El diseño de instalaciones se encarga de analizar, conceptualizar, diseñar e implementar sistemas para la producción de bienes o servicios. Generalmente, el diseño se representa a través de una distribución de planta o un arreglo físico de las instalaciones (equipo, terreno, edificio, servicios), con el objetivo de optimizar las relaciones entre el personal, el flujo de materiales y los métodos necesarios para alcanzar las metas de la empresa de forma eficiente, económica y segura.

Criterios Generales en el Diseño de Instalaciones

• La Seguridad y la Salud son lo Primero

  Ningún diseño es aceptable si pone en riesgo la seguridad o la salud de los trabajadores. Sin embargo, es importante reconocer que la vida no tiene un valor infinito. Decisiones como la extracción de carbón en minas, la construcción de edificios, el vuelo de aviones o la conducción de automóviles conllevan riesgos inherentes. Las administraciones deben tomar precauciones “razonables”. Aunque la definición de “razonable” puede ser debatible, a lo largo de los años se ha puesto un énfasis cada vez mayor en la seguridad.

• El Desempeño es lo Segundo

  La relación costo/beneficio debe ser favorable tanto desde la perspectiva de la organización como del individuo.

• La Comodidad es lo Tercero

  La fatiga, el sufrimiento o el dolor innecesarios pueden eliminarse mediante un buen diseño, incluso si no hay cambios en los resultados a corto plazo. Por ejemplo, colocar un transportador a la altura adecuada para minimizar el esfuerzo de la espalda, aunque el tiempo de trabajo no cambie.

• Las Necesidades Mayores son lo Cuarto

  Se puede diseñar un trabajo para estimular el contacto social o para hacerlo más interesante. Aunque los trabajos “placenteros” o “satisfactorios” tienen una prioridad relativamente baja en la actualidad en todas las culturas, con el tiempo aumentará la importancia de diseñar en función de las necesidades mayores.

Minimizar las Dificultades por Cambios Futuros

• Diseño del Edificio

  Mantener la distribución tan libre como sea posible de obstáculos fijos (elevadores, muros de apoyo permanentes, transportadores fijos). De ser posible, los obstáculos fijos deben colocarse en un área que no cambiará para permitir la máxima flexibilidad de las otras áreas.

• Servicios de Planta

  Los servicios de planta (electricidad, aire comprimido, etc.) pueden ser elevados y usar conectores de clavija. Si las grúas de techo o la estética (como en una oficina) no lo permiten, se deben considerar las conexiones bajo el piso. Las conexiones eléctricas deben ser un ducto con enchufes. Además, la carga debe ser modular (sistema central de carga). Cuando se cambia la capacidad, se pueden agregar o quitar subestaciones de los circuitos alimentadores primarios.

• Selección del Equipo

  El equipo de manejo de materiales debe comprarse teniendo presente la flexibilidad.

• Expansión y Concentración Planeadas

  El almacén es el área que se amplía y contrae más fácilmente. Por lo tanto, las áreas de almacenamiento deben estar cerca de las áreas de equipo. Así, si el espacio para el equipo se va a ampliar, el almacén se puede contraer (y viceversa). Con cada distribución de planta, se debe indicar dónde se efectuará la expansión o la contracción en la siguiente distribución; al hacerlo, se contribuye a reducir los costos del cambio futuro.

