software de planificacion

7/21/2019 Software de Planificacion

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UNIVERSIDAD TECNICA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS

APLICADAS

CARERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

PLANIFICACION DE INSTALACIONES

SERGIO FREIRE

ING. YAKCLEEM MONTERO

2016

1



SOFTWARE PARA LA

SOLUCION DE

PROBLEMAS EN LA

DISTRIBUCIÓN EN

PLANTA DE

INSTALACIONES

Utilización de software en la Distribución en Planta de instalaciones a partir

de criterios cuantitativos

Debido al elevado número de factores que han de ser tenidos en cuenta a la

hora de diseñar una distribución en planta y al enorme número de cálculos y

posibilidades en los problemas de distribución, la computadora juega un papel

importante facilitando el desarrollo de los cálculos. Los programas desarrollados

para asistir a la distribución en planta pueden utiliar criterios cuantitativos

2



!debiendo ser especificadas entonces las matrices de distancias e intensidades

de tráfico entre áreas" o cualitativos !en cuyo caso se utilian escalas de

prioridades de cercan#a".

$sta monograf#a a manera de tutorial se realia con el objetivo de proveer a

estudiantes y profesores de una gu#a para la utiliación de herramientas

computacionales que permitan resolver problemas relacionados con la

Distribución en %lanta de instalaciones a partir de criterios cuantitativos. %ara

ello, dicho material se basa en la utiliación de dos paquetes de soft&are de

ayuda a la toma de decisiones que contienen herramientas muy útiles para

resolver distintos tipos de problemas en el campo de la investigación operativa.

$stos son el '()%*+ !versión .-" y /in01( !versión -.2 para /indo&s3",aunque es válido aclarar que e4isten otros paquetes tales como5 D11%*+, 01)

01', 16*7+, 87'96 y 9L'%, los cuales arrojan resultados satisfactorios.

1. Utilización de AB-POM (versión .1!"

'()%*+ es una aplicación versátil que permite la solución de una gran cantidad

de problemas en el campo de la investigación operativa. :ncluye -; módulos

útiles para analiar una gran variedad de problemas asociados a la

programación lineal, la planeación agregada, la teor#a de colas, la planeación del

requerimiento de materiales, la localiación y distribución en planta, entre otros.

$ste es un programa que corre sobre el +1)D*1 por tanto no requiere de

instalación. %ara ejecutarlo solamente es necesario hacer doble clic en la

aplicación %*+.e4e .

'l ejecutar el programa se visualiará la pantalla principal del soft&are tal y como

se muestra a continuación5

3



na ve ejecutado el módulo deseado, aparece una nueva pantalla que muestra

en su borde inferior los siguientes comandos5

#elp E +uestra el menu 'yuda

$e& ) 8omenar un nuevo problema

%oad E %ara abrir un archivo desde una unidad de disco

Main E %ara volver al modulo de +enú %rincipal

Util E %ersonaliar el color, sonidos, impresión.

&uit E 1alir del programa y retornar al sistema /indo&s

'ave E Fuardar archivo en una unidad de disco

itl E 8ambiar el t#tulo del problema

Prnt E :mprimir los datos o la solución del problema

)un ) 8omenar el procesamiento de los datos introducidos

5



6odos los comandos relacionados anteriormente son válidos en cada uno de los

módulos y para ejecutarlos basta con presionar la tecla correspondiente a la

primera letra de cada opción.

1.1 *nstrucciones para la utilización del +ódulo ,Operations Layout

(deter+inación de la distribución en planta"

$ste módulo permite obtener la mejor redistribución de una planta e4istente, o

sea, permite distribuir o situar departamentos o unidades estructurales en áreas

espec#ficas, de forma tal que el número total de movimientos sea m#nimo.

G*6'5 $l número de departamentos !Dept " a ubicar debe ser igual a la cantidad

de áreas !7oom" disponibles para ello.

1.1.1 ntrada de la base de datos

Los datos de entrada al módulo consistirán en5

• 6#tulo del problema !Enter title"

• Gúmero de departamentos a ubicar !Gumber of departments"

• La matri de las intensidades de tráfico entre departamentos !9lo& matri4"

• La matri de distancia entre departamentos !Distance matri4"

1.1./ *ndicaciones para correr el +ódulo

'l terminar con el proceso de entrada de datos ya estamos en condiciones de

correr el problema, para ello presionamos la tecla >$sc? para validar la entradade datos y visualiar la l#nea de comandos en el borde inferior de la ventana.

