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Diseño e Implementación de Plantas Agroindustriales

MBA Ing. Alejandro Lazo Silva

UNIDAD 01: IMPORTANCIA DEL DISEÑO DE INDUSTRIAS 1. EL DESAFIO DE LA COMPETITIVIDAD DE LA EMPRESA Alguna vez nos hemos preguntado por qué los productos elaborados por algunas industrias presentan ventajas competitivas, en cuanto a costos, con respecto a los producidos en otras. Mientras que muchas industrias ejercen un buen control de sus costes directos y saben cómo rebajarlos, muy pocas tienen conocimiento de sus costes indirectos y mucho menos de cómo reducirlos.

No es un secreto que el mundo de hoy día es mucho más competitivo que el de hace unos años. En la primera mitad del siglo XX una gran parte de los productos elaborados eran utilizados por los consumidores en su propio país. Esta situación, generalmente se mantuvo desde los últimos años de la década de los 40, después de la Segunda Guerra Mundial, hasta principios de los años 60. A partir de estas fechas se produjo un cambio importante en la amplitud del mundo productivo.

Hoy día, ya en el siglo XXI, en los mercados de los países desarrollados, se encuentra una amplia gama de productos no elaborados en el propio país. Se han producido cambios importantes en la base productiva que llevan a la industria a convivir con el reto de la competitividad. El mundo continúa haciéndose efectivamente cada vez más pequeño, con muchos más competidores que en otros tiempos.

Estos cambios obligarán a las industrias a ser mucho más eficientes sobre una base continua, no se trata simplemente de una cuestión de costes de producción altos o bajos, es una verdadera cuestión de supervivencia.

Las industrias que desean competir en una economía global no pueden ignorar durante mucho tiempo los “costes” de funcionamiento derivados de un diseño poco eficiente de su planta. En un mundo de competencia deben analizarse todos los posibles caminos hacia la reducción de costos. En muchas industrias es ya difícil conseguir una ventaja frente a la competencia en cualquiera de los principales factores, los materiales, la maquinaria, los métodos de distribución e incluso los salarios, cada vez están más estandarizados, es necesario asegurar, por tanto, los márgenes de beneficio a través de los detalles que afectan al costo. Uno de estos importantes detalles es el diseño eficiente de la planta.

Un diseño deficiente de la planta industrial es una fuente de constantes pérdidas para la empresa. Los costos de un buen diseño de la instalación son los mismos o muy poco superiores a los de una instalación deficiente. Si el equipo empleado es el mismo, el costo adicional de un buen diseño es solamente el gasto del estudio necesario para desarrollarlo.

Pero la economía resultante es una economía constructiva, se acumula día tras día, mes tras mes, año tras año; evidentemente por la misma razón, las pérdidas causadas por un diseño deficiente son también acumulativas.

La implantación de una industria supone una inversión importante y debe funcionar al menos durante los 20 años que puede suponer su amortización. Los gastos de producción y los precios de venta pueden presentar grandes variaciones, según el modelo elegido, es muy importante por tanto, no equivocarse en las grandes líneas del diseño y no efectuar falsas economías en la fase de concepción y diseño. La realización de un cuidadoso estudio en esta fase permite controlar el futuro de la inversión a realizar y reducir al máximo el riesgo de una mala inversión. La concepción de un sistema de producción exige hoy día mucha reflexión y requiere pensar en términos de análisis global. Los estudios de concepción deben considerarse como inversiones inmateriales que conviene realizar con todo el detenimiento necesario.

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2. EL DESAFIO DE LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOS La calidad es hoy el objetivo buscado en todos los campos, es el fin hacia el que deben tender todas las empresas. Situadas en un entorno de competencia deben responder a las exigencias crecientes del consumidor: productos de calidad. El consumidor no es sensible únicamente al factor precio, sino también a la calidad del producto consumido. Las exigencias del consumidor aumentan considerablemente, de forma paralela al número de productos industriales ofertados.

El futuro está en la calidad, todo el mundo está de acuerdo con esta afirmación, pero es difícil hacer calidad en industrias antiguas y mal diseñadas. Es importante que el industrial, para optimizar la productividad de su sistema productivo, pueda controlar permanentemente la calidad de sus productos y de sus instalaciones, para reducir los costes de la no-calidad.

Estos costes están formados por el conjunto de las consecuencias de anomalías que conducen a un producto no conforme. Se puede estimar que el coste de la no-calidad en las industrias del sector alimentario equivale al 4 ó 5% del valor del producto sin impuestos.

En el corazón de este nuevo desafío, la calidad de los productos, aparece el sistema productivo y su modo de explotación. Se han desarrollado normas (ISO 9000) para permitir al industrial garantizar la calidad final constante de sus productos, pero la función del sistema productivo y especialmente su aptitud para garantizar su explotación satisfactoria, se convierten en determinantes. En consecuencia, la concepción y diseño de dicho sistema debe hacerse teniendo en cuenta, de forma integrada, los diferentes componentes de la calidad.

En el caso de la industria agroalimentaria esta calidad presenta unas características particulares, puesto que debe responder además a las necesidades ligadas a la salud y a la seguridad alimentaria de los consumidores. Es decir, deben satisfacer tanto al consumidor, cuyo comportamiento está en plena evolución, como a la reglamentación internacional en materia de seguridad sanitaria. Se deben cumplir unas normas muy estrictas de higiene. Se considera, en general, que en la calidad interviene la higiene en un 30%, las materias primas también en un 30%, la fabricación en otro 30% y los transportes en un 10%.

3. FUNCION DEL DISEÑO DE PLANTAS DE PROCESADO La producción es el resultado de la interacción de hombres, materiales y maquinaria, los cuales deben constituir un sistema ordenado que permita la maximización de los beneficios.

Ahora bien, es necesario que dicha interacción tenga un soporte físico donde poder realizarse, ya sea una finca, una serie de edificios para una explotación ganadera, o un edificio industrial, en nuestro caso una industria agroalimentaria.

Diseñar en ingeniería es obtener la mejor combinación de los factores de producción: hombre, maquinaria y materiales, con el objeto de conseguir la máxima economía en el trabajo, así como la seguridad y satisfacción de los trabajadores.

El diseño en ingeniería supone la búsqueda de soluciones innovadoras para satisfacer necesidades humanas por medio de la aplicación de conocimientos científicos y tecnológicos y con la máxima racionalidad en el consumo de recursos. Se trata de una actividad creadora, en la que a partir de conjuntos elementales y previa identificación de unas restricciones y condicionantes se llega, mediante combinaciones, a concretar y definir algo superior a la suma de las partes. Es ver, lo que todavía no existe.

El diseño supone un verdadero acto de creación, que no tiene una solución única y en la que cada una de ellas corresponde a una interpretación diferente, pueden ser soluciones validas distintas porque consiguen un mismo objetivo.

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Este acto creativo que es el diseño, se ajusta a un ciclo de actividades de tres tipos diferentes: generación de soluciones alternativas, análisis de las mismas y selección de la que se considere mas interesante (figura 1).

GENERACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS

SELECCIÓN DE SOLUCIONES

CRÍTICA DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS

Figura 1: Ciclo del diseño La generación de soluciones alternativas implica el conocimiento de las condiciones que definen la realidad del medio a transformar, la tecnología existente y los recursos disponibles. En todo caso, es necesario que cada solución alternativa se ajuste a la realidad y sea técnica, económica, social y medioambientalmente factible.

El análisis de soluciones alternativas conlleva la identificación, cuantificación y valoración de las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. La selección de la alternativa más adecuada implica la toma de decisión sobre alguna de ellas.

El proceso de implantación de una industria incluye varias fases antes de su realización, estas fases se refieren a diferentes niveles de concreción. Se comienza con el diseño a nivel de idea (concepción), se pasa después al diseño nivel de boceto, posteriormente al diseño detallado y por último al diseño definitivo y al proyecto ejecutivo de ingeniería. Para cada uno de los niveles de diseño, tiene lugar el ciclo de diseño indicado anteriormente: generación, análisis y selección de la alternativa más adecuada.

El diseño representa gráficamente la idea o ideas de las soluciones técnicas, con sus características más relevantes. Una vez que se ha tomado la decisión de invertir, es necesario preparar un conjunto de documentos técnicos y económicos, para que la propuesta de inversión se pueda ejecutar con un máximo de garantías, es el proyecto de ingeniería. Los planos de ingeniería constituyen la representación gráfica del diseño en documentos suficientes y sistematizados, indispensables para la confección del presupuesto y ejecuci6n de la obra.

El grado de definición varía obviamente, desde el diseño a nivel de idea hasta el proyecto ejecutivo de ingeniería. Bajar en la escala, como se aprecia en la figura 2 supone más información, más esfuerzo, más trabajo, más tiempo, más costo y, evidentemente, menos riesgo, menos incertidumbre. Es evidente que la función de incertidumbre (figura 3) es decreciente, según se avanza en el nivel de diseño, hasta un nivel próximo a la realidad en los proyectos.

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En el diseño a nivel de boceto, a partir de los objetivos fijados en la fase anterior, se perfilan las soluciones, pero poniendo un mayor énfasis en la distribución en planta y en los volúmenes correspondientes, es decir, en la distribución espacial. Se estudian, se definen y se critican las correspondientes soluciones desde diferentes ópticas: de recorridos y trayectorias, funcionalidad, flexibilidad, balance energético, seguridad en el trabajo, protección contra incendios, economía, estética, etc. En este nivel de diseño es posible generar un conjunto de soluciones alternativas en un plazo y costo razonables. Este amplio abanico de soluciones alternativas no sería abordable ni justificable económicamente a nivel de diseño detallado.

En el diseño a nivel detallado se profundiza en la solución elegida en la fase anterior, definiendo y diseñando sus características con un mayor grado de libertad, pero con mayor grado de detalle. Las soluciones alternativas en esta fase tienen lugar en un marco espacial más restringido que en la fase anterior a nivel de boceto.

A partir del último diseño a nivel de detalle surge el proyecto de ingeniería, en el que se genera un conjunto de documentación técnico-económica que defina y garantice un nivel de calidad en su ejecución.

El nivel de creatividad es más amplio en el diseño a nivel de boceto, reduciéndose paulatinamente cuando avanza el proceso, en el diseño detallado y desapareciendo en el momento en que ya no es preciso crear más, porque todo está definido.

En la figura 3 se observa que todos los niveles de diseño están relacionados entre si y que es posible la existencia de flujos tanto ascendentes como descendentes entre ellos, es decir se pueden producir procesos de retroalimentación durante el proceso de diseño, como fruto de la realización de cada una de las fases de acuerdo con el ciclo del diseño indicado anteriormente

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Los impactos económicos son diferentes según el momento en que se tomen las decisiones en el diseño. En la figura 4 (grafico I) se aprecia, de una forma empírica, que las primeras decisiones que se toman en el diseño, en los primeros niveles, son las que tienen mayor repercusión económica. A medida que se avanza en el proceso de diseño, las decisiones inciden menos en la economía y en el presupuesto del proyecto. Es importante, por tanto, optar por una estrategia en la que se dediquen mayores esfuerzos a los momentos críticos del diseño, es decir, aquellos en los que se deciden prácticamente las grandes partidas del presupuesto.

En dicha figura se representan dos situaciones, la primera corresponde a lo que se puede llamar diseño convencional, en ella, el tiempo, recursos y esfuerzo dedicados al diseño a nivel de boceto, es menor que el dedicado al diseño detallado y al proyecto de ingeniería.

Esta situación representa una estrategia equivocada, porque los mayores esfuerzos se dedican a tomar decisiones en el momento en que menos influyen en la economía del proyecto. La segunda situación es más racional, ya que se dedica más tiempo y 5

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dinero al diseño a nivel de boceto, con un análisis más amplio de opciones, que al nivel de diseño detallado y sobre todo a nivel de proyecto. Esta segunda situación acomoda el esfuerzo a realizar con el impacto económico de las decisiones en el diseño, es por tanto una estrategia más acertada.

4. LAS INDUSTRIAS AGROALIMENTARIAS La industria agroalimentaria se caracteriza sobre todo por las especiales restricciones que impone la naturaleza biológica de sus materias primas y el destino biológico de sus productos, además de la heterogeneidad de los distintos sub-sectores que comprende.

Dado el destino biológico de sus productos, es necesario que la industria agroalimentaria utilice métodos más seguros para sus procesos de transformación y conservación. Es la industria, a excepción de la farmacéutica, que está sometida a más controles y normas por parte de los organismos públicos. En consecuencia, los objetivos prioritarios de esta industria son asegurar una elaboración higiénica de los alimentos y una conservación en el tiempo, sincronizada con el carácter generalmente perecedero de los alimentos.

La función desde el puma de vista técnico de una industria alimentaría es convertir la materia prima perecedera en producto alimenticio más o menos estable. Pero se trata a su vez de una empresa industrial, con su correspondiente papel económico consistente en agregar valor a la materia prima y en generar y mantener puestos de trabajo, es decir obtener beneficios.

Asimismo, como empresa industrial tiene ante sí los mismos retos de competitividad y calidad que otras industrias, con la complicación añadida de asegurar además la calidad sanitaria de sus productos.

Las industrias agroalimentarias deben enfrentarse a:  Las fluctuaciones de las materias primas.  Las restricciones del carácter “vivo” de las materias primas y de los productos.  Las condiciones específicas de comercialización de los productos.  La complejidad creciente de los procesos tecnológicos.  Las condiciones higiénicas y sanitarias.

El problema del diseño de industrias agroalimentarias es por tanto mucho más complejo que el de otras industrias, debido a los componentes diferenciales que presentan los alimentos frente a otro tipo de productos.

El diseño de la industria agroalimentaria adquiere un papel fundamental, en el que se deben conjugar los principios básicos del diseño, en plan eficiente de flujo de materiales y de personas, una distribución efectiva de las instalaciones y una eficiente operación del proceso, con el carácter biológico y perecedero de las materias primas y de los productos.

Una de las actividades más antiguas del ingeniero es la distribución en planta de una industria y el manejo de los materiales que se mueven en dicha planta, pero en las industrias alimentarias la panorámica se amplía teniendo que prestar una atención especial a la naturaleza del producto.

El producto se convierte en la base del diseño de la planta y por lo tanto es importante también el proceso, el ingeniero debe ayudar al industrial a optimizar sus instalaciones. Debe estar al corriente de las normas y reglamentaciones en vigencia, para anticiparse a las demandas cada vez mas exigentes en materia de higiene, de seguridad y de protección del medio ambiente.

La concepción y diseño de una planta de procesado de alimentos conjugando todos estos aspectos, es la base para conseguir el éxito de la empresa. Con demasiada frecuencia se hace poco énfasis en la importancia de la optimización del proceso, de la implantación de los 6

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flujos adecuados, de la distribución más económica de las instalaciones físicas, en resumen de la distribución en planta, centrando el interés en el diseño constructivo, que al fin y al cabo no es más que el alojamiento de la planta de proceso, que debe proporcionar principalmente las condiciones adecuadas de trabajo, de seguridad, de confort y de higiene, pero que no interviene en la optimización de los costos.

El ingeniero, en el diseño de una industria agroalimentaria debe aportar un valor añadido, que evidentemente no se centra en el diseño constructivo, sine en la optimización de la planta de proceso lo cual se traducirá en una reducción de los costos de producción y en consecuencia tendrá una influencia directa sobre el éxito de la empresa.

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UNIDAD 02: PLANTAS DE PROCESADO DE ALIMENTOS 1. INTRODUCCION Las plantas de procesado de alimentos tienen como finalidad técnica la de convertir materias primas perecederas en productos alimenticios más o menos estables, utilizando métodos seguros para sus procesos de transformación y conservación y asegurando una elaboración higiénica de los alimentos.

El objetivo de esta actividad industrial es conseguir la máxima rentabilidad global, lo cual evidentemente se consigue con la optimización del diseño y del manejo de la planta de proceso.

Una planta de procesado de alimentos es el conjunto formado por:  Sistema de proceso.  Sistemas auxiliares.  Edificaciones.

1.1. SISTEMA DE PROCESO Se define coma un conjunto secuencial de operaciones unitarias aplicadas a la transformación de materias primas en productos aptos para el consumo, es decir, es el conjunto de equipos que realizan todas las operaciones unitarias necesarias para conseguir dicha transformación.

1.2. SISTEMAS AUXILIARES Son aquellos que sirven al Sistema de Proceso y hacen posible que éste funciones adecuadamente Los equipos componentes de un Sistema de Proceso están conectados entre sí por diferentes sistemas de transporte para posibilitar el necesario flujo de materiales en proceso; asimismo, para el funcionamiento de los equipos de proceso será necesario el suministro de energía eléctrica, de vapor o agua caliente, etc. Además, todo Sistema de Proceso debe contar con los correspondientes dispositivos de control. Es evidente por tanto que su correcto diseño es crítico para el éxito del Sistema de Proceso.

1.3. EDIFICACIONES Son los alojamientos de los Sistemas de Proceso y de los Sistemas Auxiliares proporcionando unas adecuadas condiciones de trabajo, de confort, de seguridad y de higiene principalmente.

2. SISTEMA DE PROCESO Anteriormente se ha definido un Sistema de Proceso como un conjunto de equipos de proceso que interaccionan entre si de forma regular.

El conjunto del Sistema de Proceso está constituido por dos subconjuntos:  Uno de carácter inmaterial: la Tecnología del Sistema de Proceso, o simplemente, Tecnología de Proceso, que corresponde a “saber cómo” o “ k n o w - h o w ” r e a l i za r l a e l a b o r a c i ó n d e u n p r o d u c t o , y d e t e r m i n a d o como deben utilizarse los equipos de proceso, sus condiciones de operación y funcionamiento.  Otro de carácter material: la Ingeniería del Sistema de Proceso o, simplemente, Ingeniería de Proceso, que corresponde al soporte físico, es decir al conjunto de equipos que ejecutan la tecnología.

Los Sistemas de Proceso son los que determinarán, fundamentalmente, la calidad del producto, la mayor parte de la inversión de la planta de proceso y el consumo y dimensión de los Sistemas Auxiliares. Son por lo tanto la parte fundamental del diseño de la planta de proceso y el primer punto que se debe estudiar.

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3. SISTEMAS AUXILIARES Los Sistemas Auxiliares, como su nombre indica hacen posible el funcionamiento del Sistema de Proceso. Deben considerarse dentro de la idea global de la solución del Sistema de Proceso, una vez fijadas las condiciones de proceso, los Sistemas Auxiliares se diseñan para satisfacer las demandas predeterminadas.

Los Sistemas Auxiliares tienen una importante contribución en los costos le producción hasta un 30-40% del total, según el tipo de planta de proceso, a través de las partidas de consumo de agua, electricidad, combustible, gastos de mantenimiento de estos Sistemas Auxiliares, control y tratamiento de residuos.

Los Sistemas Auxiliares incluyen: los sistemas de manejo de materiales, los sistemas de manejo de energía, los sistemas de servicios y los sistemas de control.

3.1. SISTEMAS DE MANEJO DE MATERIALES Incluyen: Instalaciones de manejo de sólidos.

Instalaciones de manejo de líquidos.

Instalaciones de manejo de gases.

Instalaciones de manejo de sólidos Pueden estar o no incluidas en el Sistema de Proceso. Se pueden citar como ejemplos:  Instalaciones de transporte mecánico: transportadores de bandas, de tornillo sin-fin, elevadores de cangilones, etc.  Instalaciones de transporte neumático: transporte de granos, etc.  Instalaciones de transporte hidráulico: transporte de tomate, etc.  Instalaciones de almacenamiento de sólidos: silos.

Instalaciones de manejo de líquidos En los que se incluyen por ejemplo:  Instalaciones de almacenamiento y suministro de agua de proceso (potable), de servicios y para generación de vapor (descalcificada).  Instalaciones de tratamiento de agua para la generación de vapor (descalcificada).  Instalaciones de impulsión y almacenamiento de líquidos alimenticios (líquidos de gobierno, por ejemplo).

Instalaciones de manejo de gases Se pueden citar los siguientes ejemplos:  Instalaciones de generación y suministro de aire comprimido.  Instalaciones de compresión, almacenamiento y distribución de gases no combustibles, por ejemplo CO, en la industria de la cerveza, el N, en el envasado en atmósfera inerte.  Instalaciones de tratamiento de aire pan las salas microbiológicamente controladas.  Instalaciones de ventilación y renovación de aire en la planta de proceso.

3.2. SISTEMAS DE MANEJO DE ENERGIA Estos sistemas incluyen:  Instalaciones de vapor  Instalaciones de manejo de combustibles.  Instalaciones de fluidos térmicos.  Instalaciones frigoríficas.  Instalaciones de recuperación de energía.  Instalaciones eléctricas.

Instalaciones de vapor Incluyen: 9

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Instalaciones de generación de vapor.

Instalaciones de distribución de vapor a proceso y retorno de condensados.

Instalaciones de manejo de combustibles Se incluyen aquí, por ejemplo:  Instalaciones de recepción, almacenamiento y suministro de combustibles.  Instalaciones de distribución de combustibles a proceso.

