Sistemas de Almacenamiento Capitulo 11

1. Sistemas de AlmacenamientoCapitulo 11 Ramón Magaña Jorge Hadad

2. Sistemas de Almacenamiento La función de un sistema de almacenamiento de materiales es almacenar éstos por un periodo de tiempo y permitir acceder al material cuando sea requerido.

3. Tipos de Material • Existen distintos tipos de material, los cuales se dividen en diferentes categorías: • Materia Prima • Piezas compradas • Trabajo en Proceso • Producto Terminado • Retrabajos y Desechos • Basura • herramientas • Piezas de Repuesto • Productos de Oficina • Expedientes de Planta Relacionados Directamente con el Producto Relacionado con el Proceso Relacionado con operaciones de la fábrica.

4. Desempeño del sistema de almacenamiento • Existen varias medidas utilizadas para determinar el desempeño de un sistema de almacenamiento. • Capacidad de Almacenamiento • Densidad • Accesibilidad • Rendimiento

5. Capacidad de Almacenamiento • Es importante mantener espacios libres para el material que entra al sistema. Este puede ser medido mediante dos formas: • Por el espacio volumétrico total disponible. • Por el número total de compartimentos de almacenamiento disponibles para los productos.

6. Densidad de Almacenamiento Es el espacio volumétrico real disponible del almacén relativo al espacio volumétrico total. Para obtener un eficiente uso del espacio, los sistemas de inventarios o almacén, deben de ser diseñados para alcanzar una mayor densidad. Si la densidad crece, la accesibilidad se verá afectada.

7. Accesibilidad La accesibilidad se refiere a la capacidad de accesar a cualquier producto o artículo almacenado que se desee en el sistema.

8. Rendimiento Es la tasa por hora, en la cual el sistema de almacén, recibe en el almacén o entrega productos hacia el exterior del mismo sistema.

9. Estrategias • Existen dos estrategias básicas: • Almacenamiento Aleatorio: los artículos son almacenados en cualquier lugar disponible en el sistema. Los artículos entrantes son colocados lo más cerca de la entrada. • Almacenamiento Dedicado: SKUs son asignados en un lugar específico. Esto significa que existen lugares reservados para todos los SKUs, y el número de espacios de almacenamiento debe de ser suficiente para almacenar el nivel máximo de inventario. • Un SKU es cada tipo de artículo almacenado, éste identifica cada tipo de artículo.

10. Ejemplo • Suponga que 50 SKUs, deben ser almacenados en un sistema de almacén. Para cada uno se conoce: • la cantidad promedio a ordenar es de 100 unidades, • la tasa de agotamiento es de 2 unidades por día, • el nivel de seguridad de almacén es de 10 unidades. • Cada unidad requiere de un espacio para ser almacenada. Cada día llegas distintos SKUs por lo cual se requiere, y el ciclo de inventario para cada SKU, tarda 50 días. Calcular el número de espacios que se requieren en el sistema, bajo las siguientes alternativas: • Almacén Aleatorio • Almacén Dedicado

11. Ejemplo Nivel Máximo de Inventario: 110 Cantidad Promedio a Ordenar + Nivel de Seguridad (100 + 10 = 110) Nivel Mínimo de Inventario: 10 Nivel de Inventario Promedio: (110+10)/2 = 60 (Nivel Máximo + Nivel Mínimo)/2

12. Ejemplo Estrategia de Almacén Aleatorio: El número de lugares requerido para cada SKU es igual al nivel de inventario promedio, sabemos que el ciclo tarda 50 días para cada SKU. Esto significa que cuando el nivel del inventario de un artículo cerca del principio de su ciclo es alto, el nivel para otro artículo cerca del extremo de su ciclo es bajo. Así, el número de las localizaciones del almacenaje requeridas en el sistema es: Numero de espacios de almacenajes = (50 SKUS)(60 unidades) Número de espacios de almacenaje = 3000 espacios