Luego, presionamos la tecla ?7? para ejecutar el comando R un.

Despu<s de ejecutar dicho comando aparecen instantáneamente sobre la

ventana los resultados del problema. Luego imprimimos el resultado

presionando 9H si contamos con una impresora acoplada a la computadora ó

guardamos siguiendo las siguientes instrucciones5

6



-. %resionamos dos veces la tecla >$sc? para acceder a la l#nea de

comandos.

=. Luego presionamos la tecla >1? correspondiente al comando S ave.

$sta última acción ejecutará una nueva ventana donde se presionará la tecla 9-

para seleccionar la unidad de disco donde se desea guardar la base de datos y

luego >$nter? para validar dicha selección, una ve escogida la unidad se

introducirá un nombre al archivo y se presionará >$nter? nuevamente.

%ara salir del programa, simplemente presionamos la tecla >$sc? nuevamente,

luego la tecla >0? para ejecutar el comando Q uit y a continuación la tecla >I?.

1.1. 0e+plo de un proble+a de distribución en planta

1upongamos el problema siguiente5

%ara la ubicación de J nuevos grupos de máquinas automáticas en un taller

mecánico que incorpora nuevas producciones a su nomenclatura se han

seleccionado J áreas desocupadas dentro del taller !'-, '=, ' y 'J".

La matri de las intensidades de tráfico !Flow Matrix " entre los grupos de

máquinas vinculadas al sistema as# como la matri de distancias !Distance

+atri4" se muestran a continuación5

M1 M/ M M A1 A/ A A

M1 2 -=K ; H; A1 2 -- -2

M/ HK 2 -J2 --K A/ -= 2 K --

M -=2 --K 2 -== A ; H 2 H

M J2 ;2 2 2 A -J -= 2

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Determine la mejor distribución para los grupos de máquinas en las áreas del

taller.

Solución:

La base de datos de entrada al módulo ser#a de la siguiente forma5

1i desea puede asignar nombres espec#ficos a las áreas !Room" y

departamentos !Dept " en correspondencia con las caracter#sticas del problema.

8omo podemos apreciar en el ejemplo, no siempre el objetivo a seguir es la

ubicación de departamentos como tal, sino que pueden ser tambi<n puestos de

trabajo o grupos de máquinas como en este caso.

NOTA: 1i durante este proceso, le asigna el mismo nombre de un departamentoa un área espec#fica, entonces el departamento será ubicado all#

8



automáticamente. se esta opción en caso de ser necesario mantener algún

departamento en una posición fija debido a las caracter#sticas propias del

proceso productivo.

Luego de correr el programa utiliando el procedimiento descrito en la sección

1.1., se obtiene el siguiente resultado5

$l programa determinó ubicar5 el primer grupo de máquinas en el área , el

segundo en la =, el tercero en la - y por último, el cuarto en la J. De tal forma el

número total de movimientos ser#a igual a H JKJ.

/. Utilización de 2*$&'B (versión 1.3 para 2indows 4 "

2in&'B es un sistema interactivo de ayuda a la toma de decisiones que

contiene herramientas muy útiles para resolver distintos tipos de problemas en el

campo de la investigación operativa. $l mismo está formado por los módulos

siguientes5

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'nálisis de muestreo de aceptación ! Acceptance Sampling Analyi"

%laneación agregada ! Aggregate !lanning "

'nálisis de decisiones !Deciion Analyi"

%rogramación dinámica !Dynamic !rogramming "

Diseño y localiación de plantas !Facility "ocation an# "ayout "

%ronósticos !Forecating "

%rogramación por objetivos !$oal !rogramming "

6eor#a y sistemas de inventarios !%nventory T&eory an# Sytem"

%rogramación de jornadas de trabajo !'o( Sc&e#uling "

%rogramación lineal y entera !"inear an# integer programming "

%rocesos de +arMov !Mar)ov !roce"

%laneación de 7equerimiento de +ateriales !Material Re*uirement !lanning "

+odelación de redes !Networ) Mo#eling "

%rogramación no lineal !Nonlinear !rogramming "

%$76 y 8%+ !!ERT+,!M "

%rogramación cuadrática !-ua#ratic !rogramming "

8artas de control de calidad !-uality ,ontrol ,&art "

1istemas de cola !-ueuing Analyi"

1imulación de sistemas de cola !-ueuing Analyi Simulation"

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$ste programa utilia los mecanismos t#picos de la interface de /indo&s, es

decir, ventanas, menús desplegables, barras de herramientas, etc.N por lo tanto

su manejo es similar a cualquier otro que utilice el entorno /indo&s.