Instalaciones de fluidos térmicos Comprenden:  Instalaciones de generación y distribución de fluidos térmicos (agua caliente por ejemplo).  Instalaciones de generación y distribución de gases de combustión para el proceso.

Instalaciones frigoríficas Se refieren a:  Instalaciones de enfriamiento de aire.  Instalaciones de enfriamiento de gases.  Instalaciones de enfriamiento de líquidos.  Instalaciones de enfriamiento de sólidos.

Instalaciones de recuperación de energía Para economizar gastos de funcionamiento, como por ejemplo:  intercambiadores aire/aire o liquido/liquido.  Instalaciones de distribución y retorno de agua fría para el proceso.

Instalaciones eléctricas Se refieren a:  Instalaciones de acometida y centro de transformación.  Instalaciones de suministro de fuerza motriz y alumbrado.  Instalaciones de generación de fuerza pare emergencias.

3.3. SISTEMAS DE CONTROL Aseguran que el sistema de proceso funcione en las condiciones deseadas. Incluyen:  Instalaciones de control automático de proceso.

3.4. SISTEMAS DE SERVICIOS Se pueden incluir aquí, entre otros, los siguientes ejemplos:  Instalaciones de tratamiento de aguas residuales.  Sistemas de seguridad: - Instalaciones de alumbrado de seguridad.

- Instalaciones de seguridad contra robos - Instalaciones de seguridad contra incendios.  Instalaciones de agua a presión contra incendios.  Instalaciones de extintores de polvo y gas inerte contra incendios.  Instalaciones de alarma contra incendios.  Instalaciones de salidas de emergencia.

4. EDIFICACIONES Como se ha indicado, la planta de proceso comprende los sistemas de proceso, los sistemas auxiliares y los edificios necesarios. El edificio es el alojamiento de los sistemas que hacen posible la función principal de la industria alimentaría: la elaboración de alimentos. Su diseño debe realizarse teniendo en cuenta particularmente su funcionalidad como alojamiento.

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Estas edificaciones deben proporcionar, fundamentalmente, un control sobre las condiciones ambientales que rodean al sistema de proceso y a los sistemas auxiliares.

Precisamente este aspecto es el que cobra un papel muy importante en la industria agroalimentaria, ya que los edificios deben cumplir los requisitos de diseño higiénico exigidos a este tipo de industries.

5. DISEÑO DE LA PLANTA DE PROCESO DE ALIMENTOS Con la descomposición de la Planta de Proceso en tres subconjuntos, el problema complejo de la búsqueda del diseño óptimo de una industria agroalimentaria a un costo mínimo se puede también descomponer en tres subproblemas menos complejos en principio:  El diseño óptimo de cada uno de los Sistemas de Proceso.  El diseño óptimo de cada uno de los Sistemas Auxiliares.  El diseño óptima de los edificios que albergan a los Sistemas de Proceso y a los Sistemas Auxiliares.

El diseño de plantas de procesado de alimentos requiere un tratamiento específico y claramente diferenciado de la ingeniería industrial o de la ingeniería química, debido a las especiales restricciones que impone la naturaleza biológica de las materias primas y el destino biológico de los productos. Los alimentos tienen “componentes diferenciales” respecto a otros productos, como son:  El carácter variable de las materias primas y la dependencia de éstas de las condiciones climáticas.  Se pueden producir alteraciones durante el periodo de post-recolección o post-mortem.  Se pueden producir alteraciones durante el proceso de fabricación.  Seguridad alimentaria del producto final.

Así pues, dado el destino de sus productos, es necesario que la industria agroalimentaria utilice métodos seguros para sus procesos de transformación y conservación, su objetivo prioritario es asegurar una elaboración higiénica de los alimentos. Este principio, junto con la optimización del sistema de proceso, debe dirigir la concepción y diseño integral de los procesos de industrialización de los alimentos a un costo mínimo.

De los tres subconjuntos en que se ha descompuesto el diseño de una planta de procesado de alimentos, el primero y fundamental es el diseño óptimo de cada uno de los sistemas de procesos, los otros vendrán derivados de este y su diseño será consecuencia de la alternativa elegida en esta primera fase.

El diseño del Sistema de Proceso implica no solo la definición del proceso a utilizar, de su tecnología y de su ingeniería, sino que debe incluir el diseño de las instalaciones, entendiendo como tal el diseño de la distribución de los elementos físicos de la actividad industrial, cuya representación gráfica es la distribución en planta. Ahora bien, una buena distribución en planta implica necesariamente la definición de métodos de manejo de materiales y de flujo de personas, en consecuencia el diseño de un sistema de proceso debe definir una distribución de instalaciones físicas que optimice las interrelaciones entre personal de operación, flujo de materiales, flujo de información y los métodos de fabricación requeridos para alcanzar los objetivos de la empresa eficientemente, económicamente y con seguridad.

Este diseño óptimo del Sistema de Proceso, de las instalaciones y finalmente la distribución en planta, debe determinar el flujo deseado de material y de personas, la distribución más económica de las instalaciones físicas y sirve de base para el diseño constructivo del edificio, que corresponde ya a la fase de desarrollo del proyecto de ingeniería.

Los principales objetivos del diseño del sistema de proceso, entendido como se acaba de describir, son:  Facilitar el proceso de fabricación.  Minimizar el manejo de materiales.  Optimizar el flujo de personal.

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Mantener la flexibilidad de la distribución y operación.

Mantener un alto volumen de trabajo en proceso.

Controlar la inversión en equipamiento.

Hacer un use económico del edificio.

Promover una utilización eficiente de la energía.

Proporcionar a los empleados confort y seguridad para hacer su trabajo.

Por Ultimo, en consecuencia de todo lo anterior, el máximo beneficio para la empresa, derivado del mínimo costo de producción conseguido.

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UNIDAD 03: PLANIFICACIÓN DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL 1. FASES DE DESARROLLO DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL En la figura 1 se reflejan las fases principales de Planificación de una nueva industria agroalimentaria o de ampliación de una existente.

Las cinco fases por las que pasa un proyecto de distribución en planta son: 1. Estudio de las necesidades: Es la determinación de lo que se requiere para corregir los problemas o conseguir nuevos objetivos. Usualmente es un proceso lento que incluye al menos dos fases, y a veces más. Básicamente implica el desarrollo de las necesidades de producción y la superficie requerida para un nuevo espacio o para una ampliación interna. Esta fase incluye también el desarrollo de los objetivos estratégicos con respecto a las técnicas de fabricación y forma de realizarla (proceso continuo o por cargas, etc.).

2. Estudio de la localización: Esta fase corresponde a la determinación de la localización. Este análisis Puede referirse a un sitio nuevo, Pero con mina frecuencia se refiere a un rediseño del sitio actual, a una redistribución de varios locales dentro de la Planta actual, etc. A veces, el Proyectista no está directamente implicado en esta decisión, Particularmente cuando se trata de un sitio nuevo. Sin embargo, es recomendable que el diseñador de la planta esté implicado en la evaluación de los lugares potenciales.

3. Distribución en planta a nivel de boceto: Esta fase determina los flujos básicos y la superficie de las principales áreas. Determina el espacio general y la configuración de las principales áreas y las relaciones de proximidad afinidades y el flujo principal entre estas áreas. Normalmente se desarrollan varias alternativas de distribución en planta. Los pasillos principales se deben incluir en esta fase.

4. Distribución en planta a nivel de detalle: Determinación de la localización específica de cada equipo e instalación dentro de la planta, incluyendo los sistemas auxiliares y servicios. Esta distribución a nivel de detalle debe hacerse utilizando CAD. 5. Instalación: En esta fase se desarrollan las instrucciones de instalación, de acuerdo con las prescripciones especificadas en el Pliego de Condiciones

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Es importante trabajar en este orden, de arriba abajo, se producirán menos retrocesos y se obtendrán mejores resultados si se va desde los grandes requerimientos a los requerimientos de detalle. Por ejemplo, es mejor seleccionar un sitio antes de completar las alternativas de distribución en planta a nivel de boceto y es mejor desarrollar distribuciones en planta a nivel de boceto antes de completar la distribución a nivel de detalle.

Sin embargo, es importante también tener en cuenta la superposición natu ral de las fases. Aunque estas fases teóricamente son secuenciales, es necesario hacer una “mezcla” para conseguir el diseño. Por ejemplo, es bastante difícil conseguir una distribución a nivel de boceto sin algún conocimiento de los detalles de tamaño y configuraciones de los equipos a instalar en la planta. Es insuficiente, por ejemplo, saber que una industria determinada requiere una superficie de 1.600 m 2 ; el proyectista puede adoptar incorrectamente una superficie cuadrada de 40 x 40 m cuando las necesidades son de 20 x 80 m. Una distribución en planta ideal a nivel de boceto se puede hacer si los equipos se sitúan en determinados bloques de espacios.

2. PLANIFICACION DE UNA ACTIVIDAD INDUSTRIAL El problema de la distribución en planta queda inmerso dentro del proceso de planificación global de la actividad industrial que consta de varias fases:  Definición del producto y del proceso productivo.  Localización o ubicación  Proyecto de la planta industrial.  Construcción e instalaciones.

2.1. DEFINICION DEL PRODUCTO Y DEL PROCESO PRODUCTIVO La primera fase en la planificación de una actividad industrial comienza por la definición del producto a fabricar, sistema de producción (elección del proceso de producción), tecnología y dimensionado del proceso, todo ello en base a los oportunos estudios de mercado.

2.2. LOCALIZACION O UBICACION La actividad industrial se desarrolla habitualmente dentro de una Planta Industrial.

La fase de localización persigue determinar la ubicación más adecuada teniendo en cuenta la situación de los puntos de venta o mercados de consumidores, puntos de abastecimiento para el suministro de material primas o productos intermedios, la interacción con otras posibles plantas, etc.

En esta fase hay que determinar:  La zona: la situación geográfica de la planta industrial.  El suelo urbano de tipo industrial. Para ello se puede proceder de dos formas: seleccionando suelo industrial (si ya existe, zonas industriales) o generándolo, en caso contrario. En este Segundo caso, el urbanismo juega un papel importante en la planificación de la actividad. La generación de suelo industrial debe llevarse a cabo proponiendo la precalificación del suelo a tra vés de alguna de las figuras urbanísticas contempladas en la legislación vigente.  La/s parcela/s en las que ubicar la planta industrial. Para ello habrá que tener en cuenta nuevamente la disciplina urbanística, las ordenanzas (de const rucción y de actividad) de las zonas, la posibilidad de agregación y desagregación de parcelas, etc.

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2.3. PROYECTO DE LA PLANTA INDUSTRIAL Una vez elegida la ubicación, el proyecto de la planta se compone a su vez de tres etapas: 1. Diseño de la distribución en planta, implantación o “layout”. Definido el producto, el sistema de producción, la tecnología y el dimen sionado del proceso se busca la ordenación de los Medios Directos de Producción (operarios, maquinaria y materiales) que participan directamente en el proceso productivo y de los Medios Auxiliares de producción que no participan directamente en el proceso productivo pero sin los cuales sería imposible realizarlo. Esta es la fase de implantación propiamente dicha.

2.

Diseño del sistema ale manutención (transporte interno). Incluyéndose en este apartado todo lo relativo al sistema utilizado para el transporte interior de los Medios de Producción.

3. Proyecto de los edificios e instalaciones (agua, electricidad, alumbrado, fuerza, climatización...). En este apartado juega un papel importante la arquitectura industrial como arte y como técnica:  Desde el punto de vista estructural, es necesario diseñar una estructura que soporte, resista y transmita a la cimentación, las cargas y esfuerzos a que va a estar sometida.  Desde el punto de vista ambiental, hay que aislar y crear ciertos ambientes, aislamiento térmico, acústico, higroscópico...  Desde el punto de vista funcional, el edificio debe estar dotado de los servicios para poder llevar a Cabo el proceso productivo (red de saneamiento, aguas pluviales. infraestructura energética...) y, por lo tanto, deben tenerse en cuenta estos condicionantes a la hora de diseñar la edificación.

2.4. CONSTRUCCION E INSTALACIONES En esta fase se realiza la construcción de las edificaciones e instalaciones proyectadas. Es la fase de ejecución.

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UNIDAD 04: SISTEMAS DE PROCESO 1. ESTUDIOS PREVIOS El primer paso necesario para conseguir el éxito en el diseño del Sistema de Proceso, es plantear bien el problema desde el inicio. Evidentemente esto requiere la realización de una serie de estudios previos.

El objetivo prioritario de una industria alimentaria es vender sus productos optimizando sus márgenes, por lo tanto la función del Sistema de Proceso es satisfacer las necesidades del mercado optimizando permanentemente los costos y los tiempos de producción, es decir, se deben fabricar productos:  Conforme a las especificaciones comerciales, para responder a las expectativas del mercado.  Seguros desde el punto de vista higiénico, para responder a las necesidades ligadas a la salud de los consumidores.  De calidad constante en los planos organolépticos y de presentación, para establecer su imagen de marca comercial.

El planteamiento de partida se resuelve por tanto respondiendo sucesivamente a las cuatro preguntas siguientes:  Vender productos: ¿Qué productos?  Fabricar productos: ¿Qué procesos?  Garantizar la seguridad de fabricación: ¿Qué puntos de control?  Asegurar la regularidad de fabricación: ¿Cómo controlarla?

Después de responder a estas preguntas hay que precisar las especificaciones buscadas y las especificaciones a respetar.

En la siguiente figura se presenta un esquema de los pasos a seguir en el diseño del Sistema de Proceso.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

ELABORACIÓN DE ESTUDIOS PREVIOS - Producto - Materias primas - Tecnología de proceso - Ingeniería de proceso

Recogida de documentación y adecuado manejo de la información necesaria

PLANTEAMIENTO DE LAS DISTINTAS ALTERNATIVAS

Aplicación de adecuadas técnicas o métodos de síntesis de procesos

ANÁLISIS DE LAS DISTINTAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

Aplicación de adecuadas técnicas o métodos de análisis de procesos

SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉCNICO, ECONÓMICO E HIGIÉNICO

DEFINICIÓN A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE

REDACCIÓN DEL PROYECTO

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2. ESTUDIO DEL PRODUCTO Se trata de traducir los objetivos de venta a términos de producción. Hay que hacer una reflexión sobre lo que saldrá de la futura industria, nueva o modernizada, y agrupar, en caso de que sea necesario, los productos por familia de productos.

Para cada producto o grupo de productos, a elaborar el estudio debe comprender: a. Características del producto. Calidad - Especificaciones de tipo legal, comercial y técnico.

- Tendencias de estas especificaciones según la evolución de la demanda o de los gustos del consumidor.

- Análisis de la calidad del producto en el contexto de la cadena alimentaria correspondiente (perdidas de calidad, energía, producción de subproductos y residuos).

- Fecha límite de consumo.

- Fluctuaciones estacionales.

- Características de las expediciones.

- Tamaño de los lotes. b.

Análisis de las expectativas del mercado - Evolución de la producción exterior e interior. Localización de mercados y canales de distribución. Importaciones y exportaciones.

- Precio del producto. Influencia de la calidad sobre el precio. Elasticidad de la demanda al precio y a la calidad.

- Análisis de la competencia. Estructura de las empresas del sector. Tamaño.

Localización. Tecnología que usan.

En la siguiente tabla se presenta una ficha que incluye los datos técnicos mínimos que se deben recoger en el estudio del producto a elaborar.

Datos técnicos del producto terminado           

Definición Características físico-químicas Características microbiológicas Embalaje Volúmenes de producción Condiciones de almacenamiento: temperatura, humedad relativa, etc.

Volúmenes de almacenamiento: medio, mínimo y máximo.

Volúmenes expedidos diariamente: mínimo y máximo Controles en la expedición Fecha límite de consumo Evolución de la producción en 3 años.

La información correspondiente a los puntos indicados en negrilla deben quedar definidos en la primera fase de la concepción de la industria.

3. ESTUDIO DE LAS MATERIAS PRIMAS Por otro lado los estudios de las materias primas deben abordar:  Disponibilidad y localización. Puesto que el lugar de producción de las materias primas tendrá una gran importancia sobre la localización de la planta de proceso.  Costo de materias primas. Este costo se verá influenciado por la existencia o no de una producción y un mercado de esas materias primas. Se incluirá los costos de transporte hasta la planta de procesado.  Definición o caracterización. Se definirán y caracterizaran con claridad las materias primas más adecuadas, las que mejor admiten el procesado y que proporciones mejor

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producto final (aptitud de variedades para la industrialización, variedades de frutas para mermeladas…).

En la siguiente tabla se resumen las características de las materias primas.

Materias primas, aditivos y productos semielaborados      

  

  

Descripción Formas de recepción Características físico-químicas Características microbiológicas Controles de recepción Volúmenes de recepción - Anuales - Mínimo diario - Máximo diario Acondicionamiento Condiciones de almacenamiento - Temperatura/humedad relativa/otras Volúmenes de almacenamiento - Medio - Mínimo - Máximo Estacionalidad Vida útil del producto Evolución estimada de la producción en 3 años.

Asimismo en las siguientes tablas, se incluyen las características que deben recopilarse de los embalajes y en la otra tabla se muestra la información referente a los residuos, obtenida después del estudio del proceso.

Embalajes      

Descripción técnica Destino de los productos Volúmenes de recepción Duración del almacenamiento Volumen de almacenamiento Control de recepción

Residuos      

Composición Tipo de producción asociada Cantidades estimadas (% materias primas) Forma (liquida, solida, …)

Cantidad de polución DQO, DBO, …

Condiciones específicas de eliminación

4. ESTUDIOS PREVIOS DE ALTERNATIVAS DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA Una vez estudiados los productos y materias primas, se pasa a analizar la tecnología e ingeniería de los procesos correspondientes, siguiendo los siguientes pasos: 1. Descripción de la tecnología e ingenierías y alternativas de proceso. Analizando en cada caso su influencia en la calidad del producto, balances de materiales y energía y estudio de formación de posibles subproductos.

2. Evaluación aproximada de los costos en función de las tecnologías e ingenierías.

Analizando costos tanto de materia prima como costos de mano de obra y energía, en función de las tecnologías e ingenierías aplicadas en el Sistema de Proceso y su incidencia en el precio final.

3. Instalaciones y sistemas auxiliares necesarios. Se describen, de forma aproximada, los sistemas auxiliares e instalaciones de la Planta de Proceso, necesarios para llevar a buen término todo el proceso.

4.1. PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS Las diferentes alternativas estudiadas para el proceso o la fase del proceso que se esta estudiando deben quedar planteadas en el estudio previo de tecnología o ingeniería.

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4.2. EVALUACION DE ALTERNATIVAS Las alternativas de un proyecto equivalen a las distintas soluciones que pueden darse a los diferentes problemas, originados y planteados por la ejecución y desarrollo del mismo. En esta fase, los criterios técnicos son esenciales. Sin embargo se precisan criterios económicos, sociales, o medio ambientales para elegir la alternativa más adecuada.

Las alternativas planteadas se evalúan en función de tres criterios:  En función del resultado técnico.  En función del resultado económico.  Desde el punto de vista higiénico Evaluación del resultado técnico de cada alternativa Hay que definir qué variables se van a tener en cuenta a la hora de evaluar la alternativa. Por ejemplo, si se está estudiando las diferentes alternativas para la operación de pelado de papas, un criterio podría ser la cantidad de restos de cascara que quedan presentes en la papa.

Evaluación del resultado económico de cada alternativa Puede hacerse por métodos estadísticos, donde se trabaja con ingresos y costos, es decir calculando los beneficios antes de impuestos (IGV) que se obtienen. Este estudio económico estático se debe realizar cuando las ventas de la industria están estabilizadas y también en plena producción, con lo cual se deducirá los que se ganará al año.

También puede hacerse por métodos dinámicos de análisis (VAN, TIR, plazo de recuperación), se trabaja con cobros y pagos, analizando toda la vida de la industria.

Evaluación de cada alternativa desde el punto de vista higienico Se tendrán en cuenta aspectos tales como:  Materiales de construcción de los equipos  Acabados de la superficie  Facilidad de drenado y limpieza de los equipos  Posibilidad de adaptación de los sistemas CIP. 4.3. SELECCIÓN DEL DISEÑO Una vez planteadas todas las alternativas y analizadas las diferentes ventajas e inconvenientes de cada una de ellas, se selecciona la que mejor se ajuste al proyecto.

4.4. DEFINICION A NIVEL DE INGENIERIA DE DETALLE Una vez seleccionado el producto en cuestión, las materias primas a utilizarse, el proceso que se va a llevar a cabo, que maquinarias se utilizaran, etc., es cuando se pasa a la redacción del proyecto propiamente dicho y al cálculo de todos los sistemas auxiliares, edificaciones…

Se recomienda la posibilidad de tener la información de las características técnicas de los equipos seleccionados, según ficha adjunta mostrada en la página siguiente. Cuando se trate de equipos que deben diseñarse exclusivamente para la instalación objeto del proyecto, como por ejemplo una mesa de selección, una pila de lavado, etc., la ficha se denominara “Ficha de Características de Diseño y Funcionamiento”, manteniendo un uso múltiple para esta proposición mostrada.