20 Principios del Manejo de Materiales

• Principio de Orientación: Estudiar a fondo las relaciones del sistema antes de la planificación preliminar, para identificar métodos y problemas existentes, restricciones físicas y económicas, y establecer requisitos y metas futuras.
• Principio de Planeación: Establecer un plan que incluya los requisitos básicos, las operaciones deseables y la consideración de contingencias para todo el manejo de material y las actividades de almacenamiento.
• Principio de Sistemas: Integrar el manejo y las actividades de almacenamiento que sean económicamente viables en un sistema coordinado de operación, incluyendo recepción, inspección, almacenamiento, producción, ensamble, empaque, embarque y transporte.
• Principio de Carga Unitaria: Manejar el producto en una carga unitaria tan grande como sea posible.
• Principio de Aprovechamiento de Espacio: Aprovechar todo el espacio cúbico disponible.
• Principio de Estandarización: Estandarizar métodos y equipo de manejo siempre que sea posible.
• Principio Ergonómico: Reconocer las capacidades y limitaciones humanas mediante el diseño de equipo y procedimientos de manejo de material para la interacción efectiva con quienes usan el sistema.
• Principio de Energía: Incluir el consumo de energía de los sistemas y procedimientos de manejo de material al comprar o preparar las justificaciones económicas.
• Principio Ecológico: Reducir al mínimo los efectos adversos sobre el medio ambiente cuando se seleccionen el equipo y los procedimientos de manejo de material.
• Principio de Mecanización: Mecanizar los procesos de manejo cuando sea posible para incrementar la eficiencia y la economía en el manejo de materiales.
• Principio de Flexibilidad: Usar métodos y equipos que puedan realizar varias tareas en distintas condiciones de operación.
• Principio de Simplificación: Simplificar el manejo por eliminación, reducción o combinación de movimientos y/o equipo innecesarios.
• Principio de Gravedad: Utilizar la gravedad para mover material siempre que sea posible, respetando las limitaciones respecto a seguridad, daño del producto y pérdida.
• Principio de Seguridad: Proporcionar equipo y métodos seguros de manejo de material que se apeguen a los códigos y reglamentos de seguridad existentes, además de la experiencia tenida.
• Principio de Computarización: Considerar la computarización en los sistemas de manejo y almacenamiento de material, cuando lo justifiquen las circunstancias, para mejorar el control de material e información.
• Principio de Flujo del Sistema: Integrar el flujo de datos con el flujo de material físico en el manejo y el almacenamiento.
• Principio de Distribución de Planta: Preparar una distribución de equipo y una secuencia operativa para todas las soluciones viables del tema, y seleccionar el sistema opcional que integre mejor la eficiencia y la efectividad.
• Principio de Costo: Comparar la justificación económica de las soluciones opcionales en equipo y métodos con base en la efectividad económica, medida por gasto por unidad manejada.
• Principio de Mantenimiento: Preparar un plan para mantenimiento preventivo y reparaciones programadas para todo el equipo de manejo de material.
• Principio de Obsolescencia: Preparar una política a largo plazo y económicamente sana para reemplazar equipo y métodos obsoletos, con especial consideración de los costos de ciclo de vida después de impuestos.

20 Criterios Potenciales para la Evaluación de Distribuciones

• Facilidad de Expansión o Contratación Futuras: Simplicidad para aumentar o reducir el espacio empleado.
• Adaptabilidad y Versatilidad: Facilidad para adaptar cambios y variedad de elementos en la distribución de la planta tal como se planeó, sin modificarla.
• Flexibilidad de la Distribución: Facilidad para volver a acomodar físicamente la distribución, para permitir los cambios.
• Efectividad de Flujo y Movimiento: Efectividad de las operaciones o pasos del trabajo secuenciado de materiales, papelería o personas.
• Efectividad de Manejo de Materiales: Facilidad y simplicidad del sistema de manejo, equipo y recipientes.
• Efectividad de Almacenamiento: Efectividad para mantener las existencias necesarias.
• Aprovechamiento del Espacio: Grado al cual se utilizan el área de piso y el espacio cúbico.
• Integración del Servicio de Apoyo: Las áreas de tránsito de apoyo se adaptan para servir a las áreas de operación.
• Seguridad y Limpieza: Efecto de la distribución en los accidentes y la limpieza general.
• Condiciones de Trabajo y Satisfacción del Empleado: Grado al cual la distribución contribuye a hacer que el área sea un lugar agradable para trabajar.
• Facilidad de Supervisión y Control: Facilidad para que los supervisores dirijan y controlen las operaciones.
• Apariencia, Valor Promocional, Relaciones Públicas o Comunitarias: Posibilidad de que la distribución tenga características atractivas que preserven el prestigio de la empresa.
• Calidad del Producto: Grado al cual la distribución afecta la calidad.
• Mantenimiento: Grado al cual la distribución ayuda u obstruye el mantenimiento.
• Ajustes con la Estructura Organizativa: Grado al cual la distribución se ajusta a la estructura deseada de la organización.
• Aprovechamiento del Equipo: Grado al cual se utiliza el equipo operativo y de servicio.
• Vigilancia y Robo: Facilidad para controlar robos.
• Aprovechamiento de las Condiciones Naturales: Grado al cual la distribución aprovecha las ventajas de las condiciones naturales del lugar.
• Posibilidad de Cumplir con la Capacidad: Grado al cual la distribución cumple con las necesidades de producción.
• Compatibilidad con los Planes a Largo Plazo: Capacidad para ajustarse al plan a largo plazo.