6odos los módulos del programa tienen en común los siguientes menús

desplegables5

O 5ile6 incluye las opciones t#picas de este tipo de menús en /indo&s, es decir,

permite crear y salvar ficheros con nuevos problemas, leer otros ya e4istentes o

imprimirlos.

O dit6 incluye las utilidades t#picas para editar problemas, copiar, pegar, cortar o

deshacer cambios. 6ambi<n permite cambiar los nombres de los problemas, las

variables, y las restricciones. 9acilita la eliminación o adición de variables yPo

restricciones, y permite cambiar el sentido de la optimiación.

O 5or+at6 incluye las opciones necesarias para cambiar la apariencia de las

ventanas, colores, fuentes, alineación, anchura de celdas, etc.

O 'olve and Anal7ze6 esta opción incluye al menos dos comandos, uno para

resolver el problema y otro para resolverlo siguiendo los pasos del algoritmo.

O )esults6 incluye las opciones para ver las soluciones del problema y realiar si

procede distintos análisis de la misma.

O Utilities6 este menú permite acceder a una calculadora, a un reloj y a un editor

de gráficas sencillas.

O 2indow6 permite navegar por las distintas ventanas que van apareciendo aloperar con el programa.

O 2in&'B6 incluye las opciones necesarias para acceder a otro módulo del

programa.

O #elp6 permite acceder a la ayuda on)line sobre la utiliación del programa o las

t<cnicas utiliadas para resolver los distintos modelos. %roporciona información

sobre cada una de las ventanas en la que nos encontremos.

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6eniendo en cuenta que el objeto de estudio de este material es la resolución de

problemas de distribución en planta, ejecutamos el módulo Facility "ocation an#

"ayout 8 el cual se representa por el icono5 .

/.1 *nstrucciones para la utilización del +ódulo 5%% (Facility Location and

Layout)

%ara la resolución de problemas de distribución en planta el soft&are utilia un

m<todo heur#stico basado en el algoritmo 87'96 !,omputerie# Relative

Allocation o/ Facilitie Tec&ni*ue", el cual permite obtener la mejor redistribución

de una planta e4istente a trav<s de transposiciones sucesivas de sus

departamentos o unidades estructurales, hasta alcanar el costo m#nimo de lasinterrelaciones entre operaciones o departamentos.

' continuación se listan los iconos contenidos en la barra de herramientas del

programa con sus funciones espec#ficas.

'l ejecutar el módulo se visualiará la pantalla principal del soft&are tal y como

se muestra a continuación5

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/.1.1 *ntroducción del proble+a de Distribución en Planta.

%rimeramente se seleccionará el comando New !ro(lem en el menú 5ile o

simplemente hará clic en el icono correspondiente a Problema nuevo. $l

programa mostrará la siguiente ventana5

' continuación se describirán cada una de las casillas de esta ventana5

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• Proble+ 7pe !6ipo de problema"5 8omo el caso que nos ocupa son los

problemas de distribución en planta, entonces hacemos clic en la opción

Functional "ayout.

• Ob0ective 9riterion !8riterio de la función objetivo"5 $n función de las

caracter#sticas del problema puede ser de minimiación o ma4imiación.

• Proble+ itle !6#tulo del problema"5 1e escribe el t#tulo con que

identificamos el problema.

• $u+ber of 5unctional Depart+ent !Gúmero de departamentos

funcionales".

• $u+ber )ows in %a7out Area !Gúmero de filas en el área de

distribución".

• $u+ber 9olu+ns in %a7out Area !Gúmero de columnas en el área de

distribución".