5. REPRESENTACIÓN GRAFICA DEL SISTEMA DE PROCESO Como hemos visto, el Sistema de Proceso es un conjunto de operaciones unitarias que tienen como objetivo la transformación de las materias primas en productos aptos para el consumo.

Está constituido por dos subconjuntos: la Tecnología y la Ingeniería de Proceso. La representación gráfica de estos subconjuntos se hace por medio de diagramas de flujo.

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5.1. DIAGRAMAS DE FLUJO Son muchos los tipos de diagramas de flujo de uso común. El objetivo de cualquier diagrama de flujo es presentar en forma gráfica y secuencial los principales aspectos de un proceso, de su tecnología, de su ingeniería, o de ambos.

La representación gráfica es útil para:  Ayudar al diseño y a la disposición secuencial (layout) de los equipos del sistema de proceso y de los sistemas auxiliares, mostrando con claridad la interrelación entre los distintos equipos.  Proporcionar un esquema claro del proceso y de la planta para poder enfocar después el trabajo de los detalles de diseño de cada parte por separado.  Ayudar a preparar una relación de los equipos necesarios y de los sistemas auxiliares, que ayuda para hacer una estimación preliminar del costo de la planta de proceso.  Proporcionar una base para estimar el tamaño del equipo necesario, permitiendo una primera evaluación de espacios.  Permite una estimación del personal necesario, así como instruirlo en el sistema de proceso y sistemas auxiliares en la fase de puesta en marcha de la instalación.

FICHA DE CARACTERISTICAS TECNICAS DE LOS EQUIPOS EQUIPO (Ref.):

SIMBOLOGÍA:

FUNCIÓN:

N° UNIDADES

ESPECIFICACIONES OPERATIVAS:

COMPONENTES:

DIMENCIONAMIENTO Geometría

Eléctrica

Consumos

Ancho

Largo

Altura

Peso

Potencia requerida (HP)

Tensión (V)

Frecuencia (HZ)

Agua

Vapor

Aire Comprimido

Los diagramas de flujo son útiles tanto para el estudio de problemas en plantas existentes como para el diseño de plantas de proceso nuevas. Es también adecuado elaborar un diagrama de flujo antes de comenzar a trabajar en el desarrollo de un balance de materiales o de energía del sistema de proceso.

Normalmente se utilizan:  El diagrama básico de flujo (Diagrama de operaciones del proceso: DOP)  El diagrama de flujo de los pasos del proceso (tecnología)  El diagrama de flujo de los equipos (ingeniería) Diagrama Básico de Flujo Presenta los pasos y condiciones esenciales del proceso. Aquí se expresa la organización básica del proceso, sin detallar cada uno de sus pasos, ni sus condiciones particulares. Se 20

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utiliza para la planificación del proceso. Mostramos dos maneras de mostrar el referido diagrama.

Recepción de Materia Prima

Extracción del Mosto

Fermentación a temperatura controlada

Estabilización del Vino

Embotellado

Diagrama de flujo básico de la vinificación en blanco Recepcion, almacenamiento y limpieza de la materia prima

Pelado y cubeteado

Tratamiento termico

Envasado aséptico

Almacenamiento

Expedición

Diagrama básico de flujo del proceso de elaboración de tomate cubeteado

Diagrama de Flujo de la Tecnología de Proceso Es la secuencia cronológica de las operaciones básicas, se pueden incluir parámetros de control de esas operaciones básicas. Permite elaborar alternativas tecnológicas, en las siguientes imágenes se presentan algunos ejemplos.

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Diagrama de flujo de la tecnolog铆a del proceso de elaboraci贸n de pulpas de fruta

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Diagrama de flujo de la tecnología del proceso de elaboración de tomate cubeteado

Diagrama de flujo de los pasos del proceso Presenta la tecnología concreta de una alternativa de proceso, especificando cada uno de los pasos del proceso y las condiciones en las que se ha de desarrollar cada uno de ellos, como temperatura, tiempo, concentraciones, calidad de las materias primas que han de intervenir, etc. Se presenta en la figura siguiente un ejemplo d este diagrama.

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Diagrama de flujo de los pasos del proceso de elaboración de tomate cubeteado

Diagrama de flujo de la ingeniería de proceso Se define con qué maquinaria se van a realizar las etapas del proceso. También permite plantear alternativas y facilitar la estimación del equipamiento necesario. En la siguiente figura se incluye un ejemplo de este diagrama.

Diagrama de flujo de la ingeniería del proceso de elaboración de tomate cubeteado 24

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Diagrama de flujo del equipo Muestra un bloque para cada uno de los equipos que intervendrán en el sistema de proceso.

Representa la ingeniería de proceso para una determinada alternativa de sistema de proceso. Este diagrama de flujo puede tener dibujados esquemáticamente los equipos (como un esquema sinóptico), a escala, dispuestos de forma vertical u horizontal. De esta forma, se muestran de manera más explícita las interrelaciones necesarias en los equipos del sistema de proceso, lo cual es interesante para la preparación de los planos de construcción y de los diagramas eléctricos y de tuberías o sistemas de transporte de sólidos. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de este tipo de diagrama.

Diagrama de flujo de los equipos del proceso de elaboración de tomate cubeteado

El estudio de alternativas consiste en buscar puntualmente para cada operación del diagrama, las tecnologías que puedan asegurar las transformaciones deseadas de la materia prima. En el caso de la ingeniería las prestaciones técnicas requeridas y aspectos tales como mantenimiento (accesibilidad, frecuencia…), limpieza (en seco o en húmedo), grado de automatización, ergonomía. En esta fase es interesante contactar con proveedores para obtener información sobre características de los equipos, balance de los fluidos necesario para su funcionamiento, precio,…

Alternativas en el diagrama de flujo de los equipos del proceso de elaboración de yogur

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En la figura aparece otra posibilidad de representación de los equipos en el diagrama de flujo, que incluye también posibles alternativas 6. BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA El balance de materiales de un proceso trata de expresar cuantitativamente todos los materiales que entran o salen de ese proceso. Normalmente, conviene preparar el balance de materiales en forma diagramática para evitar omisiones.

El balance de materiales es necesario:  A nivel de ingeniería de detalle de una planta para poder diseñar hasta las operaciones más simples, tanto para calcular el tamaño del equipo como para considerar las interrelaciones entre los distintos equipos.  En una planta de proceso que ya esté operando, el balance de materiales es una herramienta muy útil y efectiva para mejorar la eficiencia de un proceso, ya que permite la identificación de la naturaleza, la magnitud y la localización de cada fuente de perdida de rendimiento o eficiencia.

La representación diagramática del balance de materiales se puede realizar de diferentes formas, aunque hay un cierto interés en normalizar estos diagramas. Los caudales de materiales que entran y salen del sistema de proceso se expresan en unidades másicas por unidad de tiempo, no en unidades de volumen por unidad de tiempo.

Estos balances, cuando se determinan sobre un proceso en funcionamiento, expresan los valores medios de los caudales cuantificados durante suficiente cantidad de tiempo como para poder recoger las posibles fluctuaciones. Normalmente, suelen hacerse las mediciones durante varios días y durante toda la jornada de funcionamiento del sistema de proceso.

Una vez elaborado el balance de materiales, el de energía se puede calcular utilizando los caudales másicos correspondientes. Es interesante que se exprese en forma diagramática, al igual que el balance de materia y utilizando unidades de calor (J o kJ) por unidad de tiempo.

Estos balances en forma diagramática pueden adoptar distintas formas, aunque también en este caso hay un intento de normalización de los mismos.

En la siguiente figura se presenta un ejemplo de balance de materia y de energía de un proceso, que se pueden presentar juntos en un mismo diagrama o por separado.

Un procedimiento para efectuar una contabilización del consumo eléctrico de los procesos en la industria agroalimentaria, considera los siguientes pasos: 1. Establecimiento de un objetivo. El análisis del consumo de energía se realizara según se desee averiguar cuál es el consumo de energía en cada uno de los pasos de un proceso, o se pretenda ahorrar energía en un determinado equipo.

2. Delimitación del sistema a estudiar. Tras la selección del objetivo, se debe definir y delimitar claramente el sistema a estudiar.

3. Realización del sistema de flujo del proceso. De esta forma quedan localizados los equipos del proceso que consumen energía. Los símbolos generalmente utilizados en este diagrama de flujo de proceso, para el análisis del consumo de energía, podrían ser los que aparecen en la figura mostrada.

4. Identificación de las entradas de masa y energía al sistema de proceso. Se ha de diferenciar entre las distintas formas de energía que entran al sistema. En cuanto a las entradas de materiales (masa), se ha de contabilizar tanto las materias primas principales (por ej., fruta) como las auxiliares (agua, sal, etc.) y control de salida de residuos o subproductos evacuados del sistema de proceso.

5. Cuantificación de esas entradas al sistema de masa y energía. Las medidas de los consumos se deben hacer durante el tiempo suficiente para poder observar las variaciones de flujo de masa y energía.

6. Identificación de las salidas de masa y energía del sistema. Esta fase es muy importante cuando se pretende conseguir un ahorro de energía o una mejora en la 26

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Balance de materia y energía del proceso de elaboración de pan romano

eficiencia de conversión de la misma. También se pueden averiguar los rendimientos en la transformación de las materias primas, mediante el control de residuos o subproductos evacuados del sistema de proceso.

7. Cuantificación de las salidas de masa y energía del sistema. Se deben medir las cantidades de masa y energía evacuadas para poder llevar a cabo el objetivo establecido previamente.

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UNIDAD 05: CAPACIDAD DE PLANTA 1. INTRODUCCION La importancia de las decisiones en capacidad de producción plantea a las empresas el reto de cómo utilizar la capacidad máxima disponible de sus instalaciones. Adecuar aquella capacidad de producción al comportamiento de la demanda exige prever la evolución de ésta tanto a corto como a largo plazo, distinguiendo entre el sector industrial y el de servicios, así como valorar el riesgo que puede ocasionar a las empresas el exceso de capacidad.

Después de decidir qué productos o servicios será conveniente ofrecer y como debe elaborarse, se tiene que planear la capacidad del sistema. La capacidad es la máxima velocidad de producción de una operación. Esta última puede ser la estación de trabajo o una organización entera. El gerente de operaciones debe suministrar la capacidad necesaria para satisfacer la demanda actual y futura; de otra manera, la organización perdería oportunidades de crecimiento y de ganar beneficios.

Los planes referentes a la capacidad se elaboran en dos niveles. Los planes de capacidad a largo plazo se refieren a las inversiones en equipo e instalaciones nuevas. Estos planes se extienden por lo menos dos años hacia el futuro, pero el tiempo que se requiere para la construcción, por sí solo, pueden imponer horizontes de tiempo mucho más largos. El segundo nivel, son los planes en materia de capacidad a corto plazo como los enfocados en el tamaño de la fuerza de trabajo, presupuestos para horas extras, inventarios y decisiones de otro tipo.

2. PLANIFICACION DE LA CAPACIDAD La planificación de la capacidad es fundamental para el éxito a largo plazo de una organización. La capacidad excesiva puede ser tan fatal como la capacidad insuficiente. Al escoger una estrategia de capacidad, los directivos deben analizar preguntas como: ¿Cuánto “colchón” se necesita para manejar la demanda incierta y variable?¿debemos expandir la capacidad antes de que la demanda se manifieste claramente o es mejor esperar hasta que esta última se perfile con mayor certeza? Se requiere un método sistemático para contestar estas y otras preguntas similares y para desarrollar una estrategia de capacidad que sea apropiada para cada situación.

Ninguna medición de capacidad es aplicable a todas las situaciones. Los hospitales miden su propia capacidad por número de pacientes que pueden ser tratados por día; un comerciante minorista mide su capacidad en función del valor monetario de las ventas anuales generadas por metro cuadrado; una aerolínea usa como medida de capacidad el número de asientosmillas disponible al mes; un teatro mide la capacidad por número de localidades; y un taller con producción intermitente tiene como medida de capacidad el número de horas-maquina.

En general, la capacidad se expresa en cualquiera de estas formas: como mediciones de salida de producto (opción usual para procesos de flujo en línea) o como mediciones de insumos (opción habitual para procesos de flujo flexible).

La planificación de la capacidad requiere el conocimiento de la capacidad actual y su utilización. La utilización, o sea, el grado en que el equipo, el espacio o la mano de obra se emplean actualmente, se expresa como un porcentaje: Utilización = Tasa de producción promedio x 100 Capacidad máxima La tasa de producción promedio y la capacidad se deben medir en los mismos términos, ya sea en tiempo, clientes, unidades o dinero. La tasa de utilización indica la necesidad de conseguir capacidad adicional o eliminar aquella que es innecesaria. La principal dificultad para quien intenta calcular la utilización consiste en definir la capacidad máxima; es decir, el

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denominador que observamos en la razón anterior. Dos definiciones de capacidad máxima son útiles: la capacidad pico y la capacidad efectiva.

La máxima producción que se puede lograr en un proceso o instalación, bajo condiciones ideales, se llama capacidad pico. Cuando la capacidad se mide únicamente en relación con el equipo, la medida apropiada es la capacidad nominal, es decir, una evaluación de ingeniería sobre la producción máxima anual suponiendo una operación continua, salvo por un margen de tiempo de inactividad para realizar las tareas normales de mantenimiento y reparaciones. La capacidad pico solo puede sostenerse durante cortos periodos como algunas horas al día o unos cuantos días al me. Una empresa alcanza esa capacidad utilizando métodos de producción marginales como cantidades excesivas de tiempo extra, turnos adicionales, reducción temporal de las actividades de mantenimiento, personal complementario y subcontratacion. Aun cuando todas las operaciones mencionadas ayudan a alcanzar picos temporales de producción, no es posible sostenerlas por mucho tiempo.

La máxima salida de producción que un proceso o que una empresa es capaz de sostener económicamente, en condiciones normales, es su capacidad efectiva. En algunas organizaciones, la capacidad efectiva implica operar con un solo turno; en otras, requiere una operación con tres turnos. Por esta razón, el INEI (Instituto Nacional de Estadísticas e Informática) define la capacidad como “el más alto nivel de producción que una empresa puede sostener razonablemente con horarios realistas de trabajo para sus empleados y el equipo que ya tiene instalado”.

La mayoría de las instalaciones tienen múltiples operaciones y con frecuencia sus capacidades efectivas no son idénticas. Se llama cuello de botella a la operación que tiene la capacidad efectiva más baja entre todas las de la instalación donde la operación 2 representa un cuello de botella que limita la producción a 50 unidades por hora. En efecto, la instalación sólo puede producir a una velocidad igual a la más lenta de sus operaciones. La figura (b) muestra la instalación cuando las capacidades están perfectamente equilibradas, de tal modo que cada una de las operaciones es un cuello de botella. La verdadera expansión de la capacidad de la instalación se presenta sólo cuando la capacidad del cuello de botella se incrementa. En (a), al aumentar inicialmente la capacidad de la operación 2 (y no de las operaciones 1 o 3) se incrementara la capacidad del sistema. Sin embargo, cuando la capacidad de la operación 2 alcanza la cifra de 200 unidades por hora, como se aprecia en (b), las tres operaciones tendrán que ser expandidas en forma simultanea para conseguir un incremento adicional de la capacidad.

A los consumidores

Insumos

2

1 200 hr

50 hr

3 200 hr

(a) La operación 2 es un cuello de botella

A los consumidores

Insumos

1 200 hr

2

3

200 hr

200 hr

(b) Todas las operaciones son cuello de botella

Cuellos de botella de la capacidad de una instalación con tres operaciones

Si un proceso tiene flujos flexibles, como el de un taller de producción intermitente, no disfruta de los simples flujos de línea que se muestran en las imágenes anteriores. En sus operaciones, tiene que procesar muchos elementos diferentes, y las demandas de cualquiera de esas operaciones podrían variar en forma apreciable de un día para otro. Aun en este caso, es posible identificar los cuellos de botella, calculando la utilización promedio de cada operación. Sin embargo, la variabilidad de la carga de trabajo también crea cuellos de botella flotantes. En una semana la mezcla de trabajo puede hacer que la operación 1 se convierta en un cuello de botella, y la mezcla de la semana siguiente puede hacer que la operación limitante sea la 3. Este tipo de variabilidad incrementa la complejidad de la programación del trabajo de cada día. En una situación de este tipo, la gerencia prefiere que sus tasas de 29

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utilización sean bajas, pues estas le permiten una mayor holgura para absorber incrementos inesperados de la demanda.

3. ECONOMÍAS DE ESCALA La definición más conocida de economía de escala expresa que el costo unitario promedio de un bien o servicio puede reducirse cuando su tasa de producción se incrementa. Cuatro razones principales explican por qué las economías de escala hacen que los costos disminuyan cuando la producción aumenta: 1. Los costos fijos se distribuyen entre más unidades; 2. Los costos de construcción se reducen; 3. Los costos de materiales comprados disminuye, y 4. Se encuentran ventajas en los procesos.

Distribución de los costos fijos. A corto plazo, ciertos costos no varían cuando cambia la tasa de producción. Entre los costos fijos figuran los de calefacción, el servicio de la deuda y los sueldos. La depreciación de la planta y y el equipo con los que ya cuenta la empresa también representa un costo fijo en términos de contabilidad. Cuando la tasa de producción se incrementa y, por lo tanto, también aumenta la tasa de utilización de una instalación, el costo unitario promedio se reduce porque los costos fijos se distribuyen entre más unidades.

Reducción de los costos de construcción. Ciertas actividades y gastos son necesarios para construir pequeñas y grandes por igual: permisos de construcción, honorarios de arquitectos, alquiler del equipo de construcción y otros similares. Cuando el tamaño de las instalaciones se duplica, por lo general no se duplican los costos de construcción.

Disminución de los costos de los materiales comprados. Los altos volúmenes suelen reducir los costos de servicios y materiales comprados. Con esos altos volúmenes, el comprador está en una posición más fuerte para negociar y tiene la oportunidad de aprovechar descuentos por cantidad. Los comerciantes minoristas, como SAGA y WLTMART, obtienen economías de escala considerables porque sus tiendas nacionales e internacionales compran y venden volúmenes enormes de cada uno de los artículos.

Descubrimiento de otras ventajas en los procesos. La producción en grandes volúmenes ofrece muchas oportunidades para reducir los costos. Con una tasa de producción más alta, el proceso cambia y se convierte en un proceso lineal, en el que los recursos se destinan a productos individuales. Es posible que las compañías puedan justificar los gastos que implica la adquisición de una tecnología más eficiente o de equipos más especializados. Algunas de las ventajas de dedicar recursos a ciertos productos o servicios en lo individual son las siguientes:  Acelerar el efecto de aprendizaje  Disminuir los inventarios  Mejorar el diseño de los procesos y puestos de trabajo  Reducir el número de cambios en el sistema para pasar de un producto a otro.

En el trasfondo de esta aseveración, se adivina una gran confusión. Si se toman como ejemplo cuatro fábricas diferentes, todas del mismo sector industrial, a las que A y B son idénticas en todo, excepto en que la capacidad de la planta B está menos utilizada que la de A y la fábrica C es igual que la A, salvo que doble a esta última en capacidad; y, por último, la fábrica D es totalmente diferente, tecnológicamente hablando, de las otras tres y produce el doble que A, el resultado sería el que aparece en el siguiente cuadro.

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Economías de escala Volumen Tecnología Planta Capacidad Costo por unidad producida producto del proceso A 100 100 X 10 u.m./unidad B 100 40 X Mayor que 10 u.m./unidad C 200 200 X Menor que 10 u.m./unidad D 200 200 Y Mucho menor que 10 u.m./unidad (100;200) diferencia de capacidad (100;40) diferencia sólo en volumen o capacidad utilizada (X;Y) diferencia en tecnología de proceso Economías de volumen. Evidentemente, el mayor volumen producido en A respecto a B implicará que el costo unitario de A será menor que el de los productos de B, ya que en A el reparto de todos los costos fijos se llevara a cabo sobre un mayor número de unidades (100 frente a 40 de B). Las economías de volumen, como es este caso, pueden incluirse o no en el concepto de economías de escala. Es cierto que no todos los autores están de acuerdo en su inclusión, pero en cualquier caso, ha de conocerse el efecto del volumen o de la capacidad utilizada.

Economías de capacidad. Tal como se observa en el cuadro, el costo unitario producido en la fábrica C es menor que el obtenido en la fábrica A. la mayor capacidad de la planta C permite trabajar proporcionalmente con menos stock de materias primas. Esto se basa en el conocido principio del lote económico, que afirma que el inventario óptimo crece sólo la raíz cuadrada del volumen y no proporcionalmente a éste. Estos efectos se producen también en el almacén de productos terminados.

Aparte de los ahorros asociados a menos inversión en stocks, existirán otros como resultados de que la dimensión de algunos servicios generales será la misma para ambas capacidades, como mantenimiento, informática, etc. Las economías de capacidad pueden incluirse, por consiguiente, en las economías de escala, aunque manteniendo su propia identidad.