Elementos Clave en la Planificación de la Distribución de una Planta Industrial

Al planear la distribución de una planta industrial, se deben considerar dos elementos básicos:

1. Producto (P; material o servicio): ¿Qué deberá hacerse o producirse? Incluye materias primas, materiales semiprocesados, artículos terminados y materiales de servicio.
2. Cantidad (Q; volumen): ¿Qué cantidad de producto deberá producirse? Indica la cantidad de bienes o servicios que deberán producirse, suministrarse o usarse. Se puede expresar en términos de número de piezas, toneladas, volumen o valor de la cantidad producida o vendida.

Estos dos elementos son la base fundamental de todo trabajo de distribución de planta. Por lo tanto, la información recabada de estos elementos es esencial para el desarrollo de la planificación de la distribución. Existen otros elementos importantes a tomar en cuenta, como son:

3. Ruta o proceso (R): Indica el proceso donde se fabricará el producto. Incluimos la lista del equipo y operaciones, hojas de procesos, hojas de flujo y la secuencia de fabricación.
4. Servicios de soporte (S): Son las funciones auxiliares de la planta en apoyo a la producción, así como también al buen funcionamiento de la planta. Por ejemplo, mantenimiento, taller de herramientas, áreas de recepción y embarque, áreas de almacén, baños y vestidores, cafetería, etc.
5. Tiempo (T): Nos indica el tiempo que requerimos, con qué frecuencia y el grado de urgencia de nuestro proyecto.

Diagrama de Relación de Actividades y Espacio

El recuadro 1 indica que el aspecto más significativo en la planificación de la distribución de una planta es el flujo de materiales. En torno a la secuencia de las operaciones y la intensidad de los materiales, se busca un flujo efectivo a través del proceso, siempre avanzando hacia su acabado final sin deterioros o retrocesos excesivos.

La casilla 2, en las áreas de producción, el soporte de las áreas de servicio debe ser integral y planeado. Como resultado, tenemos el desarrollo de la Carta de la Relación de Actividades. Es decir, la cantidad de relaciones entre las actividades de apoyo o servicios con frecuencia es igual o de mayor importancia que las relaciones basadas en el flujo de materiales únicamente.

La casilla 3 es el diagrama de relación de actividades y/o de flujo. Este diagrama nos presenta una distribución geográfica de las actividades, departamentos o áreas relacionadas entre sí, sin tener en cuenta el espacio real de cada actividad en cuestión.

La casilla 4 es la necesidad de espacio, que se desarrolla a partir del análisis del proceso concerniente a las estaciones de trabajo, maquinaria y equipo, así como los centros de servicio. Cuando el proyecto de distribución lo requiera, las necesidades de espacio se comparan con el espacio disponible (casilla 6) y se toma la decisión adecuada referente a la selección del espacio. Entonces, se construye la casilla 6, el Diagrama de Relación de Espacio.