La definición del criterio de la función objetivo estará muy relacionada con las

caracter#sticas de cada problema en particular. 1i la unidad de contribución

utiliada es el costo que representa mover una unidad de flujo por una unidad de

distancia entre un departamento y otro, entonces debe indicarse el criterio de

minimiación. $n caso de que se trate de unidades de ganancia o ingresos, será

ma4imiación.

+ediante un ejemplo demostraremos como se introducen los datos para la

resolución de un problema de Distribución en %lanta.

0e+plo6

8omo parte del proceso de perfeccionamiento empresarial que se viene llevando

a cabo en el pa#s, una empresa sideromecánica desea cambiar la distribución

espacial e4istente en su Qrea de %roducción !Rer figura =.-" con el objetivo de

disminuir los costos de las interrelaciones entre sus operaciones. $n dicha área

funcionan talleres. La dirección de la empresa ha sugerido mantener el taller

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de acabado !B" en la posición actual para permitir el fácil acceso desde el resto

de los talleres.

Figura 2.15 7epresentación de la distribución actual en el Qrea de %roducción

La matri de flujo entre las áreas se muestra a continuación5

A B 9 D 5

A 2 =K ; H; H 2

B 2 J2

2

2 H=

9 =; -K 2 K H -

D J2 ;2 2 2 ;J -J

2 ; = ;K 2 H-

5 K J= -J H 2

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%or su parte el costo !en miles de pesos" de las interrelaciones entre las áreas

es el siguiente5

Determine la mejor distribución para los grupos de máquinas en el Qrea de

%roducción.

Solución:

%odemos ver claramente que estamos ante un problema de minimiación, pues

la unidad de contribución relacionada en el problema son unidades de costo.

%ara definir el número de filas y columnas del área de distribución

representamos la distribución actual de la planta utiliando cualquier escala en

una hoja de papel, luego traamos cuadr#culas sobre el plano de forma tal que

coincidan con las l#neas que limitan un departamento con otro. De tal forma, para

el caso objeto de estudio el área de distribución queda definida por seis filas e

igual número de columnas, tal y como se muestra en la figura =.=.

A B 9 D 5

A 2 .= -. K 2

B = 2 = 2 2 =

9 J -. 2 2.-= .- -.-

D .= -. 2

=.K

2.

2 J.= K.= .K 2 -

5 .K J.- 2.- .= =.H 2

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Figura 2.2 5 7epresentación de la distribución inicial de la planta en un plano

cuadriculado.

'l definir las filas y columnas debe tener en cuenta las siguientes

consideraciones5

•

se la unidad más grande posible, esto reducirá los números totales defilas y columnas y por consiguiente reducirá el tiempo de cómputo para los

intercambios.

• Feneralmente, la unidad apropiada para definir una fila y una columna

corresponderá al común denominador entre las dimensiones horiontales y

verticales para cada departamento.

• La fila y columna deben tener la misma escala, de otra manera los valoresde distancia procesados pueden ser incorrectos.

6eniendo claro todo esto, ya estamos en condiciones de introducir el problema

desde la ventana Nuevo !ro(lema !New !ro(lem"5

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na ve llenados todos los campos presionamos el botón *S para visualiar la

hoja de entrada de datos. %resione el botón ,ancel si desea cancelar o el botón

0elp si desea visualiar los temas de ayuda del soft&are.

/.1./ ntrada de la base de datos

$n la hoja de entrada de datos debemos introducir5

• $l nombre de cada departamento !opcional"

• $l flujo entre departamentos

• $l costo por unidad de distancia entre departamentos

• La ubicación de cada departamento en la distribución inicial

/.1./.1 9onsideraciones para la entrada de la base de datos

• se las teclas de flecha o la tecla 6ab para desplaarse por la hoja de

entrada de datos. %uede tambi<n seleccionar las celdas haciendo clic.

• $n caso de ser necesario mantener algún departamento en una posición

fija debido a las caracter#sticas propias del proceso productivo que tiene lugar enla planta !por ejemplo5 el cuerpo de guardia de un hospital, etc.", debe escribir

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>yes> en la celda correspondiente a la columna con la etiqueta %ocation 5i:ed,

el programa pondrá >no? por defecto en el resto de los departamentos.