Economías de la tecnología de proceso. Volviendo al cuadro, se observa que la fábrica D es la que produce con un costo unitario menor. La fábrica D tiene una tecnología de procesos diferente de las otras, más avanzada y más automatizada. Consigue producir tanto como C, pero con menos trabajadores. Esta es la primera razón por la cual el costo puede ser menor (menos costos laborales produciendo la misma cantidad). Ha de tenerse en cuenta que los costos de capital podrían compensar esta ganancia, aunque éste no es el caso que se ha tomado como supuesto.

Especialización en el trabajo. El cambio de proceso implica normalmente la especialización de trabajo, con lo que se llega a una situación de trabajos vacíos de todo contenido puesto que el proceso se organiza para que el tiempo y la responsabilidad de los operarios estén enfocados a la consecución de la productividad a través de la repetición y la especialización.

El ritmo de trabajo pasa de ser voluntad del trabajador a ser patrimonio de la Dirección.

4. DESECONOMÍAS DE ESCALA En un momento dado, las dimensiones de una instalación pueden llegar a ser tan grandes que se empiezan a generar en ellas deseconomías de escala; es decir, el costo unitario promedio se eleva a medida que se incrementa el tamaño de la instalación. La razón de esto es que un tamaño excesivo suele traer consigo complejidad, una pérdida de enfoque e ineficiencias que elevan el costo unitario promedio de un producto o servicio. Es posible que se acumulen demasiados niveles de empleados y una jerarquía burocrática. De esta forma la Dirección deja de estar en contacto con los empleados y los clientes. La organización se vuelve menos ágil y pierde flexibilidad necesaria para responder frente a los cambios de la demanda. Muchas empresas grandes llegan a estar tan absortas en el análisis y la planificación que realizan considera menos innovaciones y evitan los riesgos. El resultado es 31

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que, en numerosas industrias, las compañías pequeñas consiguen superar en rendimientos a corporaciones gigantescas.

En la siguiente figura ilustra la transición de las economías de escala a las deseconomías. El hospital de 500 camas obtiene economías de escala porque su costo unitario promedio en su mejor nivel de operación, representado por el punto negro, es menor que el costo unitario promedio del hospital de 250 camas. Sin embargo, una expansión adicional para convertir el de 500 camas en un hospital de 750 camas lo obliga a incurrir en costos unitarios promedio más altos y a registrar deseconomías de escala. Una explicación de por qué el hospital de 500 camas disfruta de mayores economías de escala que el de 250 es que el costo requerido para su construcción y equipamiento es menor del doble del costo requerido para la construcción y equipamiento del hospital más pequeño. El hospital de 750 camas disfrutaría de ahorros similares. Así pues, sus costos unitarios promedio más altos sólo pueden explicarse por la presencia de deseconomías de escala, las cuales son mayores que los ahorros registrados en los costos de construcción.

Por la figura mostrada, podemos decir que no significa que el tamaño óptimo para todos los hospitales sea de 500 camas. El tamaño óptimo dependerá del número de pacientes que cada uno de los hospitales tenga que atender por semana. Por una parte, los servicios de un hospital en una comunidad pequeña tendrían costos más bajos si se eligiera una capacidad de 250 camas, en lugar de 500. Por otra parte, suponiendo la misma estructura de costos, una comunidad grande será atendida con más eficiencia por dos hospitales de 500 camas, que por una sola instalación de 100 camas.

Las economías de escala varían según la industria de que se trate y eso afecta el tamaño de la planta. Así pues, los gerentes a menudo definen políticas sobre el tamaño máximo para cualquier instalación. Los topes de 200 empleados para el tamaño de una planta son comunes en ciertas industrias. Para industrias como la de equipo de transporte o la electrónica, donde las economías de escala son particularmente fuertes, los límites se elevan muchísimo más, estando alrededor de los 2,000 empleados. El verdadero reto al establecer estos límites consiste en prever cómo cambiarán los costos y los ingresos para diferentes tasas de producción y tamaños de instalación.

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5.

ESTRATEGIAS PARA DETERMINAR LA OPORTUNIDAD Y EL TAMAÑO DE LA CAPACIDAD Antes de tomar decisiones sobre la capacidad, los directivos, gerente de operaciones, tiene que examinar tres dimensiones de la estrategia de capacidad: 1. El tamaño de los colchones de capacidad; 2. La oportunidad y la magnitud de la expansión, y 3. La vinculación de la capacidad de los procesos con otras dimensiones de operación.

5.1. Determinación del tamaño de los colchones de capacidad Las tasas de utilización promedio no deben acercarse demasiado a 100% en el largo plazo, aunque esto puede ocurrir de vez en cuando en los procesos cuello de botella en el corto plazo. Cuando lo hacen, por lo general es señal de que es necesario incrementar la capacidad o disminuir la aceptación de los pedidos a fin de evitar un descenso de la productividad. El colchón de capacidad, es la cantidad de capacidad de reserva que se usa en un proceso para hacer frente a los incrementos repentinos de la demanda o a las perdidas temporales de la capacidad de producción. Es una medida de la cantidad por la cual la utilización promedio (en términos de la capacidad total) es inferior a 100%. Específicamente, “Colchón de Capacidad” = 100% - tasa de utilización El tamaño apropiado del colchón varía para cada industria. Las empresas han observado que los colchones grandes resultan apropiados cuando la demanda varía y cuando es incierta la oferta. Pero hay que tener en cuenta que los colchones generan muchas veces costos de los cuales se tendrán que buscar hasta que niveles será necesario mantener esa determinada cantidad como colchón.

5.2. Oportunidad y magnitud de la expansión La según cuestión de la estrategia de capacidad se refiere a cuándo expandirla y en qué medida. Las siguientes dos imágenes que mostramos, ilustran dos estrategias extremas: la estrategia expansionista, que supone saltos grandes e infrecuentes de la capacidad, y la estrategia de esperar a ver qué pasa, que implica saltos más pequeños y frecuentes.

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La oportunidad y magnitud de la expansión están relacionadas entre si; es decir, si la demanda crece y el tiempo entre dos incrementos aumenta, la magnitud de los incrementos también debe aumentar. La estrategia expansionista que se mantiene delante de la demanda, minimiza la posibilidad de perder ventas por capacidad insuficiente. La estrategia de esperar a ver qué pasa se rezaga con respecto a la demanda y depende opciones a corto plazo, como el uso de tiempo extra, trabajadores eventuales, subcontrataciones, agotar el inventario y aplazar el mantenimiento preventivo del equipo para compensar cualquier déficit.

5.3. Vinculación de la capacidad de los procesos con otras decisiones Las decisiones sobre capacidad deben estar estrechamente vinculadas con la estrategia y operaciones de toda la organización. Cuando se toman decisiones acerca de localización, flexibilidad de recursos e inventario, los gerentes deben considerar su impacto sobre los “colchones” de capacidad. Estos últimos protegen a la organización contra la incertidumbre, la flexibilidad de recursos, el inventario y los tiempos de entrega al cliente más prolongado. Si un sistema está bien balanceado y se hace un cambio en otra área de decisión, es posible que el “colchón” de capacidad tenga que modificarse para compensar lo anterior. Los siguientes son algunos ejemplos de los vínculos de la capacidad: 

 



 

Prioridades competitivas. Un cambio en las prioridades competitivas en el que se ponga mayor interés en la rapidez de las entregas, requiere un “colchón” de capacidad más grande para dar cabida a la respuesta rápida y a las irregularidades de la demanda, cuando tener un inventario de bienes terminados es impracticable o antieconómico.

Administración de la calidad. Si con una empresa se alcanzan niveles de calidad más altos, se podrá tener un “colchón” de capacidad más pequeño porque habrá menos incertidumbre a causa de pérdidas de rendimiento.

Intensidad de capital. Una inversión en tecnologías nuevas y costosas hace que el proceso sea más intensivo en términos de capital e incrementa la presión a favor de un “colchón” de capacidad más pequeño, a fin de obtener un rendimiento aceptable sobre la inversión.

Flexibilidad de recursos. Un cambio hacia una menor flexibilidad, para el trabajador requiere un mayor “colchón” de capacidad para compensar las sobrecargas de operación, pues éstas tienen más probabilidades de ocurrir con una fuerza de trabajo menos flexible.

Inventario. Un cambio para depender menos del inventario con el propósito de dar uniformidad a la tasa de salida de productos, requiere un mayor “colchón” de capacidad para poder afrontar la demanda acrecentada durante los periodos pico.

Programación. Un cambio que provea un ambiente más estable permite tener un “colchón” menor porque así es posible programar con mayor seguridad los productos o servicios.

Otro vínculo crucial es el que existe entre la capacidad y las decisiones sobre localización.

Una empresa que se está expandiendo deberá agregar, en algún momento, nuevas instalaciones y encontrar la localización ideal para ellas, en tanto que una empresa con 34

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múltiples locales que se está reduciendo debe decidir, a menudo, cuáles de estos va a eliminar.

6. UN METODO SITEMATICO PARA LAS DECISIONES SOBRE CAPACIDAD Muchas veces las decisiones a tomarse son a largo plazo a fin de planificar convenientemente la capacidad de cada proceso. Es por ello que se requiere de un método sistemático el cual considera cuatro pasos el cual generalmente ayuda a los gerentes a tomar buenas decisiones sobre capacidad. (Para describir este procedimiento, supondremos que la administración ya realizo los pasos preliminares de determinar la capacidad existente del proceso y evaluar si el actual colchón de capacidad es el apropiado).

1. Estimar las necesidades futuras de capacidad 2. Identificar las brechas de capacidad, comparando las necesidades de capacidad con la capacidad disponible 3. Trazar planes alternativos para cerrar las brechas 4. Evaluar cada alternativa, tanto en términos cualitativos como cuantitativos, y tomar la decisión final.

Paso 1: Estimar las Necesidades de Capacidad La necesidad de capacidad es lo que debe ser la capacidad del proceso en algún periodo futuro para satisfacer la demanda de los clientes (externos o internos), dado el colchón de capacidad deseado para la empresa.

Las bases para estimar las necesidades de capacidad a largo plazo consisten en pronósticos de demanda, productividad, competencia y cambios tecnológicos, cuya proyección se extiende bastante en el futuro. Desafortunadamente, cuanto más lejos se mira, tanto mayor es la probabilidad de hacer un pronóstico incorrecto.

El pronóstico de demanda tiene que convertirse en un número que pueda compararse directamente con la medida de capacidad que se esté utilizando. Supongamos que la capacidad se expresa como el número de máquinas disponibles en una operación. Cuando sólo un producto (o servicio) se está procesando, el número de máquinas requeridas M, es: Horas de procesamiento requeridas Necesidad de Capacidad = para la demanda del año Horas disponibles de una máquina por año después de deducir el “colchón deseado” M = _____Dp______ N [1 - (C / 100)] Donde: D = pronóstico de demanda para el año (número de clientes atendidos unidades) p = tiempo de procesamiento (en horas por cliente atendido o unidad producida) N = número total de horas por año, durante el cual funciona el proceso C = colchón de capacidad deseado (expresado como porcentaje) M es el número de unidades requeridas del insumo y debe calcularse para cada año en el horizonte de tiempo. El tiempo de procesamiento, p, depende del proceso y los métodos seleccionados para realizar el trabajo. El denominador es el número total de horas, N, disponible para el año de una unidad de capacidad (un empleado o máquina), multiplicado por una proporción que toma en cuenta el colchón de capacidad deseado, C. La proporción es simplemente 1.0 – C, donde C se convierte de un porcentaje a una proporción, dividiéndolo entre 100. Por ejemplo, un colchón de capacidad de 20% significa que 1.0 – C es igual a 0.80.

Si se van a producir múltiples productos, se necesitará tiempo adicional de preparación. El tiempo de preparación total se calcula dividiendo el pronóstico del número de unidades por 35

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año, D, entre el número de unidades producidas en cada lote (el número de unidades procesadas entre una preparación y otra), con lo cual se obtiene el número de operaciones de preparación por año, y multiplicándolo después por el tiempo que requiere cada preparación. Por ejemplo, si la demanda anual es de 1,200 unidades y el tamaño promedio del lote es de 100, habrá 1200/100 = 12 operaciones de preparación por año. Tomando en cuenta tanto el tiempo del procesamiento como el tiempo de preparación para múltiples servicios (productos), se obtiene: Horas de procesamiento y preparación requeridas para la Necesidad de Capacidad = demanda del año, sumando todos los servicios o productos Horas disponibles de una sola unidad de capacidad por año, después de deducir el colchón deseado

M=

[Dp + (D / Q)s]producto 1 + [Dp + (D / Q)s]producto 2 + …. + [Dp + (D /q)s]producto n ______________________________________________________________ N [1 - (C / 100)]

Donde: Q = número de unidades en cada lote s = tiempo de preparación (en horas) por lote Siempre se deberá redondear la parte fraccional al entero mayor siguiente, a menos de que sea eficiente, en términos de costos, el uso de opciones a corto plazo, como las horas extra o los déficit para cualquier faltante.

Ejemplo de Estimación de las Necesidades de Capacidad, cuando se usan mediciones de insumos Un centro de copiado, establecido en un edificio de oficinas, elabora informes de encuadernados para dos clientes. El centro produce múltiples copias (el tamaño del lote) de cada informe. El tiempo de procesamiento para obtener, ordenar y encuadernar cada copia depende del número de páginas, entre otros factores. El centro funciona 250 días al año, con un turno de ocho horas. La gerencia considera que un colchón de capacidad de 15% (mayor que el margen de tolerancia incorporado a los estándares de tiempo) resulta mejor. En la actualidad, el centro cuenta con tres máquinas copiadoras. Tomando como base la información de la siguiente tabla, determine cuantas máquinas se necesitan en el centro de copiado.

Concepto Cliente X Pronóstico de demanda anual (copias) 2,000 Tiempo estándar de procesamiento 0.5 (copias/hora) 20 Tamaño promedio del lote (copias por informe) 0.25 Tiempo estándar de preparación (horas)

Cliente Y 6,000 0.7 30 0.40

Solución:

M=

[Dp + (D / Q)s]producto 1 + [Dp + (D / Q)s]producto 2 + …. + [Dp + (D /q)s]producto n ______________________________________________________________ N [1 - (C / 100)]

M=

[2000(0.5) + (2000 / 20)(0.25)]cliente x + [6000(0.7) + (6000 /30)(0.40)]clientey ___________________________________________________________ [(250 días/año)(1 turno/día)(8 horas/turno)] (1.0 – 15/100)

M=

5.305 _____ = 3.12 Redondeando el resultado, se necesitan cuatro máquinas 1.700 36

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Punto de decisión. La capacidad del centro de copiado está llegando al límite y ya no tiene el colchón de capacidad deseado de 15%. Como la gerencia no quiere que la atención a los clientes se deteriore, decidió usar tiempo extra como solución a corto plazo para manejar los pedidos atrasados. Si la demanda continua al nivel actual o crece, se adquirirá la cuarta máquina.

Paso 2: Identificar las Brechas de Capacidad Una brecha de capacidad es cualquier diferencia (positiva o negativa) entre la demanda proyectada y la capacidad actual. Para identificar las brechas es necesario emplear la medida de capacidad apropiada. Las complicaciones comienzan cuando intervienen múltiples operaciones y varios insumos de recursos. Expandir la capacidad en algunas operaciones puede incrementar la capacidad general. Sin embargo, si una operación es un cuello de botella, la capacidad solo podrá expandirse si la capacidad de esa operación cuello de botella se expande.

Ejemplo de identificación de brechas de capacidad Los negocios del restaurante Al Paso están en auge. La propietaria espera servir un total de 80,000 comidas en el curso de este año. Aun cuando la cocina funciona al 100% de su capacidad, el comedor es capaz de servir un total de 105,000 comidas al año. La demanda pronosticada para los cinco años próximos es la siguiente: 1° año: 90,000 2° año: 100,000 3° año: 110,000 4° año: 120,000 5° año: 130,000 ¿Cuáles son las brechas de capacidad en la cocina y en el comedor del restaurante hasta el quinto año?

Solución: La cocina es actualmente el cuello de botella, con una capacidad de 80,000 comidas al año.

Tomando como base el pronóstico de demanda, la brecha de capacidad para la cocina es: 1° año: 90,000 – 80,000 = 10,000 2° año: 100,000 – 80,000 = 20,000 3° año: 110,000 – 80,000 = 30,000 4° año: 120,000 – 80,000 = 40,000 5° año: 130,000 – 80,000 = 50,000 Antes del tercer año, la capacidad del comedor (105,000) es mayor que la demanda,. En el tercer año y después, existen brechas de capacidad para el comedor: 3° año: 110,000 – 105,000 = 5,000 4° año: 120,000 – 105,000 = 15,000 5° año: 130,000 – 105,000 = 25,000 Paso 3: Generar Alternativas El paso siguiente es generar planes alternativos para hacer frente a las brechas proyectadas.

Una alternativa, que se conoce como caso base, consiste en no hacer nada y simplemente perder los pedidos de la demanda que rebase la capacidad actual. Otras alternativas son diversas opciones de oportunidad y tamaño para agregar nueva capacidad, como la estrategia expansionista y la de esperar a ver qué pasa, que se mostró anteriormente. Otras posibilidades son:  Expandirse a un lugar diferente  Recurrir a opciones a corto plazo, como el uso de tiempo extra, trabajadores temporales y subcontratación.

Paso 4: Evaluar las Alternativas

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En este paso final, el gerente evalúa cada alternativa, tanto en términos cualitativos como cuantitativos.

Intereses cualitativos. En términos cualitativos, el gerente estudia cómo puede cuadrar cada alternativa en la estrategia general de capacidad y otros aspectos de la empresa que no están incluidos en el análisis financiero. La incertidumbre en torno a la demanda deberá ser motivo de interés particular, así como la reacción de la competencia, el cambio tecnológico y la estimación de costos. Algunos de esos factores no pueden cuantificarse y es necesario evaluarlos con base en el buen juicio y experiencia. Otros si son cuantificables, y el gerente puede analizar cada alternativa haciendo diferentes suposiciones acerca del futuro. Un conjunto de suposiciones podría representar el peor caso posible, es decir, cuando la demanda es escasa, la competencia se intensifica y los costos de construcción son más altos de lo esperado. Otro conjunto de suposiciones podría corresponder a la visión más optimista del futuro. Este tipo de análisis condicional permite al gerente formarse una idea de las consecuencias de cada alternativa antes de tomar la decisión final.

Intereses cuantitativos. Cuantitativamente, el gerente estima el cambio que produciría en los flujos de efectivo cada una de las alternativas en el horizonte de tiempo pronosticado, y lo compara con el caso base. Se llama flujo efectivo a la diferencia entre los flujos de fondos que entran y salen de una organización durante un periodo, incluyendo ingresos, costos y modificaciones en los activos y pasivos. En este caso, el gerente sólo le interesa calcular los flujos de efectivo que sea atribuibles al proyecto.

Ejemplo de evaluación de las alternativas Una posible alternativa para el restaurante Al Paso, sería ampliar ahora tanto la cocina como el comedor para expandir la capacidad de ambos a 130,000 comidas al año. La inversión ascendería a $200,000 y tendría que hacerse al final de este año (el año 0). El precio promedio de cada comida es de $10, y el margen de utilidad antes de los impuestos es de 20%. La cifra de 20% se obtuvo al determinar que, de los $10 que cuesta cada comida, $6 cubren los costos variables y $2 se destinan a pagar los costos fijos (distintos de la depreciación). Los $2 restantes son la utilidad antes de impuestos. ¿Cómo son los flujos de efectivo de este proyecto (antes de impuestos) previstos para los próximos cinco años en comparación con los del caso base de no hacer nada?

Solución: Recuerde que el caso base (es decir, no hacer nada) se traduce en la perdida de todas las ventas potenciales después de 80,000 comidas. Con la nueva capacidad, el flujo de efectivo sería igual al número de comidas extra que el restaurante podría servir con una capacidad de 130,000 comidas, multiplicando por una utilidad de $2 por comida. En el año 0, el único flujo de efectivo es de -$200,000 correspondiente a la inversión inicial. En el año 1, la demanda de 90,000 comidas podrá satisfacerse por completo con la capacidad ampliada, por lo que el flujo de efectivo incremental es (90,000 – 80,000)($2) = $20,000. Las cifras correspondientes a los siguientes años se presentan a continuación: Año 2: Demanda = 100,000; flujo de efectivo = (100,000 – 80,000)$2 = $40,000 Año 3: Demanda = 110,000; flujo de efectivo = (110,000 – 80,000)$2 = $60,000 Año 4: Demanda = 120,000; flujo de efectivo = (120,000 – 80,000)$2 = $80,000 Año 5: Demanda = 130,000; flujo de efectivo = (130,000 – 80,000)$2 = $100,000 En virtud de que la propietaria está evaluando una alternativa que le proporcionaría la capacidad suficiente para satisfacer toda la demanda hasta el quinto año, la cantidad de comidas adicionales servidas es idéntica a las brechas de capacidad ilustradas en el ejercicio del paso 2. Esto no sería válido si la nueva capacidad fuera más pequeña que la demanda esperada en cualquiera de esos años. Para calcular el número de comidas adicionales en ese caso, partiríamos de la capacidad correspondiente al caso base y la restaríamos de la nueva capacidad (no de la demanda). El resultado sería más pequeño que la brecha de capacidad.

