CAPÍTULO 1

Planeación y Diseño de Instalaciones

CAPÍTULO 1 1. INTRODUCCIÓN A LA PLANEACIÓN Y DISEÑO DE INSTALACIONES OBJETIVO GENERAL Proporcionar una visión general de la Planeación y Diseño de Instalaciones (PyDI). OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al término del capítulo el alumno será capaz de: •

Reconocer la importancia de la PyDI

•

Definir con sus propias palabras los conceptos empleados en la PyDI

•

Identificar los criterios para el diseño de sistemas de trabajo

•

Identificar las etapas del ciclo de vida de las instalaciones

•

Identificar los pasos de la Planeación Sistemática de las Instalaciones Industriales

•

Identificar otras metodologías propuestas

•

Comprenderá el futuro de la PyDI

1.1. INTRODUCCIÓN Este capítulo tiene como propósito fundamental que el lector obtenga una perspectiva general de la Planeación y Diseño de Instalaciones (PyDI)1. Se consideró necesario incluir este material por diversas razones, pero la fundamental es mostrar la importancia que la PyDI tiene como una estrategia empresarial para el logro de la competitividad, independientemente de la rama, giro o tamaño de la empresa. Lo que está en juego es la enorme inversión en bienes de capital que están comprometiendo los inversionistas, por lo que se requiere que la empresa produzca un rendimiento razonable. Las instalaciones físicas en las que operará la empresa son una parte fundamental de ésta, y la tarea de planearlas y diseñarlas no es fácil ya que involucra la toma de decisiones complejas que están estrechamente vinculadas a la planeación estratégica del negocio, que como es sabido, tiene un horizonte de planeación a largo plazo y además tiene carácter interdisciplinario por implicar conocimientos técnicos, económicos y de gestión. 1

Aunque el programa oficial de la materia (INE-0407) vigente para los Institutos Tecnológicos no lo incluya.

1 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones Pero también tiene que mirar hacia el entorno que rodea a la empresa, por lo tanto debe considerar los aspectos sociales. Otras cuestiones importantes que se tratarán en este capítulo son los relativos al proceso que se sigue para planear y diseñar las instalaciones industriales, cuáles son sus objetivos, alcances y cuál será su futuro inmediato como disciplina de la ingeniería industrial. 1.2. EL CONCEPTO DE SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Un sistema es un conjunto de elementos de cualquier naturaleza interdependientes orientados hacia la realización de un objetivo deseado. Los elementos que se incluyen en el sistema pueden ser objetivos y/o seres humanos. La figura 1.1 muestra el concepto de sistema, en ella se pueden observar cuatro partes fundamentales, que son características de todo sistema. a) La entrada que son los insumos o los recursos utilizados b) El proceso donde se origina la conversión de los insumos c) La salida que es el resultado que se desea d) El control, es decir, la retroalimentación necesaria para verificar los resultados obtenidos.

Figura 1.1 El concepto de sistema Tomando la definición de sistema dada arriba y definiendo la producción como el acto intencional por medio del cual los elementos de entrada se transforman en productos útiles, se puede modificar el esquema mostrado en la figura 1.1 y representar al sistema de producción tal como se muestra en la figura 1.2 que puede ser descrito como: a) La entrada del sistema productivo está formado por los materiales, la maquinaria, la mano de obra, las instalaciones físicas, la información, la tecnología, necesidades del entorno, etc. b) El proceso de transformación o conversión c) La salida, que es el resultado final del sistema productivo, que puede ser un producto tangible (un bien físico) y/o intangible (un servicio).

2 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones d) El Control, que es el apego de las actividades a los planes o metas trazadas y que deben incluir la medición, la retroalimentación, la comparación con los estándares y la acción correctiva.

Figura 1.2 El sistema productivo Los sistemas tienen las siguientes propiedades: [De Heredia, 1981] a) Las características o el comportamiento de cada elemento tienen un efecto sobre las propiedades o comportamiento del conjunto tomado como un todo. b) Las propiedades, el comportamiento de cada elemento, y la forma que afectan al conjunto, dependen de las propiedades y comportamiento de al menos otro de los elementos del conjunto. Por consiguiente, ningún elemento tiene un efecto independiente sobre el todo y cada uno está afectado por al menos otro elemento. c) Cada posible subgrupo de elementos del conjunto tiene las primeras dos propiedades: cada uno tiene un efecto no independiente sobre el todo. Un sistema no puede dividirse en subsistemas independientes, ya que pierde sus condiciones esenciales. Atendiendo a estas propiedades, y a la concepción de sistema de producción, al planear y diseñar una instalación industrial se debe considerar que forma parte de un sistema superior que es la empresa y que ésta está inmersa en un sistema más grande llamado sistema económico-administrativo que finalmente pertenece a uno mayor que es el sistema sociedad. (Véase la figura 1.3)

