Ingeniería de Planta MCIA: Juan José Núñez Orozco Ingeniería de Planta MCIA: Juan José Núñez Orozco Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales La importancia del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales. Factor de impacto directo • La productividad. • La rentabilidad. • La calidad. • El Costo del producto. • El suministro y la demanda. Diseño de la instalación • El más gratificante y desafiante proyecto. • Instalaciones físicas. • Promoción del uso eficiente del recurso humano, equipo, material y energía. • Incluye la ubicación y distribución de la planta, diseño del inmueble y manejo de materiales. Factores que influyen • proximidad de las fuentes de: materias primas, mercados y sistemas de transporte (vías fluviales, ferrocarriles, carreteras, aéreas y marítimas). Características (País, estado o ciudad) • Desarrollo económico. • incentivos financieros. • Tipo de personal. • Origen del dueño o gerente Gral. MCIA: Juan José Núñez Orozco Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales La importancia del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales. El Diseño La Distribución • Trabajo Arquitectónico. • Comunicación Arquitecto – Gte. Proyectos. • Arreglo físico de máquinas y equipos, estaciones de trabajo, personal, ubicación de materiales y manejo de materiales. • Mover el material • Uso de equipo. • Impacto en áreas de Diseño y la ergonomía. • Sistemas con tecnología en captura de datos de automática. • - Justificación de costo. • - Disminución de M. O., materiales o costos indirectos. • Más corto el flujo de materiales a través de la planta da Mayor la reducción de costos. Manejo de materiales • Sistemas de inspección automática. • Calidad. • Productividad. • Sistemas de rastreo de las unidades y control de inventarios. • - 50% de los accidentes. • - 40% - 80% costos de operación. MCIA: Juan José Núñez Orozco Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales La formula de la reducción de costos. En el diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales. Pregunta Para todo Por tanto se puede • ¿Por qué? • Operación. • Eliminar. • ¿Quién? • Transporte. • Combinar. • ¿Qué? • Inspección. • Cambiar la secuencia. • ¿Dónde? • Almacenamiento • Simplificar. • Cuándo? • Retraso. • ¿Cómo? MCIA: Juan José Núñez Orozco Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales Los cinco principios (5S´s): Implantarlos para reducir los costos. Sacar sólo lo necesario (Seiri-Clasificar). • Mantener el mínimo de lo que se requiere, ahorrará espacio. • Afecta la distribución, inventario y dinero. Acomodar (Organizar-Seiton). • Un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar. Barrer (limpieza-Seiso). • Planta limpia, resultado de una distribución de la instalación pensada para dar un lugar a todo. Limpiar y ordenar (Estandarizar-Seiketsue). • Una Planta segura es resultado de una buena planeación de la distribución. Ser estrictos (Seguir mejorando-Shitsuke). • Seguir procedimientos y métodos estandarizados hasta convertirlos en hábitos. La planta operar de manera eficiente y segura. MCIA: Juan José Núñez Orozco Pensamiento Esbelto y Manufactura Esbelta Los cinco porqués: Garantizar que la solución de un problema no sea síntoma de éste, sino su causa básica (raíz). 2. Porque no se limpió la máquina. 1. La máquina se atascó. ¿Por qué se atasco? 3. Porque el operador no la limpió a intervalos regulares ¿Por qué no la limpio a intervalos regulares? ¿Por qué no se limpió? 4. Porque fue debido a la falta de capacitación. ¿Por qué le falto capacitación? 5. Porque los supervisores lo olvidaron si habían elaborado instrucciones por escrito que debían montarse en la máquina. No volverá a pasar. MCIA: Juan José Núñez Orozco Pensamiento esbelto y manufactura esbelta Vocabulario nuevo generado por el sistema de producción Toyota y del libro Lean Thinking de James Womack y Daniel Jones. Es un concepto mediante el cual todo el personal de producción trabaja en conjunto con el fin de eliminar el desperdicio. Ing. Industrial El empleado de producción Eliminación de Desperdicios Tecnólogos “Muda” Fuerza de trabajo educada y motivada MCIA: Juan José Núñez Orozco Pensamiento esbelto y manufactura esbelta Muda. (desperdicio) es cualquier gasto que no ayuda a producir valor – No agrega valor. Sobre producción Deficiente uso Defectos R. Humano Repetición Muda Desperdicio