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Utilización de software en la Distribución en Planta de instalaciones a partir de criterios cuantitativos (página 2)



Partes: 1, 2

En dicha ventana se muestran los módulos
disponibles. Estos se ejecutan presionando la tecla que
corresponda a la letra inicial de la opción deseada o
utilizando las teclas "↓", "↑", "→", "←" para
destacar la opción deseada y luego presionar "Enter". Para
una mayor comprensión se muestra dicha
ventana a continuación:

Una vez ejecutado el módulo deseado, aparece una
nueva pantalla que muestra en su borde inferior los siguientes
comandos:

Help – Muestra el menu Ayuda

New – Comenzar un nuevo problema

Load – Para abrir un archivo desde una
unidad de disco

Main – Para volver al modulo de Menú
Principal

Util – Personalizar el color, sonidos,
impresión.

Quit – Salir del programa y
retornar al sistema Windows

Save – Guardar archivo en una unidad de
disco

Titl – Cambiar el título del
problema

Prnt – Imprimir los datos o la
solución del problema

Run – Comenzar el procesamiento de los datos
introducidos

Todos 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 Instrucciones para la utilización del
módulo "Operations Layout" (determinación de
la distribución en planta)

Este módulo permite obtener la mejor
redistribución de una planta existente, o sea, permite
distribuir o situar departamentos o unidades estructurales en
áreas específicas, de forma tal que el
número total de movimientos sea mínimo.

NOTA: El número de departamentos (Dept) a
ubicar debe ser igual a la cantidad de áreas (Room)
disponibles para ello.

1.1.1 Entrada de la base de
datos

Los datos de entrada al módulo consistirán
en:

  • Título del problema (Enter
    title
    )
  • Número de departamentos a ubicar (Number of
    departments)
  • La matriz de
    las intensidades de tráfico entre departamentos (Flow
    matrix)
  • La matriz de distancia entre departamentos (Distance
    matrix)

1.1.2 Indicaciones para correr el
módulo

Al terminar con el proceso de
entrada de datos ya estamos en condiciones de correr el problema,
para ello presionamos la tecla "Esc" para validar la entrada de
datos y visualizar la línea de comandos en el borde
inferior de la ventana. Luego, presionamos la tecla "R" para
ejecutar el comando Run.

Después de ejecutar dicho comando aparecen
instantáneamente sobre la ventana los resultados del
problema. Luego imprimimos el resultado presionando F9 si
contamos con una impresora
acoplada a la computadora
ó guardamos siguiendo las siguientes
instrucciones:

  1. Presionamos dos veces la tecla "Esc" para acceder a
    la línea de comandos.
  2. Luego presionamos la tecla "S" correspondiente al
    comando Save.

Esta última acción
ejecutará una nueva ventana donde se presionará la
tecla F1 para seleccionar la unidad de disco donde se desea
guardar la base de datos y luego "Enter" para validar dicha
selección, una vez escogida la unidad se
introducirá un nombre al archivo y se presionará
"Enter" nuevamente.

Para salir del programa, simplemente presionamos la
tecla "Esc" nuevamente, luego la tecla "Q" para ejecutar el
comando Quit y a continuación la
tecla "Y".

1.1.3 Ejemplo de un problema de distribución
en planta

Supongamos el problema siguiente:

Para la ubicación de 4 nuevos grupos de
máquinas automáticas en un taller
mecánico que incorpora nuevas producciones a su nomenclatura se
han seleccionado 4 áreas desocupadas dentro del taller
(A1, A2, A3 y
A4).

La matriz de las intensidades de tráfico (Flow
Matrix
) entre los grupos de máquinas vinculadas al
sistema así como la matriz de distancias (Distance Matrix)
se muestran a continuación:

 

M1

M2

M3

M4

  

A1

A2

A3

A4

M1

0

125

86

98

A1

0

11

10

3

M2

95

0

140

115

A2

12

0

5

11

M3

120

115

0

122

A3

8

9

0

9

M4

40

80

70

0

A4

14

7

12

0

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

Solución:

La base de datos de entrada al módulo
sería de la siguiente forma:

Si desea puede asignar nombres específicos a las
áreas (Room) y departamentos (Dept) en
correspondencia con las características del problema. Como
podemos apreciar en el ejemplo, no siempre el objetivo a
seguir es la ubicación de departamentos como tal, sino que
pueden ser también puestos de trabajo o
grupos de máquinas como en este caso.