Figura 1.3 La planta industrial es un elemento o subsistema de las empresas 3 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones 1.3. LA PLANEACIÓN Y DISEÑO DE INSTALACIONES Las instalaciones incluyen el terreno o bienes raíces, los edificios o estructuras, la maquinaria del proceso y el equipo de apoyo, tanto fijo como móvil. Incluye también almacenes, las oficinas y laboratorios, las áreas de servicio como el mantenimiento y el cuarto de calderas, y las áreas auxiliares como el estacionamiento, las torres de enfriamiento, la recolección de desperdicios y basura, etcétera, y las relaciona con otras cosas como son: los productos, la gente, los materiales y el medio ambiente. [Muther, 1973 p 3-18]. ¿Pero qué es lo que debe hacerse para lograr que la planta industrial (instalaciones) funcione de la forma más adecuada y se obtenga de esto la máxima rentabilidad? ¿Cómo lograr esa relación entre instalaciones o facilidades y los productos, gente, materiales y medio ambiente? Esto se irá discutiendo a lo largo de este texto. 1.3.1. El ciclo de vida de las instalaciones El ciclo de vida de las instalaciones puede dividirse en cuatro fases: la conceptual, la de definición, la de adquisición o de construcción y la de operación (véase la figura 1.4). a) Fase de planeación conceptual. Está orientada a organizar la información de entrada con el fin de elegir el concepto de instalación que mejor refleje las necesidades reales de la planta industrial. b) Fase de definición de instalación (o fase de diseño). En ésta se toman todas las decisiones y determinaciones sucesivas que hagan a la instalación específica y suficientemente definida para que sea aprobada su construcción o adquisición. Define, específicamente, que se construirá o edificará. c) Fase de construcción (o adquisición). Incluye todos los esfuerzos de diseño muy detallados, el desarrollo y la producción relacionada con la instalación a construir o a adquirir que conduzca a entregarla al usuario en las condiciones de operación adecuadas. d) Fase de operación (o fase de uso). Ésta constituye en sí la vida misma de la instalación y está orientada a la conducción de las actividades de operación y mantenimiento.

Figura 1.4 El ciclo de vida de las instalaciones 4 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones 1.3.2. Planeación de las instalaciones La planeación de las instalaciones es la formación de un plan completo para la creación de productos o servicios. El término abarca la determinación de la ubicación y los procesos de producción, el arreglo físico, las provisiones para el personal, las oficinas y todas las funciones que sean necesarias para el acabado de los productos. Implica que se ha realizado un estudio cuidadoso de las diversas alternativas en cada fase del proceso y que el curso adoptado tiene la mayor probabilidad de proporcionar, de la manera más económica, los servicios requeridos considerándolos a largo plazo. [Muther, 1973]. La planeación de las instalaciones es un proceso que tiene el propósito de determinar las características y costos de los terrenos, la selección del sitio, los edificios y estructuras y del equipo requerido para la ejecución de las tareas específicas. Además deberá incluir el desarrollo de la distribución de las instalaciones y del equipo y una determinación de la factibilidad de ingeniería y de la construcción. 1.3.3. Diseño de las instalaciones Es la conversión de los conceptos en soluciones, dibujos y especificaciones para la construcción de las instalaciones, la obtención e instalación del equipo. Incluye el estudio de problemas de las instalaciones, el desarrollo del criterio y las normas para la solución económica de los problemas [Lewis y Marron, 1973, p1-7]. Los ingenieros industriales están muy familiarizados con la ingeniería de métodos de trabajo la cual centra su interés en el diseño de la estación de trabajo y de la medición del trabajo asociada con estos diseños. La planeación y diseño de instalaciones extiende el análisis al sistema productivo completo. Es entonces responsabilidad del ingeniero industrial realizar gran parte de las actividades que implica esta función, entre éstas se incluye la determinación de qué instalaciones son necesarias, dónde ubicarlas, qué tamaño tendrán, la distribución de la planta y de los almacenes y el diseño del sistema de manejo de materiales. Las definiciones dadas anteriormente dejan en claro que el diseño de las instalaciones es una parte fundamental de la planeación de las instalaciones [Tompkins el al, 1996] y que la función de planeación de las instalaciones determina la efectividad con la cual la instalación manufacturera apoya de la mejor manera a todas las actividades de producción. Se podría intentar una definición que incluya los tres conceptos, planeación, diseño e instalaciones. 1.3.4. Definición de Planeación y Diseño de Instalaciones La planeación y diseño de instalaciones es la formulación de un plan completo que se usa para definir la configuración y los métodos de operación para la creación de productos o servicios, organizando las soluciones de diseño, de las instalaciones de la compañía, de forma tal que promueven el uso eficiente de sus recursos.