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Antes de terminar la evaluación de esta alternativa de capacidad, la propietaria deberá tomar en cuenta el valor del dinero en el tiempo promedio de diversas técnicas, como el método del valor presente o el de la tasa interna de retorno. La dueña también debe examinar los intereses cualitativos. Por ejemplo, el ambiente acogedor que ha caracterizado al restaurante podría perderse con la ampliación. Además, podría considerar muchas otras alternativas.

7. HERRAMIENTAS PARA LA PLANIFICACION DE LA CAPACIDAD La planificación de la capacidad requiere pronósticos de demanda que abarquen un periodo prolongado. Por desgracia, la precisión de los pronósticos disminuye a medida que el horizonte de pronosticación se alarga. Además, la necesidad de prever lo que hará la competencia acrecienta la incertidumbre en los pronósticos de la demanda. Finalmente, la distribución de la demanda durante un periodo cualquiera no es uniforme: en ese tiempo puede presentarse (y a menudo se presentan) crestas y valles de demanda. Estas realidades imponen la necesidad de usar colchones de capacidad.

Presentamos tres herramientas que abordan con más formalidad la incertidumbre y variabilidad de la demanda: 1. Los modelos de filas de espera; 2. La simulación, y 3. Los arboles de cisiones.

Los modelos de filas de espera y la simulación toman en cuenta el comportamiento independiente y aleatorio de muchos clientes, tanto en función de sus tiempos de llegada como de las necesidades de procesamiento. Los arboles de decisiones permiten prever acontecimientos, como las actividades de la competencia.

7.1. Modelos de filas de espera Son útiles para la planificación de la capacidad; por ejemplo, para seleccionar el colchón de capacidad apropiado para un proceso en el que hay un alto nivel de contacto con el cliente.

Las filas de espera tienden a formarse frente a ciertos centros de trabajo, como el mostrador de boletos en un aeropuerto, un centro de máquinas o una computadora central. La razón es que los tiempos de llegada entre dos trabajos o clientes sucesivos varían y el tiempo de procesamiento también varía de un cliente a otro. Los modelos de filas de espera usan distribuciones de probabilidades para ofrecer estimaciones del tiempo de retraso promedio de los clientes, la longitud promedio de las filas de espera y la utilización del centro de trabajo.

Los gerentes usan esta información para elegir la capacidad más rentable, hallando un equilibrio entre la atención al cliente y el costo de agregar capacidad.

7.2. Simulación Los problemas más complejos de filas de espera deben analizarse con simulación. Esta técnica identifica los cuellos de botella del proceso y los colchones de capacidad correspondientes, aun en procesos complejos con patrones de demanda aleatorios y pisos de demanda previsibles durante un día típico.

7.3. Árbol de decisiones Un árbol de decisiones puede ser especialmente valioso para evaluar diferentes alternativas de expansión de la capacidad cuando la demanda es incierta y cuando intervienen decisiones secuenciales.

Por ejemplo, la dueña del restaurante de los ejemplos de los pasos del punto 6, puede ampliar ahora el restaurante y descubrir en el cuarto año que el crecimiento de la demanda es mucho mayor de lo pronosticado. En este caso, tendrá que decidir si debe expandirse más. En términos de costos de construcción y tiempo de inactividad, es probable que dos ampliaciones resulten más costosas que la construcción de una sola instalación grande desde el principio. Sin embargo, hacer una ampliación grande ahora que el crecimiento de la demanda es bajo significa una utilización también baja de las instalaciones. Esto depende en buena medida de la demanda.

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(Considerar los valores por miles de dólares)

En la siguiente figura se muestra un árbol de decisiones para esta visión particular del problema y aporta nueva información. El crecimiento de la demanda pude ser alto o bajo, con probabilidad de 0.4 (demanda baja) y 0.6 (demanda alta). La expansión inicial en el primer año (nodo cuadrado 1) sólo puede ser pequeño o grande. El segundo nodo de decisión (nodo cuadrado 2), correspondiente a si se debe hacer o no una ampliación en alguna fecha posterior, se alcanza solamente si la expansión inicial es pequeña y la demanda resulta ser alta. Si la demanda es alta y la expansión inicial fue pequeña, se deberá tomar una decisión acerca de una posible segunda expansión en el cuarto año, el beneficio económico es de $40,000 o $220,000, dependiendo de si la demanda es baja o alta.

Al ponderar estos resultados de acuerdo con las probabilidades, se obtiene un valor esperado de $148,000. Como este resultado esperado es mayor que el resultado de $109,000 correspondiente a la expansión inicial pequeña, la mejor decisión es hacer una ampliación grande el primer año.

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UNIDAD 05:

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LOCALIZACIÓN DE PLANTA

1. DEFINICION El concepto de la localización de una planta industrial se refiere a la ubicación de la nueva unidad productora, de tal forma que se logre la máxima rentabilidad del proyecto o el mínimo de los costos unitarios.

Los elementos más importantes que se consideran en un análisis de localización son:  La suma de los costos de transporte de las materias primas hacia la planta y de los productos acabados hacia el mercado.  La disponibilidad y los costos relativos a los insumos.  Acceso a la infraestructura industrial: caminos de acceso, abastecimiento de energía, abastecimiento de agua, etc.  Servicios de transporte: carreteras, ferrocarriles, puertos, aeropuertos, etc.  Estímulos fiscales, leyes y reglamentos, condiciones generales de vida 2. CAUSAS DE LOS PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA LOCALIZACION En general, una planta industrial que ya viene operando en un lugar, no realiza estudios de localización de planta y se adapta a las condiciones del entorno. Sin embargo, esa situación no se puede mantener ante un mercado globalizado y dinámico, que muchas veces obligan a las empresas a cuestionar su actual localización debido a causas como:  Un mercado en expansión.  La introducción de nuevos productos o servicios.  Una contracción de la demanda.  El agotamiento de las fuentes de abastecimiento.  La obsolescencia de una planta de fabricación.  La presión de la competencia.  Las fusiones y adquisiciones entre las empresas.

Los problemas de localización de instalaciones que generalmente se enfrentan son:  Localización de una sola instalación.  Localización de fábricas, oficinas administrativas y almacenes.  Localización de comercios competitivos.

3. UBICACIONES POSIBLES Para los fabricantes, la ubicación de instalaciones se divide en dos categorías generales : instalación de la fábrica y de los almacenes. Con base en estas categorías, el interés puede ser ubicar primero la fábrica o almacén de la empresa o ubicar una nueva fábrica o almacén en relación con instalaciones existentes.

El objetivo general de elegir la ubicación es seleccionar el lugar o la combinación de lugares que minimice tres tipos de costos:  los regionales, que tienen que ver con la localidad e incluyen terreno, construcción, personal, impuestos y costo de la energía;  los relativos a la distribución de salidas, que se presentan al enviar productos a vendedores al menudeo o mayoreo, y a otras plantas de la cadena productiva.  El tercer tipo de costos es el referido a la distribución de entradas, es decir a la disponibilidad y costo de las materias primas y de los suministros, así como al tiempo necesario pare adquirir estos insumos.

La ubicación de la planta inicial normalmente se debe al contexto histórico de la empresa, por lo que el análisis económico de la ubicación de instalaciones se centra en el problema de añadir almacenes o fábricas a la cadena de producción y distribución existentes.

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La metodología de localización que se recomienda es la determinación previa de posibles ubicaciones (zonas geográficas o ciudades) sobre la base de los siguientes factores preliminares:  Proximidad a las materias primas.  Cercanía al mercado.  Requerimientos de infraestructura industrial (caminos de acceso, energía, agua) y condiciones socioeconómicas (la eliminación de desechos, la disponibilidad de mano de obra, entre otros).

Sobre la base de estos factores preliminares se determinan tres o cuatro ubicaciones que denominaremos las ciudades A. B, C, etc. Luego se procederé con más detalle a un análisis de los factores de localización definitivos en relación con las tres o cuatro ubicaciones determinadas previamente.

4. ANALISIS DE LOS FACTORES DE LOCALIZACION Los factores de localización pare este análisis pueden ser muy variados, dependiendo de la naturaleza del proyecto industrial que este en estudio. Tentativamente, señalamos a continuación los 11 factores de localización más utilizados: 4.1 Proximidad a las materias primas o insumos Comparar distancias entre las ubicaciones predeterminadas con relación a las principales fuentes de insumos será conveniente revisar:  La disponibilidad de la materia prima o insumo.  Diversidad y reservas probadas.  Dispersión de las fuentes de insumos.  Ubicación de industrias conexas y servicios auxiliares.  El costo de las materias primas o insumos.

4.2 Cercanía al mercado Analizar las distancias entre una de las ubicaciones preliminares de producción y los principales mercados. Deberá tomarse en cuenta:  El potencial del mercado.  La dispersión.  Capacidad de compra.

4.3 Disponibilidad de mano de obra En relación con cada ubicación predeterminada analizar:  El tipo de empleados y el grado de capacitación.  El costo de la mano de obra.  La calificación de los trabajadores y su disponibilidad.

4.4 Abastecimiento de energía Analizar pare cada ubicación:  Electricidad suministrada por empresas públicas o privadas: - Energía disponible (Kva).

- Tensión (V) alta o baja - Punto de conexión (distancia al emplazamiento).

- Precios (tarifas).  Aceite combustible - Cantidad disponible.

- Calidad (Kj / Kg) - Fuente (estación de suministro, refinería, otros).  Carbón, coque, gas - Cantidad disponible - Calidad (KJ / kg) - Fuente 42

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- Precio

4.5 Abastecimiento de agua  Características - Contenido disuelto: dureza, corrosividad, gases - Sólidos en suspensión - Temperatura: máxima y mínima anual - Presión: máxima , mínima  Fuentes - Empresas públicas: cantidad máxima obtenible, lugar de conexión posible, diámetro y material de la red existente, presión precio.

- Aprovisionamiento de fuentes superficiales (ríos), fuentes subterráneas, afluentes regenerados Esto supone la realización de estudios de la capa freática, examen de derechos ribereños, adjudicaciones, tratamiento de efluentes para su recuperación.

Entre los métodos de tratamiento están la remoción de materias en suspensión, la remoción de materias disueltas y el tratamiento biológico de efluentes.

4.6 Servicios de transporte  Carreteras - Ancho de las carreteras y puentes - Carga admisible - Alturas de paso bajo los puentes - Tipos carreteras (asfaltadas, afirmadas, otros)  Ferrocarril - Red de ferrocarriles (indicar en el mapa) - Ancho y perfil de la vía - Capacidad del material rodante (cargas, cantidades) - Instalaciones de carga y descarga - Restricciones de tráfico a causa de condiciones estacionales  Transporte acuático - Sistema de ríos, puertos (indicar en mapas) - Ancho y profundidad de canales y ríos - Capacidad de las embarcaciones - Instalaciones de carga y descarga - Depósitos y almacenes - Tarifas  Transporte aéreo  Servicio de transporte de pasajeros 4.7 Terrenos  Ubicación de los terrenos - Dirección (distrito, ciudad, calle número) - Plantas vecinas (nombre, dirección, tipos de industria)  Descripción de los terrenos - Dimensiones (largo y ancho) - Altura sobre el nivel de mar - Orientación geográfica - Topografía - Resistencia mecánica de suelos - Derechos de paso existentes (agua, línea de distribución de energía, carreteras, etc.)  Precio de bienes raíces 4.8 Clima 43

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   





 

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Temperatura ambiente - Temperatura máxima, mínima y media diaria, anual y en diez años.

Humedad - Humedad máxima, mínima y media diaria, anual y en diez años.

Horas de sol - Horas diarias de sol en un año y en diez años Vientos - Dirección y número de días (diagrama de vientos reinantes) - Dirección y velocidad máxima - Vientos destructores (huracanes u otros) Precipitación atmosférica - Duración y altura de la precipitación atmosférica (máxima, mínima, media) en una hora, en un día, en un mes, en un año, en 10 años.

- Condiciones extremas (granizadas, tormentas, otros) Polvo y emanaciones - Vientos con polvos (duración, dirección, velocidad, contenido de partículas por m2 de aire).

- Arenas de arrastre - Emanaciones de plantas vecinas.

Inundaciones provenientes de fuentes superficiales - Altura, duración y temporada de inundaciones.

Terremotos - Magnitud según escalas internacionales (ejemplo escala de Ritcher).

- Frecuencia.

4.9 Eliminación de desechos  Vertederos: - Tipo, ubicación, acceso, transporte público.  Sistema de alcantarillado - Tipo (aguas de lluvias, mixto), diámetro y material de las tuberías de la red, punto de enlace, desechos.  Planta de tratamiento de aguas negras - Tipo, ubicación.

4.10 Reglamentaciones fiscales y legales  Autoridades (locales, regionales, nacionales)  Reglamentaciones fiscales - Impuestos, aduanas, tasas de depreciación, etc.  Reglamentaciones legales - Legislación sobre edificaciones, restricciones, reglamentaciones de seguridad, leyes de compensación, incentivos, normas.  Seguros - De incendio, accidente, responsabilidad civil, inundaciones y daños ocasionados por tormentas.

- Obligaciones de mantener instalaciones y servicios médicos en el lugar de la planta.

4.11 Condiciones de vida  Vivienda: disponibilidad y tarifa de alquiler.  Alimentación: abastecimiento continuo y precios.  Recreación: facilidades deportivas, cines, teatro, conciertos,  Escuelas y colegios: bibliotecas, academias, universidades.  Iglesias y lugares de culto.  Tiendas.

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5. NIVELES DE LOCALIZACIÓN La localización de las instalaciones de una planta tiene diferentes niveles de decisión, dependiendo del carácter del estudio, esto es, si se está desarrollando un perfil de proyecto, un estudio de prefactibilidad o un estudio de factibilidad, Estos niveles pueden ser: macro localización, micro localización y localización propiamente dicha.

En muchos casos la macro localización no es necesaria y se define previamente, en general, dependerá del nivel de detalle que requiera el estudio en curso. 



Macro localización: Se relaciona con los aspectos sociales y nacionales de desarrollo, tome en consideración las condiciones regionales de la oferta y la demanda y posibilidades de infraestructura.

La macro localización podrá ser: - Internacional - Nacional - Regional Micro localización: Se incide en el análisis de detalles relacionados con los recursos de la región y la comparación de componentes de costo.

Para la micro localización se evaluara dentro de: 45

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

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La región El departamento La provincia La ciudad

Localización propiamente dicha: Se estudia las condiciones del lugar de ubicación, costo del terreno, reglamentaciones municipales y facilidades. Se refiere a: - Ubicación en un área específica

6. FASES DE ANALISIS DE LOCALIZACION  Análisis preliminar.  Búsqueda de alternativas de localización.  Evaluación de alternativas.  Selección de la localización.

6.1 Análisis preliminar En esta parte se trata de estudiar las estrategias empresariales y las políticas de las diversas áreas (operaciones, marketing, etc.), pare traducirlas en requerimientos para la localización de las instalaciones.

6.2 Búsqueda de alternativas de localización Se establece un conjunto de localizaciones candidatas para un análisis más profundo, rechazándose aquellas que claramente no satisfagan los factores dominantes de la empresa.

En una determinación previa se considerara:  Proximidad a las materias primes.  Cercanía al mercado  Requerimientos de infraestructura industrial 6.3 Evaluación de alternativas (análisis detallado) En esta fase se recoge toda la información acerca de cada localización pare medirla en función de cada uno de los factores considerados.

6.4 Selección de la localización A través de análisis cuantitativos o cualitativos se compararan entre si las diferentes alternativas para determinar una o varias localizaciones válidas.

7. METODOS DE EVALUACION DE LOCALIZACION Debido a los factores que se presentan en el análisis de localización, teniendo en consideración que la localización particular de cualquier empresa va a depender de las características del producto y del mercado al cual este dirigido, se hace difícil plantear un método universal que proponga una solución óptima y final para más proyectos, razón por la cual hay una variedad de métodos que tienen diferentes enfoques para la evaluación.

Resulta también importante considerar que existen innumerables localizaciones posibles pare el proyecto, cada una de ellas diferenciada por factores de localización que en algunos casos les son favorables, haciendo ello más compleja la elección.

Además, aun cuando a partir de ciertos métodos se haya tomado alguna decisión de localización, difícilmente podrá decirse que es la óptima, debido a diversos factores cambiantes, teniendo en cuenta que la localización ha sido proyectada a futuro y la decisión se toma en el presente.

Otro aspecto importante de la decisión es que existen factores subjetivos que no pueden cuantificarse sin introducir una incertidumbre en la decisión, por lo que podríamos intentar efectuar un análisis probabilístico planteando hipótesis para el comportamiento de cada 46

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factor, haciendo más compleja la evaluación de localización, lo cual en la práctica no tendrá una justificación económica.

Hay que recordar, además, que las decisiones de localización son de largo plazo, basadas en estimaciones y previsiones que, por extenderse en un horizonte temporal de varios años, se hacen más imprecisas. Esto quiere decir que deberán tenerse presentes no solo las condiciones actuales en cada posible ubicación, sino en un problema de naturaleza dinámica, es decir, una buena localización para hoy puede no serlo para el futuro.

Asimismo, el éxito de una empresa no quedaría garantizado con un buen estudio de localización, pues este dependerá de las estrategias de gestión que se utilicen, siendo la localización un factor importante. A continuación se detallan los métodos de localización más comunes.

7.1 MÉTODOS CUALITATIVOS DE EVALUACIÓN 7.1.1 Antecedentes industriales Se supone que si en un área determinada existen industrias similares a la que se pretende instalar, esta zona es adecuada para el proyecto. Las limitaciones de este método son obvias, desde el momento en que se realiza un análisis estático cuando se requiere uno dinámico, para aprovechar las oportunidades entre las localidades posibles de elegir. Por ejemplo, podemos observar que en la zona de Chimbote y en el sur chico están ubicadas gran cantidad de empresas pesqueras y productores de harina de pescado; este antecedente industrial podría ayudar a decidir alguna inversión en esos lugares.

7.1.2 Factor preferencial Basa la selección en la preferencia personal de quien debe decidir. Así, el deseo de vivir en un lugar determinado puede relegar los factores económicos al adoptar la decisión final.

Pueden considerarse también las prioridades de desarrollo que establezca el plan nacional y orientar sus esfuerzos hacia la industrialización de una zona.

7.1.3 Factor dominante Más que una técnica es un concepto, puesto que no otorga alternativas de localización. Es el caso de la minería o el petróleo, donde el recurso dominante define la ubicación de grandes empresas mineras como Yanacocha o la explotación del gas de Camisea. Puede darse también esta situación para el caso de plantas envasadoras de agua mineral. Si el lugar no cuenta con el recurso productivo, no es posible la instalación.

7.2 METODOS SEMICUANTITATIVOS DE EVALUACIÓN 7.2.1 Método de ranking de factores Es una técnica que emplea un sistema de evaluación tomando en consideración los factores de localización de planta, tales como mercado, materias primas, mano de obra, transporte, servicios, energía, y otros. De estos factores, deben relacionarse aquellos cuya aplicación es pertinente en el caso específico.

Para desarrollar este método se deben seguir los siguientes pasos: Paso 1 Hacer un listado de todos los factores de localización que sean importantes para el sector industrial en estudio.

Paso 2 Analizar el nivel de importancia relativa de cada uno de los factores y asignarles una ponderación relativa (hi) Para la ponderación de factores se tendrá en cuenta lo siguiente:  Incidencia del factor sobre las operaciones de planta.

47

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 

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Importancia estratégica de una buena selección.

Proyección de su relevancia en el tiempo.

Con estos criterios deberá evaluarse la importancia relativa de cada factor con respecto a otro; para ello se utilizará una matriz de enfrentamiento. Se establece como regla lo siguiente:  Se le asignará un valor de uno (1) a aquel factor “más importante” que el factor con el cual es comparado.  Se le asignará un valor cero (0) si el factor analizado es “menos importante” que es factor con el cual es comparado.  En casos donde la “importancia es equivalente”, ambos factores tendrán el valor “1” en el casillero correspondiente.  En la columna del extremo derecho se contabilizarán los puntos para cada factor y se evaluará el porcentaje correspondiente, el cual representará la ponderación de dicho factor.

Mostramos el siguiente ejemplo Factor Mercado Transporte Mano de obra Materia prima

Mercado Transporte 1 0 0 1 1 1

Mano de obra 1 1

Materia prima 1 0 0

Total Ponderación 3 37.5 1 12.5 1 12.5 1 3 37.5 Total 8 100% Nota: El análisis de ponderación se ajusta a cada caso en particular, por lo que no deben asumirse las ponderaciones halladas como patrones para otros casos.