NOTA: Si durante este proceso, le asigna el mismo
nombre de un departamento a un área específica,
entonces el departamento será ubicado allí
automáticamente. Use esta opción en caso de ser
necesario mantener algún departamento en una
posición fija debido a las características propias
del proceso productivo.

Luego de correr el programa utilizando el procedimiento
descrito en la sección 1.1.3, se obtiene el
siguiente resultado:

El programa determinó ubicar: el primer grupo de
máquinas en el área 3, el segundo en la 2, el
tercero en la 1 y por último, el cuarto en la 4. De tal
forma el número total de movimientos sería igual a
9 454.

  1. Utilización de WINQSB
    (versión 1.0 para
    Windows®)

WinQSB 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. El mismo
está formado por los módulos siguientes:

  • Análisis de muestreo de
    aceptación (Acceptance Sampling
    Analysis
    )
  • Planeación agregada (Aggregate
    Planning
    )
  • Análisis de decisiones (Decision
    Analysis
    )
  • Programación dinámica (Dynamic
    Programming
    )
  • Diseño y localización de plantas
    (Facility Location and Layout)
  • Pronósticos (Forecasting)
  • Programación por objetivos
    (Goal Programming)
  • Teoría y sistemas de
    inventarios
    (Inventory Theory and System)
  • Programación de jornadas de trabajo (Job
    Scheduling
    )
  • Programación lineal y entera (Linear and
    integer programming
    )
  • Procesos de Markov (Markov
    Process
    )
  • Planeación de Requerimiento de Materiales
    (Material Requirement Planning)
  • Modelación de redes (Network
    Modeling
    )
  • Programación no lineal (Nonlinear
    Programming
    )
  • PERT y CPM (PERT_CPM)
  • Programación cuadrática (Quadratic
    Programming
    )
  • Cartas de control de
    calidad (Quality Control
    Chart
    )
  • Sistemas de cola (Queuing
    Analysis
    )
  • Simulación de sistemas de cola (Queuing
    Analysis Simulation
    )

Este programa utiliza los mecanismos típicos de
la interface de Windows, es decir, ventanas, menús
desplegables, barras de herramientas, etc.; por lo tanto su
manejo es similar a cualquier otro que utilice el entorno
Windows.

Todos los módulos del programa tienen en
común los siguientes menús desplegables:

File: incluye las opciones
típicas de este tipo de menús en Windows, es
decir, permite crear y salvar ficheros con nuevos problemas,
leer otros ya existentes o imprimirlos.

Edit: incluye las utilidades
típicas para editar problemas, copiar, pegar, cortar o
deshacer cambios. También permite cambiar los nombres de
los problemas, las variables, y
las restricciones. Facilita la eliminación o
adición de variables y/o restricciones, y permite
cambiar el sentido de la optimización.

Format: incluye las opciones necesarias
para cambiar la apariencia de las ventanas, colores,
fuentes,
alineación, anchura de celdas, etc.

Solve and Analyze: esta opción
incluye al menos dos comandos, uno para resolver el problema y
otro para resolverlo siguiendo los pasos del algoritmo.

Results: incluye las opciones para ver
las soluciones
del problema y realizar si procede distintos análisis de la misma.

Utilities: este menú permite
acceder a una calculadora, a un reloj y a un editor de gráficas sencillas.

Window: permite navegar por las
distintas ventanas que van apareciendo al operar con el
programa.

WinQSB: incluye las opciones necesarias
para acceder a otro módulo del programa.

Help: permite acceder a la ayuda on-line
sobre la utilización del programa o las técnicas
utilizadas para resolver los distintos modelos.
Proporciona información sobre cada una de las
ventanas en la que nos encontremos.