5 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones 1.4. PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PYDI Para la planeación y diseño de una planta industrial se requiere de una serie de pasos que podrían describirse, de manera breve, como sigue. Primero se tiene que considerar el diseño del producto o productos con los cuales quiera operar la empresa; se tiene que definir la tasa de producción en volúmenes por unidad de tiempo (por ejemplo, volúmenes mensuales) y la vida de producción de los artículos a elaborar. Aunque el diseño del producto es responsabilidad del ingeniero del producto y la tasa de producción se determina a nivel gerencial, el ingeniero industrial encargado de la planeación de las instalaciones debe diseñar éstas bajo estas especificaciones de diseño y tasa de producción (capacidad de producción). Cuando ya se tienen los diseños de los productos y sus tasas de producción previstos, el ingeniero industrial está en posibilidades de elegir el proceso que mejor contribuya a la operación eficiente de la planta y a la rentabilidad de la empresa. En este punto deben considerarse aspectos tales como la decisión de hacer o comprar, el grado de mecanización y especulación. Todo ello lleva a la selección del equipo, la determinación del número de máquinas en cada uno de las áreas considerando las tasas de desperdicio, tiempos de operación, la utilización del equipo, el desempeño del operador de la máquina, etc. Si ya se obtuvieron los tiempos de operación y las permisiones correspondientes entonces se está en la posibilidad de determinar cuántos operarios serán necesarios. Sin embargo, es prudente tomar en consideración a los empleados que darán apoyo a la mano de obra directa (por ejemplo, personal de mantenimiento, conserjes y manipuladores de materiales) y personal de apoyo que se encargarán de planear y gestionar las instalaciones, tales como los contadores, ingenieros de proceso, ingenieros de calidad, supervisores, etc. Obviamente, se requiere que el equipo, personal y materiales estén alojados en una instalación adecuada, que será producto de un proyecto de distribución de planta y, finalmente, la construcción de edificios y la instalación de las máquinas y equipo para su puesta en marcha. Esta descripción, no es exhaustiva, pero de alguna forma refleja todas las actividades y tomas de decisiones que deben realizarse para lograr que las instalaciones operen para lo que fueron pensadas y promuevan la rentabilidad de la empresa. La pregunta aquí es ¿qué procedimiento seguir para realizar la planeación y diseño de instalaciones de manera exitosa? Muchos autores han probado en su práctica como consultores sus métodos con diversos niveles de éxito, no hay una metodología única. Sin embargo, Muther (1973) desarrolló una metodología a la que llamó Planeación Sistemática de las Instalaciones Industriales (SPIF, por sus siglas en inglés) que aún sigue utilizando en Richard Muther & Associates, Inc., con algunas modificaciones que a lo largo del tiempo han surgido. Enseguida se describe esta metodología de forma muy sintetizada.

6 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones 1.4.1. Planeación Sistemática de las Instalaciones Industriales (SPIF) La Planeación Sistemática de las Instalaciones Industriales es una metodología bien estructurada, sustentada en seis conceptos que, debidamente integrados y apoyados por técnicas de análisis y síntesis, conduce a soluciones que acercan a lo óptimo. Cabe aclarar en este momento, que en este tipo de problemas es difícil decir que se ha llegado a una solución óptima, ya que son muchas las variables y los criterios de evaluación que pueden utilizarse. Los conceptos que constituyen el sistema son: a) Planeación con los datos de entrada b) Proyección de los requisitos futuros c) Interacción de los componentes d) Fundamentos para la planeación de los componentes individuales e) Traslapamiento de las fases de planeación f) Coordinación de proyectos y subproyectos Planeación con los datos de entrada. La planeación de cualquier instalación debe iniciar con la determinación de cuáles serán los datos que servirán para dar una buena solución al problema que se presenta, éstos son: •

Productos (materiales o servicios). ¿Qué producirán las instalaciones?