13. Ejemplo Estrategia de Almacén Dedicado: El número de las espacios requeridos para cada SKU debe igualar su nivel máximo del inventario. Así, el número de las espacios requeridos en el sistema es: Numero de espacios de almacenajes = (50 SKUS)(110 unidades) Número de espacios de almacenaje = 5500 espacios

14. Métodos Convencionales y Equipo

15. Almacenamiento Apilado (Bulk Storage)

16. Sistema de Estantería (Rack System)

17. Almacenamiento en Cajones (Drawer Storage)

18. Sistemas Automatizados de Almacenamiento • Existen diferentes razones para automatizar el sistema de almacenamiento: • Incrementar la capacidad de almacenamiento • Incrementar la densidad de almacenamiento • Seguridad • Reducción de costos e Incrementar la productividad • Mejorar el servicio al cliente • Mejorar las tasas de rendimiento

19. Sistema AS/RS • AS/RS (Automated Storage/Retrieval System), es un sistema que mejora las operaciones de almacenamiento, con velocidad y exactitud bajo un definido grado de automatización

20. Sistema AS/RS

21. Tipos y Aplicaciones de AS/RS • Carga de Unidad AS/RS. Sistema grande automatizado, diseñado para almacenar unidades de carga en tarimas. Este sistema es controlado por computadora, y las máquinas S/R son automatizadas para el manejo de carga de contenedores. • Carril Profundo. Sistema de almacenamiento de alta densidad, que es apropiado cuando altas cantidades son almacenadas, pero el número de SKUs (Stock Types ) es pequeño. • MiniCarga. Es utilizado para almacenar pequeñas cargas (partes individuales) que son almacenados en contenedores. El S/R es diseñado para recuperar el contenedor y dejarlo.

22. Tipos y Aplicaciones de AS/RS • Hombre-a-Bordo. Representa una alternativa para acercarnos a la problemática de descargar artículos pequeños en el almacén. En este sistema, el operario se encuentra ubicado en el carro de la máquina R/S. • Sistema de recuperación automatizado del artículo. Los artículos son almacenados en contenedores o cajones; los artículos son recuperados y empujados a su carril para depositarlos en el transportador. • Módulos Verticales de Almacenamiento de Elevación. A diferencia de los demás, este es diseñado verticalmente, y utiliza el mismo principio. Algunos miden 10 metros, y son capaces de mantener inventarios grandes mientras que ocupan menor espacio de suelo en la planta.

23. Aplicaciones AS/RS • Sus principales aplicaciones están enfocadas al almacenamiento de Materia Prima y Productos en Proceso (WIP): • Almacenamiento y Manejo de Unidades de Carga • Recolección de Órdenes • Sistemas de Almacenamiento de Productos en Proceso

24. Inventario de Productos en Proceso (WIP) • Posibles Desventajas: • Tiempo dedicado a buscar órdenes • Posibles pérdidas de órdenes (retrabajo) • Órdenes pueden no ser procesadas de acuerdo a sus prioridades relativas dentro de la celda • Órdenes demoran mucho tiempo en la fábrica (entregas tardías)

25. AS/RS e Inventario WIP • Razones para instalar AS/RS para utilizarlo con WIP: • Almacenamiento en Buffer en Producción: zona de almacenamiento entre dos procesos con tasas de producción diferentes. • Soporte de entregas Justo a Tiempo: zona de almacenamiento para reducir el riesgo de escasez de material a ser entregado por proveedores. • Agrupamiento de partes para ensamble: facilitar la colección de las partes de un ensamble. • Compatibilidad con Sistemas de Identificación Automáticos: lectores de código de barra. • Soporte a una automatización de toda la planta, y rastreo de materiales

26. Componentes AS/RS • Estructura de Almacenamiento: estante • Máquina S/R: para completar transacciones de almacenamiento y recolección. • Módulos de Almacenamiento: contenedores para unidades de carga (pallets, canastillas, cajones...) • Estación de Recolección y Depósito (P&D): donde las cargas son transferidas hacia y desde el AS/RS. • Sistema de Control: para posicionar la Máquina S/R en un compartimento determinado para hacer el depósito o recolección (sistema de ubicación alfanumérico).