Paso 3 Hecho el análisis anterior, elegir las posibles localizaciones que cumplan con un nivel mínimo de desarrollo de cada uno de los factores y proponerlas como alternativas de localización.

Paso 4 Estudiar cada factor y evaluar su nivel de arrollo en cada alternativa de localización, para ello deberá tenerse información completa de cada localización con respecto a cada factor, y asignar la calificación (Cij) de cada factor, en cada localidad alternativa.

Para la calificación se puede utilizar la siguiente puntuación: Excelente 10 Muy bueno 8 Bueno 6 Regular 4 Deficiente 2 Paso 5 Luego se debe evaluar el puntaje (Pij) que deberá tener cada factor en cada localidad, multiplicando la ponderación por la calificación: Luego: Pij

=

hiCij

Pij hi Cij

= = =

Puntaje del factor i en la ciudad j Ponderación del factor i Calificación del factor i en la ciudad j

Donde

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Finalmente, para cada ciudad se realiza la sumatoria de los puntajes Σ Pij, de todos los factores (i) para la ciudad (j) evaluada.

Se determina la ciudad elegida de acuerdo con la evaluación considerando la que tenga mayor puntaje.

Nota: uno de los mayores problemas de este método es que no toma en cuenta la diversidad de costos que pueden presentarse para cada factor. Por ejemplo, es posible que para un factor la diferencia entre el mejor y el peor lugar sea sólo de unos cientos de soles, y que en otro la diferencia sea de varios miles. Por ello se recomienda tener en cuenta los valores referenciales de los costos de los factores, al momento de la ponderación.

Ejemplo 01 Se está estudiando la ubicación más adecuada para una planta productora de espárragos enlatados para exportación. Luego de un análisis preliminar se han definido tres posibles lugares donde ubicarla: A, B, y C. Haciendo uso del ranking de factores, determinar el mejor lugar donde se ubicaría la planta.

Solución Habiendo estudiado el proceso productivo, los requerimientos de insumos y el mercado objetivo, se definieron los siguientes factores: 1. Proximidad a la materia prima 2. Cercanía al mercado 3. Disponibilidad de mano de obra 4. Abastecimiento de energía 5. Abastecimiento de agua 6. Servicios de transporte, puertos, aeropuertos 7. Servicios de construcción, montaje y mantenimiento 8. Clima 9. Eliminación de desechos 10. Reglamentaciones fiscales y legales 11. Condiciones de vida Para ponderar los factores se han tomado en consideración la siguiente evaluación en el cuadro de enfrentamiento.

Factores Mat prima Mercado Mano obra Energía Agua Transporte Servicios Clima Desechos Reglament.

Cond vida

Mater prima 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

Mrcd 1

Mano obra 1 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0

Energ 1 1 1

0 1 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

Agua 1 1 0 0

Trspt 1 1 1 1 0

0 0 0 0 0 0

Srvc 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0

0 0 0 1

Clima 1 1 1 1 1 0 1

Dsch 1 1 1 1 1 1 0 0

0 0 0

1 0

Regl 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Vida 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1

1

Real % 18.52 16.67 12.96 11.11 12.96 9.26 3.70 3.70 3.70 3.70 3.70

Total 10 9 7 6 7 5 2 2 2 2 2 54

Ponde ración 19 17 13 11 13 9 4 4 4 4 4

Cuadro de enfrentamiento Luego se desarrolla el ranking de factores, de acuerdo a la siguiente tabla: Factores de localización Proximidad a la materia prima Cercanía al mercado Disponibilidad de mano de obra Abastecimiento de energía Abastecimiento de agua Servicios de transporte, puertos, aeropuertos Servicios de construcción,

Ciudad A

Ciudad B

Ciudad C

Pond % 19 17 13 11 13

Calificación 8 6 10 10 4

Puntaje 152 102 130 110 52

Calificación 4 6 8 8 8

Puntaje 76 102 104 88 104

Calificación 6 4 8 8 4

Puntaje 114 68 104 88 52

9

10

90

6

54

4

36

4 4

6 4

24 16

8 6

32 24

8 6

32 24

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Diseño e Implementación de Plantas Agroindustriales montaje y mantenimiento Clima Eliminación de desechos Reglamentaciones fiscales y legales Condiciones de vida

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4

2

8

8

32

6

32

4 4

6 8

24 32

10 6

40 24

10 6

40 24

740

680

614

Conclusión: De acuerdo con el resultado se elegirá la ciudad A como la más adecuada para la localización de la planta 7.2.2. Método de Brown y Gibson Para trabajo de investigación 7.2.3 El análisis dimensional Para trabajo de investigación 7.3.

MÉTODOS CUANTITATIVOS 7.3.1. CARGA – DISTANCIA En el proceso de selección sistemática, el analista tiene que identificar localizaciones potenciales atractivas y compararlas entre sí.

El método carga-distancia facilita este paso. Es un modelo matemático que se usa para evaluar localizaciones en términos de factores de proximidad.

El objetivo es seleccionar una localización que minimice el total de las cargas ponderadas que entran y salen de la instalación.

Mediciones de la distancia: Se hace atreves de una medición de la distancia euclidiana o rectilínea.

La distancia euclidiana (- - - -), es la distancia recta o la trayectoria más corta posible entre dos puntos.

La distancia rectilínea (-----), mide la distancia entre dos puntos con una serie de giros de 90º. La distancia recorrida en la dirección x es el valor absoluto de la diferencia en las coordenadas x. sumando este resultado al valor absoluto de la diferencia en las coordenadas, tenemos:

Calculo del puntaje carga-distancia

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Al requerir la localización más adecuada, se requiere que se minimicen las distancias que deberán recorrer las cargas, sobre todo las más grandes, desde y hacia él.

Según la industria, la carga puede consistir en embarques de proveedores, número de clientes, producción determinada.

Para calcular el puntaje carga distancia (ld), usamos cualquiera de las mediciones de distancia y la multiplicamos por las cargas que fluyen de y hacia la instalación por las respectivas distancias recorridas.

Ejercicio Carga – distancia La nueva instalación de la planta ha sido proyectada para atender a 7 sectores. Se muestra en figura adjunta las coordenadas de éstos sectores. Los clientes viajarán desde los centros de los 7 sectores hasta la nueva instalación cuando necesiten los servicios. Se proponen dos localizaciones para decisión, en C (5.5, 4.5) y F(7, 2). ¿Cuál de éstas propuestas es la mejor?

De acuerdo a la puntuación obtenida, se escogerá la localidad que tenga menos puntaje, en este caso se escogerá la ciudad F. 7.3.2. MÉTODO CENTRO DE GRAVEDAD 51

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Como hemos visto, el modelo carga-distancia es relativamente sencillo, otro método a aplicarse es el centro de gravedad del área seleccionada como objetivo.

Se determina en función de la amplitud del mercado de acuerdo con el número de unidades demandadas por localidad. La elección de un sitio en especial puede ser determinada por aquel centro de mercado que permita un costo mínimo de distribución.

La coordenada x del centro de gravedad, designada como x*, se encuentra multiplicando la coordenada X (xi) de cada punto por su respectiva carga (li), sumando después esos productos (Σli), y dividiendo el resultado entre la suma de las cargas (Σli).

La coordenada y, designada como y* se encuentra de la misma forma.

Ejercicio para centro de gravedad ¿Cuál es el centro de gravedad del área objetivo para la instalación del ejercicio anterior?

x* = 453.5/68 = 6.67 y* = 205.5/68 = 3.02

El centro de gravedad es (6.67, 3.02)

7.3.3. ANÁLISIS PUNTO DE EQUILIBRIO El análisis del punto de equilibrio ayuda a comparar diversas alternativas de localización sobre la base de factores cuantitativos que pueden ser expresados en términos de costo total.

Este análisis es útil cuando se desea definir los rangos dentro de los cuales cada alternativa resulta ser la mejor.

Los pasos básicos para el análisis: • Determinar todos los costos relevantes que varían con la ubicación • Clasificar los costos en cada ubicación en costos fijos anuales (CF) y costos variables por unidad (CV).

• Representar los costos asociados de cada ubicación en una gráfica de costo anual contra volumen anual • Identifique los rangos aproximadamente en los cuales cada una de las localizaciones provee el costo más bajo • Resuelva algebraicamente para hallar los puntos de equilibrio.

Ejercicio de aplicación del análisis Gerente de operaciones ha logrado reducir a sólo cuatro ciudades la búsqueda de la localización para una nueva instalación. Los costos fijos anuales y los costos variables son: 52

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• • •

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Comunidad

Costos fijos/año

Costo variable/unidad

Ciudad A Ciudad B Ciudad C Ciudad D

150,000 300,000 500,000 600,000

62 38 24 30

Trace las curvas de costo total, identifique el rango aproximado que provee el costo más bajo Calcule los puntos de equilibrio Si la demanda es de 15,000 und. ¿Cuál será la mejor localización?

SOLUCIÓN: Para trazar una línea de costo total de las ciudades, calculemos primero el costo para dos niveles de producción: Q=0 y Q=20,000 und/año. Obteniéndose la tabla siguiente:

CF + CV(Q) = CT

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7.3.4. MÉTODO DE PONDERACIÓN DE COSTOS Mechas veces los puntajes de dos localizaciones en el “ranking de factores” se encuentran muy cercanos unos de otros, y, como se trata de un proceso de ponderación y calificación subjetiva, existe una razonable duda con relación a la mejor localización. En estos casos es necesario realizar un estudio de costos de operación entre las dos localizaciones que ostentan los mayores puntajes. Los costos operativos de mayor significación son los relacionados con el transporte de las materias primas y los productos terminados.

Se debe analizar los aspectos referentes a:  Costos de funcionamiento - Transporte: materias primas y productos terminados.

- Mano de obra.

- Servicios: electricidad, agua, combustible, renta, impuestos, seguros.

- Gastos indirectos: renta, impuestos y seguros.  Costos de construcción - Terreno.

- Construcción - Gastos diversos

8. DECISIONES FINALES PARA LA LOCALIZACIÓN Cualquiera que sea el método utilizado para seleccionar la localización, una vez determinado el lugar, deberá pasarse una revisión a las decisiones para ajustar la selección y asegurarse de que todas las unidades de decisión convienen en que es la mejor selección y deberán, entonces, iniciar los estudios de ajuste y adaptación de las funciones y actividades previas al cambio de localización.

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UNIDAD 06: DISTRIBUCIÓN EN PLANTA 1. EVOLUCION HISTORICA La ordenación de las áreas de trabajo es casi tan vieja como el hombre. Las primeras distribuciones en planta eran producto del hombre que llevaba a cabo el trabajo, o del arquitecto que proyectaba el edificio, ya Miguel Ángel definió: La Arquitectura no es otra cosa que orden, disposición, bella apariencia y proporción de las partes, conveniencia y distribución.

Hay muchos ejemplos en los archivos que ilustran el arreglo de lugares de trabajo, y que contienen planos de edificación. Todos muestran un área de trabajo para una misión o servicio específicos, pero sin que parezcan reflejar la aplicación de ningún principio.

Esto no significa, necesariamente, que el primitivo trabajo de producción no fuese eficiente; en multitud de casos era tan efectivo como lo permitían la capacidad de las personas, materiales, y maquinaria de la época. De hecho, ciertos métodos de la construcción naval, usados y registrados por los venecianos, no se volvieron a usar en dicho tipo de industria hasta casi la época de la Segunda Guerra Mundial. Pero estas primitivas distribuciones eran principalmente la creación de una persona en una industria particular; había poquísimos objetivos específicos o procedimientos reconocidos, de diseño o distribución en planta.

Con el advenimiento de la revolución industrial, hace más de 150 años, se transformó en objetivo económico, para los propietarios, el estudiar la ordenación de sus fábricas.

2. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA La producción es el resultado de la interacción de hombres, materiales y maquinaria, que deben constituir un sistema ordenado que permita la maximización de beneficios, pero, como ya se ha indicado, dicha interacción debe tener un soporte físico donde poder realizarse, ya sea una finca, una serie de edificios para una explotación ganadera, un edificio industrial, etc.

En consecuencia la misión del diseñador es encontrar la mejor ordenación de las áreas de trabajo y del equipo (hombres, materiales y maquinaria) en aras a conseguir la máxima economía en el trabajo al mismo tiempo que la mayor seguridad y satisfacción pare los empleados.

La definición anterior puede servir lo mismo para una planta frutal, para una explotación ganadera y para una industria.

La distribución en planta es el fundamento de la industria, determina la eficiencia y, en algunos casos, la supervivencia de una empresa. Así, un equipo costoso, un máximo de ventas y un producto bien diseñado, pueden ser sacrificados por una deficiente distribución en planta.

El problema del diseño o distribución en planta de una industria de procesado de alimentos, es muy complejo, puesto que implica la distribución o disposición del equipo (instalaciones, maquinas, etc.) y áreas de trabajo, respetando los principios de la seguridad alimentaria. Aún el mero hecho de colocar el equipo en el interior de un edificio ya representa un problema de ordenación, en el sentido de conseguir una buena distribución.

La distribución en planta implica la ordenación física de los elementos industriales. Esta ordenación, ya practicada o en proyecto, incluye tanto los espacios necesarios pare el movimiento del material, almacenamiento, trabajadores, como todas las otras actividades o servicios, incluido mantenimiento.

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La distribución en planta consiste, pues, en el ordenamiento óptimo de las actividades industriales, incluyendo personal, equipo, almacenes, sistemas de manutención de materiales, y todos los otros servicios anexos que sean necesarios pare diseñar de la mejor manera posible la estructura que contengan estas actividades. Este ordenamiento óptimo se centrara en la distribución de las áreas de trabajo y del equipo, que sea más económica, para llevar a cabo el proceso productivo, al mismo tiempo, que la más segura y satisfactoria pare el personal y para el entorno de la planta industrial. Se hace necesario ordenar materias primas, productos, personal, maquinaria y servicios auxiliares (mantenimiento, transporte, etc.) de modo que sea posible fabricar productos con un costo suficientemente reducido pare poder venderlo con un buen margen de beneficio en un mercado de competencia.

De todo esto se pueden extraer una serie de ideas:  La distribución en planta se constituye como un proceso de ordenación.  Para llevar a cabo dicho proceso es necesario realizar una planificación previa del mismo.  En la distribución en planta se ven afectados todos los medios que participan en el proceso productivo.  Los medios de producción que intervienen directamente en el proceso productivo son tres: los operarios, el material y la maquinaria y se les conoce como Medios Productivos Directos.  Los Medios Auxiliares de Producción (Servicios Auxiliares para la Producción y Servicios para el personal) son aquellos que no intervienen directamente en el proceso productivo, pero sin los cuales este no se puede llevar a cabo.  El objetivo es encontrar la ordenación óptima, y el óptimo se entiende como la mejor solución de compromiso entre todos los medios que se ven involucrados, de forma que sea lo más económica posible.

Los objetivos por tanto perseguidos por la distribución en planta son los siguientes:  Simplificar al máximo el proceso productivo.  Minimizar los costos de manejo de materiales.  Disminuir al máximo el trabajo en curso.  Utilizar el espacio de la forma más efectiva que sea posible.  Promover la seguridad en el trabajo, aumentando la satisfacción del operario.  Evitar inversiones de capital innecesarias.  Estimular a los operarios, pare aumentar su rendimiento.

Más específicamente, una buena distribución en planta se traduce en una reducción del coste de fabricación, como resultado de las siguientes ventajas:  Reducción del riesgo para la salud y aumento de la seguridad del personal.  Adecuación del grado de satisfacción del personal que trabaja en la planta.  Incremento de la producción. Generalmente, una distribución, cuanta más perfecta sea mayor producción rendirá; esto significa: mayor producción, a un coste igual o menor; menos necesidad de mano de obra-hora, y reducción de horas de maquinaria.  Disminución de los retrasos en la producción. El conseguir un equilibrio entre los tiempos de operación y las entradas de materias primes en cada actividad productiva, es parte de la distribución en planta. Cuando una industria puede ordenar las operaciones que requieren el mismo tiempo, o múltiplos de él, puede casi eliminar las ocasiones en que el material en proceso necesita detenerse.  Ahorro del área ocupada (Áreas de Producción, Almacenamiento y de Servicio). Los pasillos inútiles, el material en espera, las distancias excesivas entre máquinas, la inadecuada disposición de las tomas de corriente, etc., consumen gran cantidad de espacio adicional. Una buena distribución pone de manifiesto estos derroches y trata de corregirlos.  Reducción del manejo de materiales.  Una mayor utilización de la maquinaria, de la mano de obra y/o de los servicios.

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

 

  

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Reducción del material en proceso. Aunque este es, en parte, un problema de Control de Producción, también aquí una buena distribución puede ser de gran ayuda. Siempre que sea posible mantener el material en continuo movimiento de una operación directamente a otra, será trasladado con mayor rapidez a través de la planta y se reducirá la cantidad de material en proceso. Esto se consigue principalmente por reducción de los tiempos de permanencia del material en espera.

Situando los locales de modo que todos ellos tengan la apropiada relación de proximidad y comunicación entre si.

Acortamiento del tiempo de fabricación. Acortando las distancias y reduciendo las esperas y almacenamientos innecesarios se acortará el tiempo que necesita el material para desplazarse a través de la planta.

Reducción del trabajo administrativo y del trabajo indirecto en general. Cuando es posible distribuir una planta de forma que el material se mantenga en movimiento de un modo más o menos automático, el trabajo de programación y de salida de la producción puede reducirse en gran manera.

Logro de una supervisión más fácil y mejor La distribución puede influir en gran manera en la facilidad y calidad del control o supervisión en general.

Mayor facilidad de ajuste a los cambios de condiciones. Prever futuras ampliaciones.

Otras ventajas diversas. Una buena distribución puede proporcionar otras muchas ventajas: un mejor y más fácil control del costo, mayor facilidad de mantenimiento del equipo, mejor aspecto de las áreas de proceso (planta de embotellado con paneles transparentes) o mejores condiciones sanitarias (quesería). etc.

Todas estas mejoras se han conseguido por ingenieros de distribución en planta y son objetivos en el trabajo de diseñar o distribuir una planta de procesado de alimentos.

En resumen los objetivos básicos de una distribución en planta son:  Integración conjunta de todos los factores que afecten a la Distribución.  Movimiento del material según distancias mínimas.  Circulación del trabajo a través de la planta.  Utilización efectiva de todo el espacio.  Satisfacción y seguridad de los trabajadores.  Flexibilidad de ordenación para facilitar cualquier reajuste.

3. PRINCIPIOS BASICOS DE LA DISTRIBUCION EN PLANTA Los objetivos citados se pueden expresar en forma de principios, de forma que representen una verdadera base axiomática para obtener una metodología que permita realizar de forma ordenada y sistemática la distribución en planta.

Así pues, los seis principios básicos de la distribución en planta son los siguientes: 3.1. PRINCIPIO DE LA INTEGRACION DE CONJUNTO La mejor distribución es la que integra a los hombres, los materiales, la maquinaria, las actividades auxiliares, así como cualquier otro factor; de modo que resulte el compromiso mejor entre todas estas partes.

Una distribución en planta es la integración de toda la maquinaria e instalaciones en una gran unidad operativa, es decir, que en cierto sentido convierte la planta en una maquina única.

No es suficiente conseguir una distribución que sea adecuada para los operarios directos.

Debe ser también conveniente para el personal indirecto. Los obreros de mantenimiento deben engrasar la maquinaria; el personal de control de producción tiene que mantener en marcha las diversas operaciones; los inspectores han de comprobar la calidad del trabajo en proceso. Además, debe existir la protección contra el fuego, humos y vapores, unas condiciones de ventilación apropiadas, así como otras muchas características de servicio que faciliten las operaciones. Todos estos factores deben

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estar integrados en una unidad de conjunto, de forma que cada uno de ellos esté relacionado con los otros y con el total, para cada con-junto de condiciones.

3.2. PRINCIPIO DE LA MINIMA DISTANCIA RECORRIDA En igualdad de condiciones, es siempre mejor la Distribución que permite que la distancia a recorrer por el material entre operaciones sea la más corta.

Todo proceso industrial implica movimiento de material; por más que se desee eliminarlo no se puede conseguir. Siempre que se divide un proceso en varias operaciones, se puede disponer un especialista o una máquina específica para cada una de ellas. Esta especialización del trabajo y de la maquinaria es la base de una producción eficiente, a pesar de que supone movimientos de material de una operación a otra. Se está, por tanto, dispuesto a realizar esos traslados, aunque no añadan valor al producto por sí mismos.

Al trasladar el material se debe procurar ahorrar, reduciendo las distancias que éste debe recorrer. Esto significa que se tratará de colocar las operaciones sucesivas inmediatamente adyacentes unas a otras. De este modo se eliminara el transporte entre ellas, puesto que cada una descargará el material en el punto en que la siguiente lo recoge.

3.3. PRINCIPIO DE LA CIRCULACION O FLUJO DE MATERIALES En igualdad de condiciones, es mejor aquella Distribución que ordene las áreas de trabajo de modo que cada operación o proceso esté en el mismo orden o secuencia en que se transforman, tratan o montan los materiales.