•

Cantidades (volumen de ventas, cantidad contratada, artículos que se producirán, manejarán o serán servidos). ¿Cuánto producirá la instalación?

•

Ruta o procesos (las operaciones necesarias, su secuencia y la maquinaria y equipos necesarios). ¿Cómo producirá la instalación?

•

Servicios de apoyo (servicios de apoyo a la planta, a su personal y a los materiales). ¿Con qué servicios producirá la planta?

•

Tiempo (tiempos de operación, consideraciones periódicas, urgencia). ¿Cuándo y por cuánto tiempo producirá la instalación?

Proyección de requisitos futuros. Se tienen que hacer consideraciones en cuanto a situaciones a corto y largo plazo que tengan influencia en el desarrollo normal de la instalación. Interacción de los componentes. En todo tipo de instalación industrial existen cinco componentes que deben tomarse en consideración durante la planeación de las instalaciones: a) La distribución (layout) o arreglo de las áreas de actividad (también se le puede llamar disposición de la planta) b) El manejo de materiales o el equipo de transporte c) Los métodos de comunicación, procedimientos y control d) Los servicios y auxiliares 7 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones e) El edificio mismo y las características de construcción Los fundamentos para la planeación de los componentes individuales. Cada componente individual descansa en tres fundamentos o principios que guiarán al planeador de las instalaciones durante el desarrollo de los distintos proyectos que se generen. Distribución de planta: •

Relaciones entre edificios, departamentos y áreas

•

Espacios para cada uno, en cuanto a cantidad, clase y configuración

•

Ajustes de los espacios en relación con otros para la obtención de una distribución o disposición adecuada.

En el capítulo 5 se discutirá acerca de la Planeación Sistemática de la Distribución de Planta (SLP, Systematic Layout Planning) y se verá que esta metodología está basada explícitamente en estros tres principios. Manejo de materiales: •

Los materiales, productos, piezas o artículos que están siendo trasladados.

•

Los movimientos o traslados entre cada origen a cada destino considerando las condiciones de las rutas.

•

Los métodos de manejo de materiales (sistemas de rutas, equipo y unidades de carga y transporte).

Comunicaciones: •

La información, es decir, hechos, cifras, ideas, instrucciones, peticiones y sugerencias.

•

La transmisión de la información de un grupo o individuo a otro.

•

Los medios de transmisión de la información (físicos y de procedimientos).

Servicios: •

Las sustancias como calor, luz, aire, electricidad, drenaje y desperdicios.

•

La distribución, acumulación o dispersión de estas sustancias.

•

Los conductos, transportes o medios de distribución, acumulación o dispersión.

Edificio: •

La forma o aspecto necesarios para lograr la función.

•

Los materiales con los que se construirá.

•

El diseño o la solución para que tanto los materiales como el diseño tengan una estructura armónica, económica y segura.

8 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones Las fases de la planeación de instalación y su traslapamiento La Planificación Sistemática de las Instalaciones Industriales (SPIF) está organizada en cuatro fases distintas (véase la figura 1.5), pero suelen incluirse otras: las de pre y post planeación. Preplaneación. Fase cero, cuyo objetivo es obtener la documentación clara de los parámetros del proyecto, la declaración de la función de las instalaciones, cómo se va organizar el proyecto de planeación y la aprobación para el arranque de éste. Orientación. La fase I define el proyecto en cuanto al alcance, los requisitos, la ubicación física de las instalaciones y las condiciones externas o entorno de las instalaciones. Plan General. Es la fase II, en donde se plantea la solución inicial para cada uno de los componentes; se obtiene una distribución de planta de bloque, los métodos generales de manejo de materiales y de comunicación, los servicios primarios y los planos iniciales del edificio. Planes detallados. Como su nombre lo indica, en la fase III se obtienen soluciones detalladas derivadas de la fase anterior, así se tienen distribuciones detalladas de la maquinaria y equipo, cómo se moverán los materiales de una estación de trabajo a otra, la información específica sobre el equipo y los procedimientos, y los detalles de servicios y edificios. Plan de Implementación. En la fase IV se realiza la planeación de las actividades para la construcción, rehabilitación e instalación. Ejecución. Esta fase V es conocida como la post planeación puesto que aquí se realizan las actividades plasmadas en el papel que deberán convertir los planes en algo tangible.