• :ntroduca el flujo y el costo por unidad de distancia en el formato

>flujoPcosto unitario?. 1i el costo unitario no se introduce entonces se asume el

dato como unidades de flujo. %or ejemplo, T-=2P.=T representa que el flujo entre

dos departamentos es -=2 y el costo por unidad de distancia es .=N por tanto

T.KT representa que el flujo entre dos instalaciones es .K y que el costo por

unidad de distancia es -. 6enga en cuenta que el flujo entre departamentos

puede ser de materiales, de clientes, de dinero o de información.

•

:ntroduca la ubicación de cada departamento en la distribución actual enel siguiente formato5

• !=,J" representa la celda5 fila =, columna J.

• !,J")!K," representa el área rectangular comprendida entre las filas y K y las

columnas J y .

• $n caso necesario use los comandos del menú dit para cambiar el nombre del

problema, el criterio de la función objetivo, el número de filas y columnas o para

agregar o quitar departamentos.

• se los comandos del menú 5or+at para cambiar el formato de los números, el

estilo de fuente, el color, la alineación, ancho y largo de las celdas.

• Despu<s de introducidos todos los datos del problema se recomienda guardarlo,

para ello usar el comando Save !ro(lem A en el menú 5ile.

na ve introducida la base de datos al programa, la ventana se visualiar#a

como sigue5

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1e recomienda definir departamentos con forma rectangular en la distribución

inicial. $n el caso de plantas cuya distribución inicial no tenga forma rectangular

se deben agregar departamentos ficticios de forma tal que se garantice tal

condición. $stos departamentos ficticios deben asignarse a una posición fija, convalores de flujo igual a cero.

/.1. *ndicaciones para correr el pro;ra+a

%ara correr el programa luego de la entrada de la base de datos, debemos

ejecutar el comando Solve t&e pro(lem en el menú 'olve and Anal7ze.

1eguidamente el programa mostrará una ventana en donde se seleccionará un

m<todo apropiado para resolver el problema de distribución. Los m<todosdisponibles son5

• Two1way Exc&ange !6ransposición de dos departamentos"5 intercambia dos

departamentos a la misma ve.

• T&ree1way Exc&ange !6ransposición de tres departamentos"5

• Two1way t&en t&ree1way Exc&ange !6ransposición de dos departamentos yluego tres"

• T&ree1way t&en two1way Exc&ange !6ransposición de tres departamentos y

luego dos"

1i solamente desea evaluar la distribución e4istente entonces seleccione la

opción Evaluate t&e %nitial "ayout Only.

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$n esta ventana debe especificar el tipo de medida a utiliar, o sea, distancia

rectangular, eucl#dea o eucl#dea al cuadrado.

$n el ejemplo utiliaremos el m<todo de transposición de dos departamentos a la

ve !%mprove (y Exc&anging 2 #epartment"3 y distancia rectangular !Rectilinear

Ditance". De tal forma, al ejecutar el comando Solve t&e pro(lem se mostrará

una ventana en la que se harán tales especificaciones5

1i desea visualiar el procedimiento paso a paso, o sea, iteración por iteración,entonces active la casilla S&ow t&e Exc&ange %teration y luego ejecute el icono

correspondiente a Próima iteración para acceder a iteraciones sucesivas

hasta encontrar la solución final. $n caso contrario el programa automáticamente

mostrará la solución final.

$n la figura =., se muestra la solución final !final layout" para el ejemplo.

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Figura 2.!: Distribución final para el ejemplo.

De tal forma, la solución al problema indica ubicar el taller ' en el área que

ocupa el taller $ , ubicar este último en 8, y permutar 8 hacia '..

Despu<s de correr el problema, puede seleccionar las opciones contenidas en el

menú )esults para visualiar los reportes de resultados y análisis que brinda el

soft&are. $stas opciones incluyen5

• +ostrar distribución final ! Rer figura =."

• +ostrar distribución inicial ! Rer figura =.J"

• +ostrar el análisis de la distribución

• +ostrar distancia de la distribución

8omparando los resultados de la disposición inicial de los talleres en el área de

producción y la final, se concluye que al aplicar la distribución determinada, la

empresa se ahorrar#a un costo de ;K2,K2 miles de unidades monetarias.

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5i;ura /.5 Distribución inicial del ejemplo

software de planificacion

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