Transporte sobre Movimiento procesamiento Inventario MCIA: Juan José Núñez Orozco Pensamiento esbelto y manufactura esbelta Andon: Se coloca un tablero indicador luminoso sobre la línea de producción Jidoka: Iíndica la transmisión del elemento humano a la automatización. Kanban: sistema que “jala”, es un tablero de señales que comunica la necesidad de material e indica en forma visual al operador que produzca otra unidad o cantidad. Kaizen: Significa mejora constante o continua. La gente a todos los niveles esta involucrada en la propuesta o idea de mejora. JIT (Just in Time): sistema de empujar las partes se producen sólo cuando se necesitan y tienen que ser solicitadas MCV-VSM: Mapeo de la Corriente o flujo de Valor - es el proceso de evaluación de cada componente o etapa de la producción, para determinar el grado en que contribuye a la eficiencia operacional o a la calidad del producto. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales Es el primer paso para el establecimiento de la Misión. Un enunciado de Misión debe ser sencillo, el planeador debe comprenderlo, tener sentido de pertenencia y ser un apoyo en todas las decisiones del proyecto. Un enunciado de misión: • Comunica las metas primarias y la cultura de la organización al planeador de las instalaciones. • Define el propósito para el cual existe la empresa. • debe ser suficientemente breve para que su esencia no se pierda y sea recordado con facilidad. • debe ser intemporal, de modo que se adapte con facilidad a los cambios organizacionales. • va más allá de las expectativas de utilidades y rentabilidad para sus accionistas. Continuidad con la Visión. Fundamentar los objetivos. Abre líneas de comunicación entre la dirección y el diseñador de las instalaciones. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales Las metas y los objetivos de la producción en directriz con la misión de la corporación pueden deducirse del enunciado de ésta. Las submetas potenciales podrían incluir las siguientes: 1. Minimizar los costos unitarios y del proyecto. 2. Optimizar la calidad. 3. Promover el uso eficaz de a) el personal, b) el equipo, c) el espacio, y d) la energía. 4. Proporcionar a los empleados a) conveniencia, b) seguridad, y c) comodidad. 5. Controlar los costos del proyecto. 6. Alcanzar la fecha de inicio de la producción. 7. Dar flexibilidad al plan. 8. Reducir o eliminar los inventarios excesivos. 9. Alcanzar varias metas. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales Un enunciado de Misión debe ser sencillo, el planeador debe comprenderlo, tener sentido de pertenencia y ser un apoyo en todas las decisiones del proyecto. Como planeador, su meta es proporcionar un número específico de unidades de calidad por periodo de tiempo al costo más bajo posible. Submetas: 1. Minimizar los costos unitarios y del proyecto. • Cada peso gastado sobre el método más económico de la producción, debe justificar su costo. Las consideraciones son diferentes cuando un producto es nuevo o es una ampliación. 2. Optimizar la calidad. La calidad es crítica y difícil de medir. • Se podría hacer un producto mejor si compraran materiales mejores, se usaran tolerancias más estrechas para las máquinas y se agregaran opciones adicionales, entre otras medidas. Pero, ¿habrá mercado suficiente para este artículo de alta calidad y elevado costo? • Los diseñadores de instalaciones de manufactura buscan satisfacer los criterios de diseño mediante la selección de equipo, el diseño de estaciones de trabajo y el establecimiento de métodos para trabajar que produzcan partes y ensambles de calidad. • La calidad y el costo son los dos principales frentes competitivos. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 3. Promover el uso eficaz de personal, equipo, espacio y energía. Es otra manera de “reducir costos” o “eliminar muda”. • El Personal, equipo, espacio y energía son los recursos de una compañía. • La productividad es una medida del uso y es la razón de la salida a (dividida entre) la entrada. Para incrementar la productividad, necesita aumentar la salida, reducir la entrada o hacer una combinación de ambas. • Ubicación de servicios: Sanitarios, salas para casilleros (lockers), cafeterías, almacenes de herramientas y otros servicios, afectaran la productividad de los empleados y la utilización o eficiencia de éstos. • Aprovechamiento del espacio: o la distribución correcta del área de trabajo. o El subsuelo (sótanos): buen lugar para túneles de maquinaria, corredores entre edificios, bandas subterráneas para distribuir materiales o retirar la basura, y tanques de almacenamiento bajo el piso. o Las partes superiores (de 2.30 metros a las vigas del techo) son espacios útiles. Pueden usarse para bandas elevadas, literas, mezzanines, repisas o tambos para almacenar, oficinas elevadas, sistemas neumáticos de distribución, secadoras y hornos, entre otros. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales o Espacio superior abajo del techo (en las vigas o trabes) puede usarse para herramientas, calefacción y enfriamiento, sistemas contra incendios, pasillos para caminar gateando, y ciertos almacenamientos. o Sobre el techo, el espacio puede utilizarse para estacionamientos, para probar productos si fuera el caso, como unidades de utilería, hornos, campo de golf, canchas de tenis, etcétera. 4. Proporcionar a los empleados conveniencia, seguridad y comodidad. • La conveniencia es un factor de la productividad y es tema de las relaciones laborales. • Las fuentes de sodas, los estacionamientos, las entradas de empleados, los sanitarios y cafeterías deben estar convenientemente ubicados. • La seguridad de los empleados es una responsabilidad moral y legal del diseñador de instalaciones de manufactura. Factores que afectan su seguridad son el peso de las herramientas y los productos, el ancho de pasillos, el diseño de estaciones de trabajo y la limpieza del lugar. 5. Controlar los costos del proyecto. • El costo del diseño de las instalaciones y proyecto del manejo de materiales debe determinarse antes de presentar el plan a la dirección. • Presupuestar y después funcionar con el presupuesto. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 6. Alcanzar la fecha de inicio de la producción. • Fecha de arranque de la producción se establece en una etapa temprana del ciclo de vida del producto. • El éxito del proyecto depende de que el producto entre a tiempo al mercado. Si hay un comienzo tardío, los empleados quizá no podrán hacer nada por la producción perdida, en especial para productos de temporada, si se pierde la estación, se pierde el año entero. • Las compañías de productos de circulación rápida para el consumidor, como las empresas jugueteras, fijarán la fecha de inicio de la producción y programarán hacia atrás para establecer un calendario para el producto: La figura 1-1 muestra un calendario como el mencionado. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales No. del producto Nombre del producto Nombre del Ingeniero Lista de actividades relevantes Fecha de terminación Por ejemplo, para el producto 1810, todos los estándares de tiempo se van a establecer el 5 de abril, que se denota como 4-5. Después de completar cada etapa, se coloca una X en seguida de la fecha de término. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 7. Dar flexibilidad al plan. Es seguro que las cosas cambiarán y los diseñadores necesitan anticipar hacia dónde van a expandirse, seleccionar equipo versátil y móvil, y diseñar construcciones que sean capaces de albergar una gran variedad de usos. 8. Reducir o eliminar los inventarios excesivos. Los costos de llevar inventario son aproximadamente de 35 por ciento anual para una compañía, estos costos incluyen: a. Costo del espacio y su costo de apoyo. b. Costo del dinero inmovilizado en el inventario. c. Costo de los empleados que se requieren para mover y administrar el inventario. d. Pérdidas por daños, obsolescencia y otras mermas. e. Costo del equipo para manejar materiales. Todos estos costos suman una cantidad importante, por lo que hay que minimizar todas las formas (materias primas, trabajos en proceso, productos o bienes terminados) del inventario. MCIA: Juan José Núñez Orozco Metas del diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 9. Alcanzar varias metas. Se incluyen metas y objetivos adicionales del plan de instalaciones y manejo de materiales. Ejemplo: a. Restringir las veces que el operador sube algo a determinado sitio, esto redundará en menos problemas por lesiones del operario. b. Usar celdas de trabajo - reducirá el inventario y el manejo de materiales. c. Utilizar equipo que se ensamble y desensamble para permitir a los trabajadores moverlo con facilidad y flexibilidad. d. Minimizar el trabajo