28. Sistemas de Almacenamiento de Carrusel Consiste en una serie de compartimentos o canastillas suspendidas de una banda o cadena transportadora aérea que gira a lo largo de un sistema de rieles ovalar. Clasificación de Carruseles (por su activación): *Operados por Humanos *Automaticos Clasificación de Carruseles (por su forma): *Horizontales *Vertic ales

29. Carruseles Horizontales • Tamaño: 3 m – 30 m largo/ 1.8 m – 2.4 m ancho • El carrusel puede estar ubicado en la parte superior o inferior del estante: • *Carrusel Superior: recipientes suspendidos de la banda • *Carrusel Inferior: recipientes montados sobre la banda • (mayor capacidad de carga)

31. Carruseles Horizontales

32. Carruseles Verticales Son construidos para operar alrededor de una banda transportadora vertical. Ocupan menos superficie, pero requieren suficiente espacio aéreo. Capacidad de almacenamiento típicamente inferior. CONTROLES PARA CARRUSELES: *Controles Manuales: pedales, interruptores, teclados *Controles Computarizados: carga y descarga automáticas

34. Aplicaciones de Carruseles • Operaciones de Almacenamiento y Recuperación: para herramientas, materias primas, partes, productos en proceso. • Aplicaciones de Transporte y Acumulación: para transportar y/o acomodar materiales a la vez que son almacenados. • Aplicaciones Únicas: Pruebas eléctricas de componentes (carrusel usado para almacenar el artículo durante la prueba), almacenamiento en gabinetes montados en el carrusel.

35. ANÁLISIS INGENIERIL DESISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

36. AS/RS Determinación del Tamaño de la Estructura: Capacidad por Pasillo = 2* Ny*Nz Ny: Número de compartimentos a lo largo del pasillo Nz: Número de compartimentos a lo alto del pasillo

38. AS/RS Anchura: W = 3(x + a) Longitud: L = Ny(y + b) Altura: H = Nz(z + c) Donde: x = profundidad unidad de carga y = anchura unidad de carga z = altura unidad de carga a,b,c= holguras de compartimentos

39. Ejemplo • Cada uno de los 4 pasillos puede contener 60 compartimientos horizontalmente, y 12 verticalmente. El tamaño de las tarimas es de x=42 in, y=48 in. La altura de la unidad de carga es z=36 in. Usando las tolerancias: a=6 in, b=8 in, c=10 in. • ¿Cuántas unidades de carga pueden ser almacenadas? • Capacidad x pasillo= 2(60)(12)= 1440 unidades • Capacidad AS/RS= 4(1440)= 5760 unidades • ¿Cuál es la anchura, longitd y altura del sistema AS/RS? • W=3(42 + 6)= 144 in = 12 pies/pasillo* 4 = 48 pies • L=60(48 + 8)= 3360 in= 280 pies • H=12(36 + 10)=552 in = 46 pies

40. Rendimiento de ProcesamientoAS/RS Es la tasa por hora de la cantidad de transacciones de Almacenamiento/Recuperación que un Sistema de Almacenamiento Automatizado puede realizar. Una transacción implica el depositar una carga en el almacén ó recuperar una carga del almacén. Ciclo de Comando Sencillo: involucra a una sola transacción Ciclo de Comando Dual: involucra a las dos transacciones en un solo ciclo

41. Método del Instituto de Manejo de Materiales • Asume: • Almacenamiento aleatorio de cargas en el AS/RS • Compartimentos de almacenaje del mismo tamaño • La estación de Recolección y Depósitoestá ubicada enla base y al final del pasillo • Velocidad constante de la Máquina S/R • Viaje horizontal y vertical simultáneo

42. Ciclo de Comando Sencillo Tcs = Max {L/Vy, H/Vz} + 2Tpd Donde: Tcs: Tiempo Ciclo Comando Sencillo (min/ciclo) L: Longitud de la estructura (m, ft) Vy: Velocidad de la Máquina S/R en dirección horizontal (m/min, ft/min) H: Altura de la estructura (m, ft) Vz: Velocidad de la Máquina S/R en dirección vertical (m/min, ft/min) Tpd: Tiempo para Recolección/Depósito (min)