El diagrama de relaciones espaciales es básicamente un diseño. Pero no se trata de un diseño efectivo hasta que sea ajustado y manipulado para integrar con su espacio cualquier modificación que hubiere (casilla 7). Las consideraciones se deben justificar con las limitaciones prácticas como los costos, la seguridad y, preferentemente, con los empleados.

A medida que la integración y el ajuste de las modificaciones de diversas consideraciones y sus limitaciones se elaboran, una idea tras otra se examinan y prueban. Las ideas que tienen un valor práctico son retenidas y las que no se aprueban se descartan. Por último, después de abandonar esos planes que no parecen dignos, y con dos, tres, cuatro o cinco alternativas de diseño propuestas, cada una de ellas tiene valor y, después, el problema radica en decidir cuál de estos planes debe ser seleccionado. Estos planes alternativos pueden ser llamados Plan X, Plan Y y Plan Z.

En este punto, un análisis de costos debe hacerse con fines de comparación y justificación. Además, alguna evaluación de los factores intangibles también debe hacerse. Como resultado de esta evaluación, una de las alternativas deberá seleccionarse.

Formatos Básicos de la Distribución para la Producción

El patrón general del flujo de trabajo define los formatos para ordenar los departamentos de una instalación. Se tienen tres tipos básicos de formatos: el Centro de Trabajo, la Línea de Ensamble y la Distribución por Proyecto, y uno híbrido: la Celda de Manufactura.

• Centro de Trabajo

  Agrupa funciones o equipamientos similares, como todos los tornos en un área y todas las prensas en otra. La pieza que se está trabajando avanza, en una secuencia preestablecida de operaciones, de un área a otra, donde se encuentran las máquinas necesarias para cada operación. El enfoque más común para efectuar este tipo de distribución consiste en ordenar centros de trabajo que tienen procesos similares de modo que optimicen su ubicación relativa.

• Línea de Ensamble

  El equipo o los procesos de trabajo están ordenados siguiendo los pasos progresivos de la fabricación del producto. La ruta de cada pieza es, de hecho, una línea recta.

• Celda de Manufactura

  Reúne distintas máquinas para trabajar en productos que tienen formas y requerimientos de procesamiento similares. Esta se parece a un centro de trabajo porque las celdas están diseñadas para desempeñar un conjunto específico de procesos, y se parece a una línea de ensamble porque se dedican a una gama limitada de productos.

• Distribución por Proyecto

  El producto (en razón de su volumen o peso) está fijado en un lugar y el equipo de producción va al producto, y no a la inversa. Las obras de construcción y los escenarios de cine son ejemplo de este formato.

Planeación Sistemática de la Distribución

Se utiliza cuando se presentan ciertos tipos de problemas de distribución, en los cuales no tiene sentido conocer el flujo numérico de los bienes entre los centros de trabajo y este tampoco revela factores cualitativos que pudiesen ser cruciales para la decisión de dónde ubicarlos. Se crea una gráfica de relaciones que muestra el grado de importancia de que cada uno de los centros de trabajo esté ubicado junto a cada uno de los demás.

Línea de Ensamble

Es un ensamble progresivo que está ligado por algún tipo de aparato que maneja los materiales. Los pasos siguen alguna forma de ritmo y el tiempo permitido para el procesamiento es el mismo en todas las estaciones de trabajo.

Balanceo de la Línea de Ensamble

Equilibrar la línea de ensamble es primordialmente cuestión de su programación, pero muchas veces tiene implicaciones para la distribución. Tal sería el caso cuando, por cuestiones de balanceo, el tamaño o el número de estaciones utilizadas se tendría que modificar físicamente.

Tiempo del Ciclo de la Estación de Trabajo: Tiempo que transcurre entre las unidades sucesivas que salen por un extremo de la línea.

El trabajo desempeñado en cada estación (sea añadiéndole partes o terminando operaciones de ensamble) está compuesto por fracciones del trabajo llamadas tareas, elementos y unidades de trabajo. Los análisis de tiempos y movimientos describen estas tareas.