Este es un complemento del principio de la mínima distancia recorrida. Significa que el material se moverá progresivamente de cada operación o proceso al siguiente, hacia su terminación. No deben existir retrocesos o movi mientos transversales; habrá un mínimo de congestión con otros materiales. El material se “deslizara” a través de la planta sin interrupción.

Este principio no implica que el material tenga que desplazarse siempre en línea recta, ni limita tampoco el movimiento en una sola dirección. Muchas buenas distribuciones precisan los recorridos en zigzag o en círculo y, cuando por ejemplo se trabaja en uno de los pisos de un edificio que solo posea un elevador, la mejor circulación será siempre la que tenga forma de U. El concepto de circulación se centra en la idea de un constante progreso hacia la termina ción, con un mínimo de interrupciones, interferencias o congestiones, más bien que una idea de dirección.

3.4. PRINCIPIO DEL ESPACIO CUBICO La economía se obtiene utilizando de un modo efectivo todo el espacio disponible, tanto en vertical como en horizontal.

Básicamente, una distribución es la ordenación del espacio, es decir: la ordenación de los diversos espacios ocupados por los hombres, material, maquinaria, y los servicios auxiliares. Todos tienen tres dimensiones; ninguno ocupa meramente el suelo, por esta razón una buena distribución debe utilizar la tercera dimensión de la fábrica tanto como el área del suelo.

Por otra parte, el movimiento de los hombres, material o maquinaria puede efectuarse en cualquiera de las tres direcciones; esto significa que se debe aprovechar el espacio libre existente por encima de las cabezas de las personas o bajo el nivel del suelo.

3.5. PRINCIPIO DE LA SATISFACCION Y DE LA SEGURIDAD A igualdad de condiciones, será siempre más efectiva la Distribución que haga el trabajo más satisfactorio y seguro para los trabajadores.

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La satisfacción del obrero es un factor importante, es fundamental, proporcionará costos de operación más reducidos y una mejor moral de los empleados.

3.6. PRINCIPIO DE LA FLEXIBILIDAD A igualdad de condiciones, siempre será más efectiva la Distribución que pueda ser ajustada o reordenada con menos costo o inconvenientes.

Este objetivo es cada vez más importante. A medida que los descubrimientos tecnológicos evolucionan, se exige a la industria que les siga en el ritmo de so avance.

Ello implica cambios frecuentes, ya sea en el diseño del producto, proceso, equipo, producción o fechas de entrega. No debe permitirse la perdida de pedidos de los clientes a causa de que la planta industrial no puede readaptar sus medios de producción con suficiente rapidez. Por este motivo, se puede esperar notables beneficios de una distribución que permita obtener una planta fácilmente adaptable o ajustable con rapidez y economía.

4. FACTORES QUE AFECTAN A LA DISTRIBUCION EN PLANTA La distribución en planta, ni es extremadamente simple ni es tampoco extraordinariamente compleja; lo que requiere es: a. Un conocimiento ordenado de los diversos elementos o particularidades implicadas en una distribución y de las diversas consideraciones que pueden afectar a la ordenación de aquellos. b. Un conocimiento de los procedimientos y técnicas de cómo debe ser realizada una distribución para integrar cada uno de estos elementos.

A continuación se exponen los factores que tienen influencia sobre la dist ribución.

Examinando cada uno de ellas, se asegura que se ha pensado en todos los puntos de la posible distribución que se está planeando. De esta forma, no se pasará por alto ninguna característica que deba ser incluida en una distribución en particular, ni se olvidara ninguna consideración que pueda influir en la misma. Al mismo tiempo, puede ayudar a decidir si se pone más énfasis en un punto u otro, y dará a conocer qua efecto causará cada consideración sobre la distribución en planta.

Los factores que tienen influencia sobre cualquier distribución, se dividen en ocho grupos, cada uno de estos ocho factores se divide en un cierto número de elementos (o particularidades) y consideraciones. El ingeniero de distribuc ión en planta debe examinarlos todos sin subestimar ni olvidar ninguno. No todos afectaran a la distribución particular que se esté realizando, pero repasando la lista completa de los mismos, se estará seguro de haber tenido en cuenta todos los condicionantes sin menospreciar ninguna posibilidad que pueda influir sobre la distribución.

Factor 1: MATERIAL Es el factor más importante en una distribución. Incluye los siguientes elementos o particularidades:  Materias primas.  Ingredientes.  Material en proceso.  Productos acabados.  Material saliente o embalado.  Productos en reproceso.  Desperdicios (se tiran siempre, por ejemplo hojas exteriores de alcachofas, huesos de melocotón, etc.).  Desechos (que no reúnen las características de calidad, por ejemplo destríos).  Materiales de envasado.  Materiales de embalaje.  Materiales para mantenimiento, taller de utillaje u otros servicios.

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Las consideraciones que afectan al factor material, son:  El proceso y especificaciones del producto.  Las características físicas o químicas del mismo.  La cantidad y variedad de productos.  Secuencia de operaciones.

En cuanto al proceso y especificaciones del producto, como es lógico, se deben tener en cuenta en la distribución en planta todos los equipos necesarios para que el producto cumpla las especificaciones requeridas. Por otra parte, cada materia prima, producto, ingrediente, etc., tiene ciertas características que pueden afectar a la distribución en planta. Hay que tener en cuenta por ejemplo condiciones de temperatura, humedad relativa, si se trate de material inflamable, etc.

Asimismo, una industria que elabore un solo producto debe tener una distribución completamente diferente de la que fabrique una gran variedad de productos. No es suficiente conocer cifras correspondientes a las cantidades globales, si hay que enfrentarse con variaciones en el volumen de producción. Una distribución distará mucho de ser buena si está proyectada solamente para la producción de una misma cantidad mensual y no esté preparada, por ejemplo, para adaptarse a una gran demanda temporal (Navidad, fiestas, etc.).

Esto no significa que deban instalarse distribuciones con notable desperdicio de espacio o con capacidad exagerada; pero quiere decir que si las deman das de temporada son de importancia en una determinada industria, el ingeniero de distribución debe tenerlas en cuenta y realizar dicha distribución de modo que puede enfrentarse con un programa fluctuante.

Por último, la secuencia a orden en que se efectúan las operaciones es la base de toda distribución. El mejor modo de reunir este información será de nuevo un diagrama de flujo del proceso.

Factor 2: MAQUINARIA Después del producto o material sigue, en orden de importancia, la maqui naria y el equipo de proceso. La información sobre la maquinaria (incluyéndolas herramientas y equipo) es fundamental para una ordenación apropiada de la misma.

Los elementos o particularidades del factor maquinaria incluyen:  Equipo de proceso o de tratamiento.  Controles o cuadros de control.

La lista de consideraciones sobre el factor maquinaria comprende:  Proceso o método.  Maquinaria y equipos.  Utilización de la maquinaria.  Requerimientos de la maquinaria y del proceso.

Los métodos de producción son el núcleo de la distribución física, ya que determinan el equipo y la maquinaria a usar, cuya disposición es la que debe ordenarse.

Con respecto a las consideraciones de la maquinaria y equipos, los principales aspectos a tener en cuenta son el tipo de maquinaria requerida y el número de máquinas de cada clase, ya que siempre existe una interrelación entre la maquinaria y la distribución en planta. Desde el punto de vista de la distribución es necesario conocer la forma de los equipos, dimensiones, no solo longitud y anchura sino también en muchos casos la altura, tolvas de alimentación, por ejemplo.

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Los puntos a tener en cuenta en la selección del proceso, maquinaria y equipo, son los siguientes:  Volumen o capacidad.  Calidad de la producción  Costo inicial (instalado).  Costo de mantenimiento o de servicio.  Costo de operación.  Espacio requerido.  Garantía.  Disponibilidad.

Factor 3: EL HOMBRE Como factor de producción, el hombre es mucho m ás flexible que cualquier material o maquinaria. Se le puede trasladar, se puede dividir o repartir su trabajo y, generalmente, encajarle en cualquier distribución que sea apropiada para las operaciones deseadas. Por esta razón, muchas veces la distribución en planta “empuja a los operarios de un lado para otro”.

El trabajador debe ser tenido en consideración a la hora de la distribución en planta.

Los elementos y particularidades del factor hombre (los hombres que intervienen en el trabajo) abarcan:  Mano de obra directa.  Jefes de equipo, de sección, encargados, etc.  Personal indirecto o de actividades auxiliares: Personal de mantenimiento, personal de oficina en general, etc.

Las consideraciones sobre el factor hombre son:  Condiciones de trabajo y seguridad.  Necesidades de mano de obra.

En cualquier distribución debe considerarse la seguridad de los trabajadores y empleados.

Las condiciones específicas de seguridad que se deben tener en cuenta son:  Que el suelo esté libre de obstrucciones y que no resbale.  No situar operarios demasiado cerca de partes móviles de la maquinaria que no estén debidamente resguardadas.  Que ningún trabajador este situado encima o debajo de alguna zona peligrosa.  Accesos adecuados y salidas de emergencia bien señalizadas.  Elementos de primeros auxilios y extintores de fuego cercanos.  Cumplimiento de todos los códigos y regulaciones de seguridad.

La distribución debe ser “confortable” para los operarios. En estas condiciones de bienestar influyen la luz, ventilación, calor, ruido, vibración, que están relacionados con el factor edificio.

Factor 4: MOVIMIENTO El movimiento de uno, al menos, de los tres elementos básicos de la producción (material, hombres y maquinaria) es esencial. Generalmente se trata del material (materia prima, material en proceso o productos acabados).

Este punto a veces se pasa por alto debido a que el manejo no es una finalidad en si mismo.

El mero movimiento del material no cambia las formas o características de este ni le añade otros elementos. En este sentido no es productivo. Por lo tanto, se debe, buscar la solución partiendo de la base de que es necesario determinar el modo más conveniente y económico de realizar cada operación productiva y después proyectar un sistema de manejo pare conseguir el traslado de material, hombres o maquinaria hacia y desde cada operación.

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Los elementos y particularidades físicas del factor movimiento o manejo, incluyen el siguiente equipo:  Rampas, conductor, tuberías, raíles guía.  Transportadores (de rodillos, cangilones, de cinta, etc.).  Equipos de estibado.  Ascensores, montacargas, etc.  Vehículos industriales (carretillas elevadoras, etc.).

En estrecha relación con las características que concurren en el movimiento, está el equipo usado para sostener o contener el material durante el mismo. Aunque estos contenedores y recipientes deben ser clasificados entre las modalidades del factor movimiento, se debe reconocer que también constituyen una parte física del factor espera o almacenamiento. Entre ellos se pueden citar:  Recipientes sencillos: cajas, bidones, bandejas, etc.  Tanques, barriles, etc.  Recipientes plegables o de fácil apilado  Soportes: pallets  Estantería, cajas, cajones, etc.

Las consideraciones sobre el factor movimiento se agrupan de la siguiente manera:  Patrón o modelo de circulación  Reducción del manejo innecesario y antieconómico  Espacio para el movimiento  Espacio para el manejo Es fundamental establecer un patrón o modelo de circulación a través de los procesos que sigue el material. El establecimiento de un modo apropiado reducirá automáticamente la cantidad de manejo innecesario y significará que los materiales progresaren, con cada movimiento, hacia la terminación del producto. Para determinar un patrón efectivo del flujo de material, hay que planificar el movimiento de entrada y salida de cada operación en la misma secuencia que se elabora o trata el material: 



ENTRADA DEL MATERIAL: Cualesquiera que sean los medios de recepción (camión, etc.), deben tener un acceso conveniente a la planta. La entrada del material constituye uno de los puntos clave en cualquier distribución en planta; es donde se inicia el flujo del material. Su situación deberá ser cuidadosamente planeada.

SALIDA DE MATERIAL: El lugar de expedición o salida del producto constituye otro punto clave. Al igual que la recepción, está situado entre los medios de producción y el exterior. Una buena distribución de expedición hará llegar los medios de transporte tan cerca de las operaciones finales o del almacenamiento del producto acabado, coma sea factible.

Asimismo, hay que planificar el espacio para el movimiento:  MOVIMIENTO DEL HOMBRE: Una buena distribución considerará los movimientos de los obreros de producción, personal indirecto y supervisores. Los trabajadores deben poder trabajar con facilidad en las mesas de trabajo, cintas de selección, etc.

Los pasillos demasiado estrechos para los obreros de mantenimiento o transportadores de material, conducen a la congestión de los mismos.  EL ESPACIO RESERVADO PARA PASILLOS es espacio perdido desde el momento que no es un área productiva de la planta. Los pasillos deberán conectar las áreas que tengan el mayor tráfico y deberán ser de la anchura necesaria pare evitar tanto el desperdicio de espacio, coma el embotellamiento.  ESPACIO A NIVEL ELEVADO: El movimiento no siempre tiene que ser a nivel del suelo.

El material puede ser movido por encima del nivel de trabajo, por diversidad de dispositivos elevados. Evita congestión de los pasillos y utiliza espacios que normalmente son desperdiciados.

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

ESPACIO SUBTERRANE0 O BAJO LOS BANCOS DE TRABAJO: Los patrones de flujo que deben cruzar un pasillo o enfrentarse con cualquier otra obstrucción, pueden cruzarlo subterráneamente. En muchas industrias los transportadores corren por debajo de los bancos de trabajo para trasladar los alimentos escogidos y preparados, o bien las mondaduras u otros desperdicios, a sus puntos de recogida.

Factor 5: ESPERA Siempre que los materiales son detenidos, tienen lugar las esperas o demoras, y éstas cuestan dinero.

La razón por la que se puede justificar la existencia de material en espera, aunque cueste dinero, es porque permite mayores ahorros en alguna parte del proceso total de fabricación.

La materia prima en espera permite aprovechar las condiciones de mercado y ayuda a proteger la producción contra retrasos en entregas. Las existencias de productos acabados permiten atender a mayor cantidad de pedidos, a un mejor y más regular servicio a los clientes. A esto hay que añadir que muchas industrias trabajan con productos de campaña.

El material puede esperar en un área determinada, dispuesta aparte y destinada a contener los materiales en espera, es el almacenamiento. También puede esperar en la misma área de producción, aguardando ser trasladado a la operación siguiente, a esto se llama espera o demora.

Los elementos o particularidades del factor espera son:  Área de recepción del material entrante.  Almacenaje de la materia prima u otro material comprado.  Almacenajes dentro del proceso.  Demoras entre dos operaciones.  Áreas de almacenaje de productos acabados.  Áreas de almacenaje de mercancías devueltas, material de embalaje, recipientes vacíos, etc.  Áreas de almacenamiento de herramientas, piezas de repuesto, etc.

Las consideraciones que afectan a una distribución en lo que concierne al factor espera son:  Situación de los puntos de almacenaje o espera.  Espacio para cada punto de espera.  Método de almacenamiento.

Factor 6: SERVICIO La palabra servicio tiene multitud de significados en la industria. Por lo que a la distribución se refiere, los servicios de una planta son las actividades, elementos y personal que sirven y auxilian a la producción. Los servicios mantienen y conservan en actividad a los trabajadores, materiales y maquinaria.

Estos servicios comprenden:  Servicios relativos al personal: - Víasdeacceso.

- Instalaciones para uso del personal.

- Protección contra incendios.

- Iluminación - Calefacción y ventilación - Oficinas  Servicios relativos al material: - Control de calidad.

- Control de producción.  Servicios relativos a la maquinaria: - Mantenimiento - Distribución de líneas de servicios auxiliares -

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Factor 7: EDIFICIO Tanto si se planea una distribución para una planta enteramente nueva o para un edificio ya existente, como si se reordena una distribución ya existente, se debe conceder al edificio la importancia que en realidad tiene.

El edificio influirá en la distribución sobre todo si ya existe en el momento de proyectarla, de aquí que las consideraciones del edificio se transformen enseguida en limitaciones de la libertad de acción para la distribución. Por su misma cualidad de permanencia, el edificio crea una cierta rigidez en la distribución.

También es importante el entorno de la industria, ya que el terreno y la superficie va a condicionar el diseño.

Factor 8: CAMBIO El cambio es una parte básica en todo concepto de mejora y su frecuencia y rapidez se va haciendo cada día mayor, es decir que hay que estar seguro de que las condiciones de trabajo cambiarán y que estos cambios afectan a la distribución en planta en mayor o menor grado.

Primero hay que identificar cuáles y cómo van a ser probablemente estos cambios; generalmente involucran modificaciones en los elementos básicos de la producción (hombres, materiales y maquinaria) y en las actividades auxiliares. También pueden cambiar ciertas condiciones externas de un modo que afecte a la distribución.

Las diversas consideraciones del factor cambio incluyen:  Cambio en los materiales (diseño del producto, materiales, demanda, variedad).  Cambios en la maquinaria (procesos y métodos).  Cambios en el personal (horas de trabajo, organización).  Cambios en las actividades auxiliares (manejo, almacenamiento, servicios, edificio).  Cambios externos y limitaciones debidas a la instalación.

En cada distribución a desarrollar hay que revisar la lista anterior para todo cambio conocido o previsto; después se deben definir o sentar los límites de cada cambio potencial que pueda afectar de un modo razonable a la distribución en cuestión. Finalmente, se planea la distribución con la suficiente flexibilidad para operar dentro de la gama de posibilidades prácticas.

Uno de los cambios más serios es el de la demanda del producto, cualquier cambio en este sentido requiere un reajuste de la producción y por lo tanto, de un modo indudable, de la distribución en planta. Con ciertas distribuciones se tiene más control sobre estos imponderables que con otras. En industrias que fabrican un solo producto, por ejemplo, el ajuste a un cambio de demanda se conseguirá, casi exclusivamente, por medio del incremento o disminución de las horas de trabajo. En cambio, en una industria que fabrica muchos productos, con algunos equipos específicos, una disminución en la demanda significa automáticamente la paralización de una parte de su actividad, pero el costo de la supervisión, de los servicios, etc., continúan siendo los mismos.

Así pues; toda distribución en planta es un compromiso entre los varios objetivos de una buena distribución y los diversos elementos y consideraciones clasificados en los ocho factores que se acaban de exponer. Se debe estar seguro de que no se ha pasado por alto ningún elemento ni particularidad física. Cada distribución posee ciertos elementos o particularidades y determinadas consideraciones que son de mayor importancia. En una industria alimentaria es la higiene y lo cuidadoso de los métodos.

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5. NATURALEZA DE LOS PROBLEMAS DE DISTRIBUCION EN PLANTA La distribución en planta no es un problema exclusivo de la plantas de nueva creación. Continuamente, en las plantas ya existentes, surgen cambios que obligan a realizar reordenaciones o ajustes en la distribución. Existen cuatro tipos básicos de problemas de distribución en planta.  Proyecto de une planta completamente nueva.  Expansión a traslado a une planta ya existente.  Reordenación de una planta ya existente.  Ajustes menores en distribuciones ya existentes.

Las principales causas por las que aparecen estos problemas de distribución son las siguientes:  Cambios en el diseño de los productos.  Aparición de nuevos productos.  Cambios en la demanda.  Equipos, maquinaria o actividades obsoletas.  Acciones frecuentes.  Puestos de trabajo inadecuados para el personal: problemas de ruido, temperaturas...  Cambios en la localización de los mercados.  Necesidad de reducir costos.

5.1. PROYECTO DE UNA PLANTA COMPLETAMENTE NUEVA Aquí se trata de ordenar todos los medios de producción e instalaciones para que trabajen como conjunto integrado. El ingeniero de distribución puede empezar su trabajo desde el principio. Su distribución determinará el diseño de los nuevos edificios y la localización de todas las entradas y salidas de los servicios.

Este caso de distribución en planta se suele dar solamente cuando la empresa inicia un nuevo tipo de producción o la fabricación de un nuevo pro ducto o cuando se expansiona o traslada a una nueva área. Este es, tal vez, el menos frecuente de los cuatro tipos básicos de problemas.

5.2. EXPANSION O TRASLADO A UNA PLANTA YA EXISTENTE En este caso, el trabajo es también de importancia, pero los edificios y ser vicios ya están allí limitando la libertad de acción del ingeniero de distribución. El problema consiste en adaptar el producto, los elementos y el personal de una organización ya existente a una planta distinta que también ya existe. Este es el momento de abandonar las viejas prácticas y equipo, y lanzarse a mejorar los métodos.

5.3. REORDENACION DE UNA DISTRIBUCION YA EXISTENTE Es también una buena ocasión para adoptar métodos y equipos nuevos y eficientes. El ingeniero debe tratar de conseguir que su distribución sea un conjunto integrado.

También en este caso se ve limitado por unas dimensiones ya existentes del edificio, por su forma, y por las instalaciones en servicio. El problema consiste en usar al máximo los elementos ya existentes, compatible con los nuevos planes y métodos.

Este problema es frecuente sobre todo con ocasión de cambios de productos o con motivo de modernización del equipo de producción.