Teniendo en cuenta que el objeto de estudio de este
material es la resolución de problemas de
distribución en planta, ejecutamos el módulo
Facility Location and Layout, el cual se representa
por el icono: .

2.1 Instrucciones para la utilización del
módulo FLL (Facility Location and
Layout)

En la asignatura "Distribución en Planta" para la
TAR este módulo se utilizará solamente para
resolver problemas de distribución en planta, aunque
también permite solucionar problemas de
localización (a partir de métodos no
contemplados en la asignatura) y de balance de líneas de
montaje.

Para la resolución de problemas de
distribución en planta el software utiliza un método
heurístico basado en el algoritmo CRAFT (Computerized
Relative Allocation of Facilities Technique
), el cual permite
obtener la mejor redistribución de una planta existente a
través de transposiciones sucesivas de sus departamentos o
unidades estructurales, hasta alcanzar el costo
mínimo de las interrelaciones entre operaciones o
departamentos.

A continuación se listan los iconos contenidos en
la barra de herramientas del programa con sus funciones
específicas.

Al ejecutar el módulo se visualizará la
pantalla principal del software tal y como se muestra a
continuación:

2.1.1 Introducción del problema de
Distribución en Planta.

Primeramente se seleccionará el comando New
Problem
en el menú File o simplemente
hará clic en el icono correspondiente a
Problema nuevo.
El programa mostrará la siguiente ventana:

A continuación se describirán cada una de
las casillas de esta ventana:

  • Problem Type
    (Tipo de problema): Como el caso que nos ocupa son los
    problemas de distribución en planta, entonces hacemos
    clic en la opción Functional
    Layout.
  • Objective Criterion
    (Criterio de la función objetivo): En función de las
    características del problema puede ser de
    minimización o maximización.
  • Problem Title
    (Título del problema): Se escribe el
    título con que identificamos el problema.
  • Number of Functional Department
    (Número de departamentos
    funcionales).
  • Number Rows in Layout
    Area
    (Número de filas en el
    área de distribución).
  • Number Columns in Layout
    Area
    (Número de columnas en el
    área de distribución).

La definición del criterio de la función
objetivo estará muy relacionada con las
características de cada problema en particular. Si la
unidad de contribución utilizada 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 minimización. En caso de que se trate de unidades de
ganancia o ingresos,
será maximización.

Mediante un ejemplo demostraremos como se introducen los
datos para la resolución de un problema de
Distribución en Planta.

Ejemplo:

Como parte del proceso de perfeccionamiento empresarial
que se viene llevando a cabo en el país, una empresa
sideromecánica desea cambiar la distribución
espacial existente en su Área de Producción (Ver figura 2.1) con el objetivo
de disminuir los costos de las
interrelaciones entre sus operaciones. En dicha área
funcionan 7 talleres. La dirección de la empresa ha
sugerido mantener el taller de acabado (B) en la
posición actual para permitir el fácil acceso desde
el resto de los talleres.

Figura 2.1:
Representación de la distribución actual en el
Área de Producción

La matriz de flujo entre las áreas se muestra a
continuación:

 

A

B

C

D

E

F

A

0

25

86

98

79

0

B

77

0

40

0

0

92

C

28

15

0

35

69

31

D

40

80

70

0

84

14

E

0

68

72

85

0

91

F

65

42

14

69

76

0

 

Por su parte el costo (en miles de pesos) de las
interrelaciones entre las áreas es el
siguiente:

 

A

B

C

D

E

F

A

0

7.2

1.6

5

3

0

B

2

0

2

0

0

2

C

4

1.6

0

0.12

3.1

1.1

D

3.2

3

1.3

0

2.5

0.6

E

0

4.2

5.2

3.5

0

1

F

3.5

4.1

0.1

3.2

2.9

0

Determine la mejor distribución para los grupos
de máquinas en el Área de
Producción.

Solución:

Podemos ver claramente que estamos ante un problema de
minimización, pues la unidad de contribución
relacionada en el problema son unidades de costo.