Celdas de Manufactura

Beneficios:

1. Mejores Relaciones Humanas.
2. Mayor Experiencia de los Operarios.
3. Menos Inventario de Trabajo en Proceso y Manejo de Materiales.
4. Preparación más Rápida para la Producción.

Creación:

1. Agrupar las piezas en familias que siguen una secuencia común de pasos.
2. Identificar los patrones dominantes del flujo de las familias de piezas como base para ubicar o reubicar los procesos.
3. Agrupar las máquinas y los procesos físicamente dentro de las celdas.

Celdas Virtuales de Producción: Cuando no es fácil mover el equipo, muchas compañías dedican una máquina en particular, de un conjunto de máquinas idénticas, a una distribución por proceso. Un ejemplo sería: una celda virtual de producción para un proceso de producción de dos meses para un trabajo podría colocar el taladro 1 en el área de perforación, la fresadora 3 en el área de fresado y el área de ensamble 1 en el área de máquinas de ensamble.

Distribuciones por Proyectos

Tiene un número relativamente pequeño de unidades de producción. Las tareas están bastante sujetas a una orden y, en la medida que la precedencia determine las etapas de producción, la distribución se podría crear ordenando los materiales de acuerdo con su prioridad tecnológica.

Distribución para Servicios Minoristas

Su objetivo es maximizar la utilidad neta por metro cuadrado de espacio de piso.

Objetivo de la Estrategia de Localización

Maximizar el beneficio de la ubicación para la empresa a largo plazo.

• Se rigen por una variedad de criterios definidos por imperativos competitivos.
• La decisión de localización depende del tipo de negocio.

Factores que Afectan las Decisiones de Localización

• Proximidad a los clientes.
• Costos de terreno.
• Infraestructura.
• Calidad de la mano de obra.
• Proveedores.
• Suministro de agua.
• Riesgos políticos.
• Clima poco atractivo.
• Exención de impuestos.
• Disponibilidad de servicios de transporte.

Fases de la Localización Geográfica de Instalaciones

1. Elección de la Región o del Área en General

   1. Proximidad del mercado.
   2. Acceso a los materiales necesarios.
   3. Disponibilidad de medios de transporte.
   4. Servicios públicos y privados adecuados.
   5. Condiciones climáticas favorables.

2. Elección de la Comunidad en Particular

   1. Mano de obra adecuada en número y tipo de especialidad requerida.
   2. Escala de salarios competitiva.
   3. Compañías que complementen la cadena de suministros.
   4. Una actitud amistosa y de cooperación hacia la industria.
   5. Impuestos, leyes y estatutos restrictivos.
   6. Condiciones favorables.

3. Elección del Sitio Exacto de Localización

   1. Terreno.
   2. Transporte.
   3. Servicios generales (energía, agua, drenaje, eliminación de aguas residuales, protección contra incendios y policía).
   4. Costos (terreno, financiamiento, impuestos, costos de construcción).
   5. Intangibles (vecindario, comunidad).

Proceso para Seleccionar la Localización para una Nueva Instalación

1. Identificar los factores importantes.
2. Reducir opciones a regiones, comunidades y, por último, sitios específicos.
3. Recopilación de datos acerca de las alternativas.
4. Análisis de datos recopilados.
5. Incorporar a la evaluación factores cualitativos a cada sitio.

Métodos de Ubicación de las Instalaciones

1. Método de Calificación de Factores: Permite seleccionar instalaciones combinando diversos conjuntos de factores. Se establecen escalas de puntos para cada criterio.
2. Método del Centro de Gravedad (Centroide): Técnica matemática que se usa para la localización de un centro de distribución, que toma en cuenta las instalaciones disponibles, las distancias entre ellas y los volúmenes de bienes que han de enviarse.
3. Modelo de Transporte: Método especial de programación lineal útil para resolver problemas que tienen que ver con productos de transporte de varias fuentes a diversos destinos.