Figura 1.5 Fases de la Planeación Sistemática de las Instalaciones Industriales Observe que las cuatro fases principales mostradas en la figura 1.5 vienen en secuencia pero están traslapadas en función del tiempo. La razón de ello es, que para obtener mejores resultados, los planes de cada una de las fases no pueden darse por terminadas para su aprobación a menos que el planeador se haya 9 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones adentrado en las fases posteriores para corroborar si las soluciones dadas en las fases previas serán factibles, tanto técnica como económicamente. En la figura 1.5 se observa que antes de terminar la fase de orientación y condiciones externas se deberá adelantar un poco el trabajo de la fase del plan general para poder determinar con mayor certeza qué condiciones serán necesarias para la planta. Antes de concluir esta fase II se podrá adelantar la fase III y así sucesivamente, con lo que se logrará una solución más adecuada y probablemente no se tengan que hacer demasiados ajustes a ésta, con lo que se podrán ahorrar recursos y tiempo. Coordinación de proyectos y subproyectos La interacción de los componentes físicos y el traslapamiento de las fases son complicadas por el tiempo. Debido a esto, se acostumbra subdividir cada proyecto y programar los subproyectos resultantes. El proyecto deberá establecer claramente los objetivos y resultados previstos, quién o quiénes serán los responsables específicos, la fecha de terminación, la división de pasos o subproyectos y además, el quién, el cuándo, el cómo de cada subproyecto. Una reflexión de la metodología presentada para Muther puede llevar a subrayar que la planeación de las instalaciones funciona de acuerdo con las siguientes condiciones. •

La planeación debe hacerse de lo general a lo detallado. Puede ocurrir que, en muchos casos, se desea presentar las propuestas de los proyectos muy “pulidos”, sin tomar en consideración que quien toma las decisiones puede sugerir algunos cambios y modificaciones lo que ocasionaría una pérdida considerable de tiempo y esfuerzo.

•

Existe una interacción entre los componentes físicos.

•

La información y los objetivos deben ser realistas.

•

Las fases se deben traslapar para posibilitar los ajustes entre las diferentes etapas.

•

Se deben utilizar las técnicas y los principios de planeación más adecuados a cada caso particular.

•

Se debe tener acceso a la información estratégica de la empresa para poder integrar los planes a corto y a largo plazo.

•

Debe haber un proceso dinámico de revisión y aprobación en cada una de las etapas y subproyectos, lo que presupone que existirán verificaciones por parte de especialistas que asistan al tomador de decisiones. 1.4.2. Diseño del espacio

La metodología propuesta por Muther claramente va de lo general a lo detallado e incluye fases perfectamente diferenciadas sobre las cuales debe realizarse la planeación de los cinco componentes: la distribución, el manejo de materiales, las comunicaciones, los servicios y el edificio. Existen otros criterios para diseño de 10 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones las instalaciones, por ejemplo el propuesto por Lee y otros (1996) que consideran cinco niveles para el diseño del espacio los cuales son: localización del sitio global, plan supra-espacio, plan macro-espacio, plan micro-espacio y plan submicro-espacio. La tabla 1.1 muestra estos niveles, el tipo de actividad que se realiza, sobre qué unidades de espacio actúa y ambiente en el que se desarrolla.

Tabla 1.1 Los niveles del diseño del espacio. Adaptado de Facilities and Workplace Design, Quaterman Lee et al., Engineering & Management Press, 1997.

En esta metodología se reconoce que el proceso de planeación debe ser flexible y que puede haber traslapes (como lo aconseja Muther), por ejemplo, el plan del espacio de una célula de trabajo particular puede no ajustarse a los límites en la se macro la cual provocaría cambios menores a los previamente diseñados. La figura 1.6 muestra que la planeación puede realizarse a partir de los distintos niveles dependiendo de los propósitos perseguidos, así en la figura 1.6a se ilustra la secuencia ideal para el caso del diseño de una nueva planta, en donde se inicia el proceso desde el nivel global pasando por todos los niveles. Cuando se realiza una redistribución el proceso sería el observado en la figura 1.6b. La figura 1.6c muestra la secuencia recomendada cuando se transita de una distribución tradicional a una celular y finalmente, la figura 1.6d es común para proyectos de distribución de grandes oficinas. En términos muy generales esta metodología coincide en mucho con la propuesta en la Planeación Sistemática de Instalaciones Industriales ya que funciona desde lo más general hasta lo más específico a menos que ciertas condiciones especiales obliguen al planeador a seguir otra secuencia; comunica claramente la 11 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones secuencia de fases a todos los participantes y se evita adelantar si no se tiene terminada una fase particular y reconoce que puede haber traslapes entre las fases.