43. Ciclo de Comando Dual Tcd = Max {1.5L/Vy, 1.5H/Vz} + 4Tpd Donde: Tcd: Tiempo Ciclo Comando Dual (min/ciclo) L: Longitud de la estructura (m, ft) Vy: Velocidad de la Máquina S/R en dirección horizontal (m/min, ft/min) H: Altura de la estructura (m, ft) Vz: Velocidad de la Máquina S/R en dirección vertical (m/min, ft/min) Tpd: Tiempo para Recolección/Depósito (min)

44. Rendimiento De Procesamiento del Sistema Depende del número relativo de Ciclos de Comandos Sencillos y Duales realizados por el sistema. Rt = Rcs + 2Rcd Rc = Rcs + Rcd Donde: Rt: No. Total de transacciones/hora Rc: Tasa de ciclos totales (ciclos/hr) Rcs: No. Ciclos de Comando Sencillo/hr Rcd: No. Ciclos de Comando Dual/hr

45. Ejemplo • Considere el ejemplo anterior. La longitud del pasillo= 280 ft, la altura=46 ft. Velocidades de la máquina S/R son: horizontal=200 ft/min, vertical=75 ft/min.La máquina requiere 20 seg para una operación. • Tiempos de Ciclo de Comando Sencillo y Dual: • Tcs= Max{280/200, 46/75} + 2(20/60)= 2.066 min/ciclo • Tcd= Max{1.5 * 280/200, 1.5* 46/75} + 4(20/60)= 3.432 min/ciclo • Rendimiento por pasillo con 90% utilización, si el número de ciclos sencillos y duales son iguales: • 2.066Rcs + 3.432Rcs = 54 • Rcs=Rcd=9.822 ciclos sencillos o duales/hr • Rt= Rcs + 2Rcd= 29.46 transacciones/hr-pasillo=117.84 trans/hr

46. Sistemas de Almacenamiento de Carrusel Capacidad de Almacenamiento: C = 2(L – W) + W Donde: C: Circunferencia del riel oval (m , ft) L: Longitud del riel (m, ft) W: Ancho del riel (m, ft)

47. Sistemas de Almacenamiento de Carrusel Número Total de Compartimientos = Nc Nb C = Sc Nc Donde: Sc: Espacio centro-centro entre los portadores (carrier) Nc: número de portadores Nb: Número de compartimientos colgando de cada portador

48. Rendimiento del ProcesamientoCarrusel Asume: 1) Sólo se realizan Ciclos de Comando Sencillo 2) El carrusel opera a velocidad constante 3) Almacenamiento aleatorio 4) El carrusel mueve moverse en cualquier dirección

49. Rendimiento del ProcesamientoCarrusel Tc = C/4Vc + Tpd Rt = Rc = 60/Tc Donde: Tc: Tiempo de ciclo (min) C: Circuenferencia del carrusel (m, ft) Vc: Velocidad del carrusel (m/min, ft/min) Tpd: Tiempo promedio para carga/descarga de artículos (min) Rc: No. Ciclos/hr Rt: No. Transacciones/hr

50. El riel oval de un sistema de carrusel tiene longitud=12 m, ancho=1 m. Hay 75 portadores igualmente espaciados en el óvalo. Suspendidos de cada portador hay 6 compartimientos, c/u con capacidad volumétrica= 0.026 metros cuadrados. La velocidad del carrusel=20 m/min. El tiempo promedio de operación=20 seg. • Capacidad volumétrica del sistema de carrusel: • Nc*Nb = 75*6 = 450 compartimientos. • Cap. Vol. Total= 450(0.026)= 11.7 metros cuadrados. • b) Tasa de Recuperación por hora del sistema de carrusel: • C= 2(12 – 1) + 1 = 25.14 m • Tc= 25.14/4(20) + 20/60 = 0.647 min • Rt= 60/0.647= 92.7 transacciones de recuperación/hr Ejemplo