5.4. AJUSTES MENORES EN DISTRIBUCIONES YA EXISTENTES Este tipo de problema se presenta principalmente cuando varían las condiciones de operación. He aquí algunos casos típicos: las ventas exceden las cuotas previstas por el estudio de mercado; la administración emprende la fabricación de un producto adicional, pero similar; los ingenieros de proceso hallan un método o un tipo de equipo mejor, etc. Todos ellos significan ajustes en la ordenación de las áreas de trabajo, del personal y del emplazamiento 65

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de los materiales. Estos ajustes representan los problemas de distribución más frecuentes.

En este caso, el ingeniero de distribución debe introducir diversas mejoras en una ordenación ya existente, sin cambiar el plan de distribución de conjunto, y con un mínimo de costosas interrupciones o ajustes en la instalación.

Pero sean de la clase que sean los problemas de distribución con que se tengan que enfrentar los ingenieros, lo harán básicamente del mismo modo. Buscarán los mismos objetivos, aún a pesar de que estos y las condiciones involucradas pueden ser de muy distinto calibre.

6. DISTRIBUCIÓN FÍSICA En esta etapa de diagramas, podemos determinar la distribución física de los equipos. La planificación de la distribución incluye decisiones acerca de la disposición física de los centros de actividad económica dentro de una instalación.

Un centro de actividad económica es cualquier entidad que ocupe un espacio: una persona, una máquina, un equipo, un estante, etc.

La meta de la distribución consiste en permitir que los trabajadores y los equipos trabajen con mayor eficacia.

Es muy importante antes de decidir sobre la disposición física, tener que responder: 1. ¿Qué centros deberán incluirse en la distribución?

2. ¿Cuánto espacio y capacidad necesita cada centro?

3. ¿Cómo se deberá configurar el espacio de cada centro?

4. ¿Dónde debe localizarse cada centro?

Tipos de distribución La selección del tipo de distribución depende en gran parte de la estrategia del flujo que elija la empresa.

Existen cuatro tipos básicos de distribución:  Distribución por procesos  Distribución por productos  Distribución híbrida, celular  Distribución de posición fija

Distribución por procesos Se caracterizan porque los equipos similares que cumplen funciones similares se colocan en el mismo departamento.

Por ejemplo, todas las operaciones de corte se harán en un mismo lugar. Es decir, se tendrán juntos los tornos, las fresadoras y la inspección en un solo lugar, etc.

Este tipo de distribución es ideal para una producción múltiple o para producciones intermitentes (pedidos).

Es un proceso flexible, pues no se interrumpe por el daño o falta de una máquina.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA DISTRIBUCIÓN POR PROCESO Ventajas

Desventajas

• Sistemas flexibles para trabajo individual • Equipo menos costoso de uso general • Menos vulnerabilidad ante fallas • Aumenta satisfacción en el trabajo

• Manejo costoso de materiales • Alto costo de la mano de obra calificada • Alto costo de supervisión por empleado • Baja utilización del equipo 66

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(más diversidad y reto)

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• Control de producción complejo (programación, control de inventarios)

Distribución por Producto o en línea Consiste en colocar los equipos y personas de acuerdo a la secuencia (diagrama de operaciones) requerida por la fabricación del producto.

Las estaciones o departamentos están dispuestos en una trayectoria lineal, pudiendo adoptar formas de L, O, S o U. Con frecuencia se le conoce como línea de producción.

Distribución de una línea de producción

Distribución de un taller de producción intermitente VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA DISTRIBUCIÓN POR PRODUCTO O EN LÍNEA Ventajas

Desventajas

• Poco manejo de materiales • Permite mayor especialización, lo que conlleva a usar pocos operarios especializados • La ruta del producto es clara y muy definida, y su arreglo tiene mayor utilización del espacio y equipo en la planta

• Falta de flexibilidad, debido a que los equipos dependen unos de otros.

• Alta inversión en la maquinaria, costos de instalaciones y costos de cambios en el equipo para cambiar el producto o una parte del producto.

Distribución Híbrida o Celular Lo más frecuente es que en una estrategia se combinen elementos de un enfoque por productos y por procesos, originando así que, algunas partes de la instalación están dispuestas en una distribución por procesos y otras en una distribución por productos.

Son propias cuando se introducen células y automatización flexible.

Una célula es un conjunto de dos o más estaciones de trabajo no similares, localizadas una junta a otra, a través de las cuales se procesa un número limitado de partes o modelos con flujo de línea.

Es conveniente utilizar la distribución celular:  Se simplifican los cambios de máquinas  Se reduce el tiempo de capacitación de los trabajadores  Se reducen los costos de manejo de materiales  Los componentes se pueden fabricar más aprisa y embarcar con mayor rapidez 67

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 Se requiere un inventario de proceso inferior  L a producción es más fácil de automatizar Distribución por posición fija En esta distribución, el producto esta fijo en su lugar, por lo cual los trabajadores, junto con sus herramientas y su equipo, acuden hasta donde está el producto para trabajar en él.

Esta distribución tiene sentido cuando el producto es particularmente grande o difícil de movilizar, como sucede en las operaciones de construcción de barcos, ensamble de locomotoras, fabricación de enormes equipos, edificación de represas 6.1. DISEÑO DE DISTRIBUCIONES POR PROCESO La distribución por procesos comprende tres pasos básicos, ya sea que el diseño corresponda a una distribución nueva, o, la revisión de una ya existente: 1. Reunir información 2. Desarrollar un plano de bloques y 3. Diseñar una distribución física detallada 6.1.1. Reunir información Se requieren tres tipos de información para empezar a diseñar una distribución física: A. Requisitos de espacio por cada centro B. Espacio disponible y C. Factores de proximidad Analizaremos cada uno de los tres tipos de información con la finalidad de dejar claro esta metodología.

A. Requisitos de espacio por centro Se necesita tener el espacio mínimo necesario para cada una de las áreas definidas por el ingeniero de proyecto.

Para lo cual se necesita conocer:  Análisis del producto  Diagrama de operaciones  Maquinaria y equipos, número de unidades.  Personal  Movimiento de materiales El método práctico y más usado para el cálculo de las áreas necesarias en una distribución de planta, es el denominado: METODO DE GUERCHET. El presente método permite calcular los espacios físicos que se requerirán para la planta, es necesario para ello determinar el número total de máquinas y equipos llamados elementos estáticos y también el número de operarios y el equipo de acarreo, llamados elementos móviles. Para cada elemento a distribuir, la superficie total necesaria se calcula como la suma de tres superficies parciales: ST = Ss + Sg + Se

ST Ss Sg Se

= Superficie total = Superficie estática = Superficie de gravitación = Superficie de evolución

Superficie Estática (Ss.) Corresponde al área del terreno que ocupan los muebles, máquinas y equipos. Esta área debe ser evaluada en la posición de uso de la maquina o equipo, esto quiere decir que debe

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incluir las bandejas de depósito, palancas, tableros, pedales, etc., necesarios para su funcionamiento.

Es el área neta correspondiente a cada elemento (equipo, maquinaria) que se va a distribuir.

Ss = Largo x Ancho

Superficie de Gravitación (Sg) Es la superficie utilizada por el obrero y por el material acopiado para las operaciones en curso alrededor de los puestos de trabajo. Esta superficie se obtiene para cada elemento, multiplicando la superficie estática por el número de lados (N) a partir de los cuales el mueble o la maquina deben ser utilizados.

Sg = Ss x N Ss = Superficie estática N = Número de lados La superficie gravitacional depende del requerimiento de áreas de trabajo Superficie de Evolución (Se) Es la que se reserva entre los puestos de trabajo para los desplazamientos del personal, del equipo, de los medios de transporte y para la salida del producto terminado.

Para su cálculo se utiliza un factor “K” denominado “Coeficiente de Evolución”, que representa una medida ponderada de la relación entre las alturas de los elementos móviles (EM) y los elementos estáticos (EE).

Se = (Ss + Sg) x K Siendo: hEM K = _____ 2 x hEE Variación de K 0.7 < K <2.5 Para poder determinar un valor aproximado de las alturas de los elementos móviles y estáticos, se recomienda aplicar las siguientes formulas: r

r

hEM = Ʃ Ss x n x h / Ʃ Ss x n 1

r

1

r

hEE = Ʃ Ss x n x h / Ʃ Ss x n 1

1

r : variedad de elementos móviles SS: superficie estática de cada elemento h : altura del elemento móvil n : número de elementos móviles de cada tipo

r : variedad de elementos estáticos SS: superficie estática de cada elemento h : altura del elemento móvil n : número de elementos móviles de cada tipo

Se han estimado algunos valores de K para diferente tipo de industria, los cuales se citan a continuación: 69

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0.05 – 0.15 0.10 – 0.25 0.05 – 0.25 0.50 – 1.00 0.75 – 1.00 1.50 – 2.00 2.00 – 3.00

Gran industria, alimentación Trabajo en cadena con transportador mecánico Textil - hilado Textil tejido Relojería, joyería Pequeña mecánica Industria mecánica

En síntesis, la superficie de evolución, es la superficie requerida para el movimiento alrededor de la máquina. La altura incluida nos da una idea de volumen y visibilidad para el movimiento. Para el cálculo de la superficie que se asigna a los inventarios, bien sea en almacén o en puntos de espera, no se considera la superficie gravitacional, sino únicamente la superficie estática y de evolución.

Superficie Total (ST) Corresponde a la suma de las tres superficies anteriormente calculadas, multiplicada por el número de unidades (m) del cada centro de trabajo.

At = (Ss + Sg + Se) x m

Ejercicio de aplicación del método de Geuerchet En una planta procesadora de hierbas aromáticas se require determiner el área más adecuada para el procesamiento de té filtrante. Se han tomado datos de las máquinas y el equipo de acarreo requerido, los cuales se presentan en el siguiente cuadro: (dato, K=0.65) Máquinas Secadora Molino Tamiz Balanza Mezcladora Envasadora Empaquetadora Faja transportadora Trabajadores Solución Máquinas Secadora Molino Tamiz Balanza

n 1 3 2 1 2 10 1 1 2,400

SS 3.00 4.00 3.00 0.49

N 1 2 3 1 2 3 2 2

Sg 3.00 8.00 9.00 0.49

L 2.00 2.00 2.50 0.70 1.20 1.90 1.40 11.50

Se 3.90 7.80 7.80 0.64

A 1.50 2.00 1.20 0.70 1.20 1.00 1.00 0.70

S 9.90 19.80 19.80 1.62

h 1.90 1.50 1.60 1.00 1.50 2.00 0.90 0.90

ST 9.90 59.40 39.60 1.62 70

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Mezcladora Envasadora Empaquetadora Faja transportadora Total

1.44 1.90 1.40 8.05

2.88 5.70 2.80 16.10

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2.81 4.94 2.73 15.70

7.13 12.54 6.93 39.85

14.26 125.40 6.93 39.85 296.95

Conclusion: el área será de 297 m2 Ejercicio Un taller metal – mecánico “El Trome”, que produce que produce diversas partes pequeñas de metal con equipo de uso general. Un turno completo de 26 trabajadores y un segundo turno de 6 operan 32 máquinas.

El Trome, ha agrupado sus procesos en seis áreas diferentes, en la que después de haber determinado el espacio mínimo necesario, informa lo siguiente: Los requisitos de espacio para cada área, expresados en metros cuadrados, son los siguientes: Departamento 1.

2.

3.

4.

5.

6.

Área necesaria (metros cuadrados)

Taladro y rectificación Equipo NC Recepción y despacho Tornos y taladros Almacén de herramientas Inspección

Necesidad de Área Total

1000 950 750 1200 800 700 5400

B. Espacio disponible En un plano de bloques se asigna el espacio y se indica la colocación de cada departamento/área.

Para describir la distribución de una nueva instalación, el plano debe mostrar solamente las dimensiones y las asignaciones de espacio dentro de la instalación.

Cuando se intenta modificar la distribución de una instalación ya existente, se requiere también un plano de bloques actual.

El espacio disponible del taller El Trome, es de 90 x 60 metros, o sea, de 5400 metros cuadrados.

El ingeniero de proyecto podría iniciar su trabajo dividiendo esa cantidad total de espacio en seis bloques iguales de 900 m2 cada uno, aun cuando el área de inspección requiera tan solo 700 m2 y por el área de tornos y taladros se requieran 1200 m2.

La aproximación de espacios iguales, es suficiente hasta antes de llegar a la etapa de distribución física detallada, cuando las áreas más grandes se les asignan bloques de espacio real.

2

4

3

6

5

1 71

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C. Factores de proximidad El diseñador de espacios también deberá saber qué centros tienen que estar localizados cerca unos de otros.

La localización se basa en el número de desplazamientos entre centros y en factores cualitativos.

Una vez determinados se establece la matriz de recorridos, la cual indica el número de recorridos o alguna otra medida del movimiento de materiales.

La matriz de recorridos correspondiente al taller El Trome, es la siguiente: Áreas

Recorridos entre áreas

1. Taladro y rectificación

1

2

--

20

2. Equipo NC

--

3. Recepción y despachos

3

4

5

6

20 10 --

80 75

15

4. Tornos y taladros

--

5. Almacén de herramientas

90 70 --

6. Inspección

--

En esta etapa, es necesario además tener información adicional de las relaciones de proximidad, que reflejen los juicios cualitativos de la gerencia, diseñador y trabajadores.

Es por ello que se necesitará la gráfica que se denominará: grafica REL Presentamos a continuación la grafica REL correspondiente al taller El Trome: Áreas

1. Taladro y rectificación 2. Equipo NC 3. Recepción y despachos 4. Tornos y taladros 5. Almacén de herramientas 6. Inspección

Clasificación de Proximidad 1

2

3

4

5

6

--

E (3,1)

U

I (2,1)

U

A (1)

--

O (1)

U

E (1)

I (6)

--

O (4)

U

A (1)

--

E (1)

X (5)

--

U --

La clasificación empleada se caracteriza porque: A, significa que se considera absolutamente necesario que dos áreas en cuestión estén localizados muy cerca uno del otro; E, significa especialmente importante; I, importante; O, proximidad ordinaria; U, sin importancia, y X, no deseable.

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La clasificación A es más alta que la E, pero como la evaluación es cualitativa, no se puede determinar el valor de la magnitud entre ambas.

Una ventaja de esta gráfica, es la posibilidad de tomar en cuenta múltiples criterios de rendimientos al seleccionar clasificaciones de proximidad, en tanto una matriz de recorridos está enfocada solamente en los costos por concepto de manejo de materiales o manipulación de inventarios.

Por ejemplo la proximidad deseada entre las áreas 1 y 2 tiene una clasificación E, en términos de dos consideraciones: facilidad de supervisión y manejo de materiales.

Otras consideraciones  Recepción y despacho debe quedarse donde está ahora porque se encuentra junto a la plataforma de carga y descarga  Tornos y taladros debe quedarse donde se encuentra ahora porque los costos de reubicación serían excesivos 6.1.2. Desarrollar un plano de bloques El segundo paso en el diseño de la distribución física consiste en desarrollar el plano de bloques que satisfaga mejor los criterios de rendimiento y los requisitos del área.

La forma más elemental es la forma de tanteos (ensayo y error).

El éxito dependerá de la habilidad del diseñador para detectar los patrones contenidos en los datos.

Respecto a nuestro ejemplo, desarrollaremos un plano de bloques para nuestro taller. El objetivo es minimizar los costos de manejo de materiales.

Un buen punto de partida es la clasificación de proximidad de mayor valor numérico en la matriz de recorridos (digamos 70 o más).

Comenzando con el mayor número de recorridos y avanzando en la lista hacia abajo, se puede planear la localización de las áreas en la siguiente forma: Áreas (3 y 6) y (1 y 6) cercanos entre si Áreas (2 y 5) y (4 y 5) cercanos entre si Los departamentos 3 y 4 deberán quedarse en sus localizaciones actuales, en virtud de las “otras consideraciones”.

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En el nuevo plano de bloque, propuesto, se muestra una solución por tanteos (ensayo y error) que satisface los cinco requisitos.

Comenzaremos manteniendo las áreas 3 y 4 en sus localizaciones originales Puesto que el primer requisito es que las áreas 3 y 6 estén cerca, localizamos el 6 en la esquina sudoeste de la distribución.

El segundo requisito es que las áreas 1 y 6 estén juntos, para lo cual colocamos el 1 en el espacio que está inmediato a la izquierda del 6.

Cuando las localizaciones relativas constituyen una preocupación primordial, como se requiere para que el manejo de materiales, la manipulación de materiales y la comunicación resulten eficaces, puede usarse el método de carga-distancia para comparar distintos planos de bloques.

Recuerde que el puntaje total carga-distancia, o ld, lo calculamos multiplicando cada carga por la distancia recorrida y sumando después los resultados de todas las cargas.

Las cargas son tan solo los números de la matriz de recorridos.

Cada carga transita entre dos centros (cada uno de los cuales está representado por una fila y una columna de la matriz). La distancia (real, euclidiana o rectilínea) entre ellas se calcula a partir del plano de bloques sometido a evaluación.

Por supuesto, no es necesario que las cargas sean recorridos; cualquier medición numérica de la proximidad relacionada con la distancia servirá para este propósito. ¿En qué medida es mejor el plano de bloques, en términos del puntaje ld?

Use la medición rectilínea Plano actual

Pares de Áreas

Factor de Proximida d l

Distanc ia d

1,2 1,4 1,6 2,3 2,5 3,4 3,6 4,5

20 20 80 10 75 15 90 70

3 2 2 2 2 1 3 1

Puntaje Carga-dist, ld 60 40 160 20 150 15 270 70 ld= 785

Plano propuesto Distancia d 1 1 1 3 1 1 1 1

Puntaje Carga-dist, ld 20 20 80 30 75 15 90 70 ld= 400

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6.1.3. Diseñar una distribución detallada Una vez que se encuentra un plano de bloques satisfactorio, el diseñador de la distribución debe traducirlo en una representación detallada que muestre la forma y el tamaño exacto de cada área, la disposición de los elementos (p.ej., los escritorios, máquinas y áreas de almacenamiento) y la localización de los corredores, escaleras y otros espacios de servicio.

6.2. MÉTODO DE RICHARD MUTHER. Planeación Sistemática de la Distribución en Planta (SLP) Esta metodología conocida como SLP por sus siglas en inglés, ha sido la más aceptada y la más comúnmente utilizada para la resolución de problemas de distribución en planta a partir de criterios cualitativos, aunque fue concebida para el diseño de todo tipo de distribuciones en planta independientemente de su naturaleza.

Fue desarrollada por Richard Muther en 1961 como un procedimiento sistemático multicriterio, igualmente aplicable a distribuciones completamente nuevas como a distribuciones de plantas ya existentes.

El método (resumido en la Figura 2) reúne las ventajas de las aproximaciones metodológicas precedentes e incorpora el flujo de materiales en el estudio de distribución, organizando el proceso de planificación total de manera racional y estableciendo una serie de fases y técnicas que, permiten identificar, valorar y visualizar todos los elementos involucrados en la implantación y las relaciones existentes entre ellos.

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FASES DE DESARROLLO Fase I: Localización. Aquí debe decidirse la ubicación de la planta a distribuir.

Al tratarse de una planta completamente nueva se buscará una posición geográfica competitiva basada en la satisfacción de ciertos factores relevantes para la misma.

En caso de una redistribución el objetivo será determinar si la planta se mantendrá en el emplazamiento actual o si se trasladará hacia un edificio recién adquirido, o hacia un área similar potencialmente disponible.

Fase II: Distribución General del Conjunto. Aquí se establece el patrón de flujo para el área que va a ser distribuida y se indica también el tamaño, la relación, y la configuración de cada actividad principal, departamento o área, sin preocuparse todavía de la distribución en detalle. El resultado de esta fase es un bosquejo o diagrama a escala de la futura planta.

Fase III: Plan de Distribución Detallada. Es la preparación en detalle del plan de distribución e incluye la planificación de donde van a ser colocados los puestos de trabajo, así como la maquinaria o los equipos.

Fase IV: Instalación. Esta última fase implica los movimientos físicos y ajustes necesarios, conforme se van colocando los equipos y máquinas, para lograr la distribución en detalle que fue planeada.

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7. HERRAMIENTAS AUXILIARES PARA TOMAR DECISIONES En la actualidad existen varios paquetes de software avanzados para diseñar distribuciones de flujo flexible más complejas. El programa automatizado para diseño de distribución física (ALDEP), es un paquete de software para computadora con el que se puede construir una buena distribución física desde el principio, agregando un departamento a la vez. Por tratarse de un método heurístico, proporciona buenas soluciones en general, pero no necesariamente la mejor.

Otro potente paquete de software para computadora, la técnica computarizada para la asignación relativa de recursos (CRAFT), es un método heurístico que comienza con la matriz de cercanía y una distribución inicial de bloques. A partir de un plano de bloques inicial (o solución inicial), CRAFT evalúa todos los posibles intercambios de pares de departamentos. El intercambio que provoca la mayor reducción en el puntaje wd total se incorpora a una nueva solución inicial. Este proceso continúa hasta que ya no es posible encontrar más intercambios capaces de reducir el puntaje wd.

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