Para definir el número de filas y columnas del
área de distribución representamos la
distribución actual de la planta utilizando cualquier
escala en una
hoja de papel, luego trazamos cuadrículas sobre el plano
de forma tal que coincidan con las líneas 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 2.2.

Figura 2.2:
Representación de la distribución inicial de la
planta en un plano cuadriculado.

Al definir las filas y columnas debe tener en cuenta las
siguientes consideraciones:

  • Use la unidad más grande posible, esto
    reducirá los números totales de filas y columnas
    y por consiguiente reducirá el tiempo de
    cómputo para los intercambios.
  • Generalmente, la unidad apropiada para definir una
    fila y una columna corresponderá al común
    denominador entre las dimensiones horizontales y verticales
    para cada departamento.
  • La fila y columna deben tener la misma escala, de
    otra manera los valores
    de distancia procesados pueden ser incorrectos.

Teniendo claro todo esto, ya estamos en condiciones de
introducir el problema desde la ventana Nuevo Problema
(New Problem):

Una vez llenados todos los campos presionamos el
botón OK para visualizar la hoja de entrada de datos.
Presione el botón Cancel si desea cancelar o el
botón Help si desea visualizar los temas de ayuda
del software.

2.1.2 Entrada de la base de datos

En la hoja de entrada de datos debemos
introducir:

  • El nombre de cada departamento (opcional)
  • El flujo entre departamentos
  • El costo por unidad de distancia entre
    departamentos
  • La ubicación de cada departamento en la
    distribución inicial

2.1.2.1 Consideraciones para la entrada de la base de
datos

  • Use las teclas de flecha o la tecla Tab para
    desplazarse por la hoja de entrada de datos. Puede
    también seleccionar las celdas haciendo
    clic.
  • En caso de ser necesario mantener algún
    departamento en una posición fija debido a las
    características propias del proceso productivo que tiene
    lugar en la planta (por ejemplo: el cuerpo de guardia de un
    hospital, etc.), debe escribir "yes" en la celda
    correspondiente a la columna con la etiqueta Location
    Fixed
    , el programa pondrá "no" por defecto en el
    resto de los departamentos.
  • Introduzca el flujo y el costo por unidad de
    distancia en el formato "flujo/costo unitario". Si el costo
    unitario no se introduce entonces se asume el dato como
    unidades de flujo. Por ejemplo, "120/3.2" representa que el
    flujo entre dos departamentos es 120 y el costo por unidad de
    distancia es 3.2; por tanto "37.5" representa que el flujo
    entre dos instalaciones es 37.5 y que el costo por unidad de
    distancia es 1. Tenga en cuenta que el flujo entre
    departamentos puede ser de materiales, de clientes, de
    dinero o de
    información.
  • Introduzca la ubicación de cada departamento
    en la distribución actual en el siguiente
    formato:
    • (2,4) representa la celda: fila 2, columna
      4.
    • (3,4)-(5,7) representa el área rectangular
      comprendida entre las filas 3 y 5 y las columnas 4 y
      7.
  • En caso necesario use los comandos del menú
    Edit para cambiar el nombre del problema, el criterio de
    la función objetivo, el número de filas y
    columnas o para agregar o quitar departamentos.
  • Use los comandos del menú Format para
    cambiar el formato de los números, el estilo de fuente,
    el color, la alineación, ancho y largo de las
    celdas.
  • Después de introducidos todos los datos del
    problema se recomienda guardarlo, para ello usar el comando
    Save Problem As en el menú
    File.

Una vez introducida la base de datos al programa, la
ventana se visualizaría como sigue:

Se recomienda definir departamentos con forma
rectangular en la distribución inicial. En el caso de
plantas cuya distribución inicial no tenga forma
rectangular se deben agregar departamentos ficticios de forma tal
que se garantice tal condición. Estos departamentos
ficticios deben asignarse a una posición fija, con
valores de
flujo igual a cero.