en proceso ya que el inventario es caro. e. Permear la filosofía kanban (tablero de señales o tarjeta de instrucciones) o del inventario justo a tiempo en el diseño de instalaciones de manufactura. f. Construir sistemas de administración visual en el diseño, con el fin de mejorar el manejo de la fábrica. g. Diseñar sistemas de control de inventarios del tipo primeras entradas-primeras salidas. • Todo lo que piense que es importante y quiera conseguir mediante su diseño de instalaciones nuevas debe establecerse como una meta. • Las metas son para alcanzarse pero no siempre para lograrse a la perfección. • Las metas: deben ser mensurables y asequibles. MCIA: Juan José Núñez Orozco Procedimientos del diseño de instalaciones de manufactura La calidad del diseño de una instalación de manufactura (plano de la distribución de la planta) depende de una buena recolección y análisis de los datos básicos. El plano es la etapa final del proceso de diseño y aquella con la que los novatos en planeación quieren comenzar (Esto es como primero leer la última página de un libro). La siguiente es una forma sistemática de pensar en un proyecto. 1. Determinar lo que se producirá; por ejemplo, una caja de herramientas, un estuche de dados o una podadora. 2. Calcular cuántos artículos se fabricarán por unidad de tiempo; por ejemplo, 1,500 por turno de 8 horas. 3. Definir qué partes se fabricarán o comprarán terminadas. Las partes que la empresa fabrique requieren equipo de manufactura y una cantidad adicional de trabajo de diseño. 4. Determinar cómo se fabricará cada parte. • Se denomina planeación del proceso y es realizado por el ingeniero de manufactura, en muchos proyectos el diseñador de instalaciones de manufactura también es responsable del diseño de herramientas, equipo y estaciones de trabajo. 5. Determinar la secuencia de ensamblado. Esto se llama balanceo de la línea de ensamble. 6. Establecer estándares de tiempo para cada operación. Es imposible diseñar una distribución de planta sin estándares de tiempo. MCIA: Juan José Núñez Orozco Procedimientos del diseño de instalaciones de manufactura 7. Determinar la tasa de la planta (tiempo de procesamiento). Qué tan rápido se necesita producir. Por ejemplo, requiere hacer 1,500 unidades en ocho horas (480 minutos), por lo que 480 minutos divididos entre 1,500 unidades son igual a 0.32 minutos. La velocidad de la planta y de cada operación dentro de ella deben fabricar una parte cada 0.32 minutos (aproximadamente tres partes por minuto). 8. Calcular el número de máquinas necesarias. Una vez que se conoce la tasa de la planta y el tiempo estándar para cada operación, hay que dividir el tiempo estándar entre la tasa de línea y el resultado es el número de máquinas. Por ejemplo, usted tiene una operación con tiempo estándar de 0.75 minutos y una tasa de línea de 0.32 minutos. ¿Cuántas máquinas se necesitan (0.75 dividido entre 0.32 es igual a 2.34 máquinas)? Necesitará comprar tres máquinas. Si sólo adquiriera dos nunca produciría 1,500 unidades por turno sin trabajar tiempo extra. Esto causará un cuello de botella. 9. Balancear líneas de ensamble o celdas de trabajo. Esto es dividir el trabajo entre los ensambladores u operadores de celda de acuerdo con la tasa de línea. En la medida de lo posible, trate de dar a cada uno la misma cantidad de trabajo. MCIA: Juan José Núñez Orozco Procedimientos del diseño de instalaciones de manufactura 10. Estudiar los patrones de flujo del material para establecer cuál es el mejor (la distancia más corta a través de la instalación). a. b. c. d. e. f. Diagrama de cadena. Gráfica de proceso de productos múltiples. Gráfica origen-destino. Gráfica del proceso. Gráfica del flujo del proceso. Diagrama de flujo. 11. Determinar las relaciones entre actividades —¿qué tan cerca necesitan estar los departamentos uno de otro a fin de minimizar el movimiento de personas y de materiales? 12. Hacer la distribución de cada estación de trabajo. Estas distribuciones conducirán a las del departamento, y después a la de toda la instalación. 13. Identificar las necesidades de servicios para el personal y la planta, y proporcionar el espacio requerido. 14. Identificar las necesidades de oficina y hacer la distribución necesaria. 15. Desarrollar los requerimientos de espacio total a partir de la información anterior. 16. Seleccionar el equipo de manejo de materiales. 