2.1.3 Indicaciones para correr el
programa

Para correr el programa luego de la entrada de la base
de datos, debemos ejecutar el comando Solve the problem en
el menú Solve and Analyze. Seguidamente el programa
mostrará una ventana en donde se seleccionará un
método apropiado para resolver el problema de
distribución. Los métodos disponibles
son:

  • Two-way Exchange (Transposición de dos
    departamentos): intercambia dos departamentos a la misma
    vez.
  • Three-way Exchange (Transposición de
    tres departamentos):
  • Two-way then three-way Exchange
    (Transposición de dos departamentos y luego
    tres)
  • Three-way then two-way Exchange
    (Transposición de tres departamentos y luego
    dos)

Si solamente desea evaluar la distribución
existente entonces seleccione la opción Evaluate the
Initial Layout Only.

En esta ventana debe especificar el tipo de medida a
utilizar, o sea, distancia rectangular, euclídea o
euclídea al cuadrado.

En el ejemplo utilizaremos el método de
transposición de dos departamentos a la vez (Improve by
Exchanging 2 departments
), y distancia rectangular
(Rectilinear Distance). De tal forma, al ejecutar el
comando Solve the problem se mostrará una ventana
en la que se harán tales especificaciones:

Si desea visualizar el procedimiento paso a paso, o sea,
iteración por iteración, entonces active la casilla
Show the Exchange Iteration y luego ejecute el icono
correspondiente a Próxima iteración
para acceder a iteraciones sucesivas hasta encontrar la
solución final. En caso contrario el programa
automáticamente mostrará la solución
final.

En la figura 2.3, se muestra la solución final
(final layout) para el ejemplo.

Figura 2.3:
Distribución final para el ejemplo.

De tal forma, la solución al problema indica
ubicar el taller A en el área que ocupa el taller E ,
ubicar este último en C, y permutar C hacia A..

Después de correr el problema, puede seleccionar
las opciones contenidas en el menú Results para
visualizar los reportes de resultados y análisis que
brinda el software. Estas opciones incluyen:

  • Mostrar distribución final ( Ver figura
    2.3)
  • Mostrar distribución inicial ( Ver figura
    2.4)
  • Mostrar el análisis de la
    distribución
  • Mostrar distancia de la
    distribución

Comparando 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
ahorraría un costo de 850,50 miles de unidades
monetarias.

Figura 2.4: Distribución
inicial del ejemplo

Datos del autor:

Ing. Pablo A. Pérez Gosende

Nacido en la ciudad de Cárdenas en la provincia
de Matanzas, Cuba en el
año 1983.

Profesor instructor del departamento de Ingeniería
Industrial de la Universidad de
Matanzas, Cuba. Graduado en julio de 2007 con título de
oro de la
carrera Ingeniería Industrial en la misma
universidad. Ha impartido las asignaturas: Fundamentos de
Ingeniería Industrial, Problemas Prácticos de
Ingeniería Industrial, Proyecto de
Fábricas y Dirección Comercial, impartidas en los
curso regular diurno y por encuentros de la carrera
Ingeniería Industrial. Fue uno de los responsables del
diseño
de la asignatura Distribución en Planta, recién
incorporada al Plan de Estudios
de la carrera Ingeniería Industrial en la Tarea
Álvaro Reynoso para todo el país, de tal forma
elaboró las guías del estudiante y del profesor a
partir, fundamentalmente, del diseño del programa de la
asignatura y del Modelo
Pedagógico definido para la tarea. Es coautor y editor del
libro:
Localización y Distribución en Planta de
instalaciones de producción y servicios
(Apuntes para un libro de texto),
publicado y distribuido por el Ministerio de Educación
Superior de Cuba. También es autor del material:
Manual para la
utilización del software de la asignatura
Distribución en Planta, el cual provee a estudiantes y
profesores de una guía para la utilización de
herramientas computacionales que permitan resolver problemas
relacionados con la Localización de instalaciones y la
Distribución en Planta.

 

Ing. Pablo A. Pérez Gosende

Fecha de redacción: diciembre /2007

Partes: 1, 2
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