17. Asignar el área de acuerdo con el espacio necesario y las relaciones de actividades establecidas en el punto 11. MCIA: Juan José Núñez Orozco Procedimientos del diseño de instalaciones de manufactura 18. Desarrollar un plan gráfico y la forma de la construcción. ¿Cómo se ajusta la instalación al terreno? 19. Construir un plan maestro. Éste es el diseño de la instalación de manufactura —la última página del proyecto y el resultado de todos los datos recabados y las decisiones tomadas durante los meses anteriores. 20. Buscar fallas y ajustar. Pida a sus compañeros ingenieros y administradores del mismo nivel que el suyo que revisen su plan para ver si pueden detectar errores en el diseño antes de que lo presente a la dirección para que lo apruebe. 21. Instalar la distribución. En esta etapa, el plan se materializa y es uno de los momentos más satisfactorios y también uno de los más tensos. 22. Comenzar la producción. Anticipar que muchas cosas marcharán mal. Nadie ha comenzado alguna línea de producción sin ningún problema; no espere ser el primero. 23. Ajuste lo que se requiera y finalice el reporte del proyecto y desempeño presupuestal MCIA: Juan José Núñez Orozco Tipos de fuentes de los proyectos del diseño de las instalaciones de manufactura. 18. Desarrollar un plan gráfico y la forma de la construcción. ¿Cómo se ajusta la instalación al terreno 1. Instalación nueva. Éste en donde puede tener la mayor influencia en el proyecto de una instalación de manufactura nueva. Hay pocas restricciones y limitantes porque no tiene que preocuparse de las instalaciones antiguas. 2. El Producto nuevo. Se debe de incorporar al flujo del resto de la planta, y ciertos equipos en común tal vez se compartan con los productos ya existentes. 3. Cambios en el diseño. Del producto siempre se hacen para mejorar su costo y su calidad. La distribución podría verse afectada por dichos cambios y el diseñador de instalaciones debe revisar cada modificación del diseño. 4. Reducción del costo. El diseñador de las instalaciones de la planta podría encontrar una distribución mejor que produjera más unidades con menos esfuerzo de los trabajadores. Otras personas de la empresa podrían hacer sugerencias de mejoras y reducciones de costos que afecten la distribución. Todo se debe de tomar en cuenta. 5. Retroajuste. los diseñadores de instalaciones de manufactura viejas a veces pasan la mayor parte de su tiempo trabajando en hacerlas más productivas. El procedimiento para el retroajuste es el mismo que para una planta nueva —excepto que hay más restricciones. Entre éstas están: paredes que ya existen, fosos, techos bajos y cualesquiera otros arreglos permanentes que representen un obstáculo para el flujo eficiente de los materiales. MCIA: Juan José Núñez Orozco Las computadoras y la simulación en el diseño de instalaciones de manufactura. La simulación se emplea para predecir el comportamiento de un sistema de manufactura o servicio mediante el registro real de los movimientos y la interacción de los componentes del sistema, y ayuda en la optimización de éste. El software de simulación genera reportes y estadísticas detallados que describen el comportamiento del sistema en estudio. Con base en dichos reportes, pueden evaluarse las distribuciones físicas, selección de equipo, procedimientos de operación, asignación y utilización de recursos, políticas de inventario y otras características importantes del sistema. El modelado con simulación es dinámico, en el sentido de que el comportamiento del modelo se registra conforme transcurre el tiempo. En segundo lugar, la simulación es un proceso estocástico, lo cual significa que se puede estudiar la ocurrencia de los acontecimientos de forma aleatoria. En el terreno de la planeación y el diseño de instalaciones, la simulación en computadora puede utilizarse para estudiar y optimizar la distribución y la capacidad, las políticas de inventario JIT, los sistemas de manejo de materiales y la planeación del almacenamiento y la logística. La simulación por computadora permite comparar alternativas diferentes y estudiar escenarios diversos con objeto de seleccionar la opción más apropiada. MCIA: Juan José Núñez Orozco Referencia: Diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales, Tercera edición, Fred E. Meyers, Matthew P. Stephens. Pearson Prentice Hall. MCIA: Juan José Núñez Orozco