Figura 1.6 Distintas formas de realizar la planeación de las instalaciones dependiendo de las necesidades particulares de cada caso. Tomado de Facilities and Workplace Design, Lee et al., 1977, Engineering & Management Press, p.21.

1.4.3. El enfoque analítico En las dos subsecciones precedentes se mostraron dos procedimientos con una fuerte inclinación pragmática, que es más propia de los diseñadores con amplia experiencia en el campo más que en el académico, sin embargo, es necesario reconocer que esta disciplina tiene un sustento teórico muy importante. En los últimos años se han realizado investigaciones en las que se demuestran las ventajas de ciertos modelos que coadyuvan en la tarea de los planeadores y diseñadores de las instalaciones. Tal es el caso de Francis, Mc Ginnis y White (1992) que escribieron una excelente obra: “Facilities Layout and Location: an analytical approach” en la que intentaron (y lograron) visualizar los problemas de localización y distribución de instalaciones como problemas de optimización en los que se tienen algunas medidas de desempeño sujetos a ciertas restricciones. Consideran los modelos para esta disciplina como herramientas de diseño. 12 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones El ciclo de diseño La figura 1.7 muestra un esquema en el que se representa el ciclo de diseño para la localización y distribución de planta, el cual está sustentado en 4 fases o etapas, proceso de diseño, implementación, seguimiento y reactivación, cada una de las cuales contiene un determinado número de pasos. PROCESO DE DISEÑO

REACTIVACIÓN

Buscar soluciones alternativas

Evaluar alternativas de diseño

Seleccionar el diseño preferido

Especificar la solución

Venta

Decisión de rediseñar

Analizar el Problema

Evaluar

Observar

SEGUIMIENTO

Instalar

Formular el Problema

IMPLEMENTACIÓN

Figura 1.7 El ciclo de diseño de los problemas de distribución y localización de instalaciones. El proceso de diseño incluye seis pasos: formular el problema, analizar el problema, buscar soluciones alternativas, seleccionar el (los) diseño(s) preferido(s) y especificar la(s) solución(es). a) Formular el problema. Se recomienda que el problema sea formulado tan ampliamente como la economía de la situación, restricciones de tiempo y limitantes organizacionales lo permitan, debiéndose usar el enfoque de la caja negra en el cual existe un estado original (estado A) a un estado deseado (estado B), por lo que se requiere que se realice una transformación para lograrlo, ésta es la caja negra, en la que se deben buscar los mejores métodos para que la entrada A se convierta en la salida deseada B. b) Analizar el problema. Consiste en una descripción detallada de las características del problema incluyendo sus restricciones. Deben obtenerse los datos necesarios, identificar los criterios adecuados que servirán para evaluar las soluciones alternativas del problema. c) Buscar las soluciones alternativas. Se sugiere maximizar el número, calidad y variedad de las alternativas usando la creatividad. d) Evaluar las alternativas de diseño. Consiste en medir las soluciones alternativas usando los criterios definidos (cualitativos, cuantitativos o ambos) como una base de comparación. Entre estos criterios tenemos: una lista de ventajas y desventajas, una clasificación, el análisis de factores y la comparación de estos. Más adelante se discutirán estos criterios. 13 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones e) Seleccionar el (los) diseño(s) preferido(s). se debe seleccionar uno o más diseños para que la gerencia, quien debe tomar la decisión, la apruebe. El diseñador debe ser capaz de vender la mejor alternativa desde el punto de vista técnico. f) Especificar la solución. Debe hacerse en dos pasos, primero hacer una presentación a la administración para vender la solución preferida y después se prepara una especificación detallada de diseño. La implementación consiste de dos pasos: vender el diseño en donde la administración podría sugerir cambios y finalmente la instalación. El seguimiento tiene como objetivo observar el comportamiento del sistema diseñado y compararlo con lo que se esperaba de él y si existen grandes discrepancias se tendrá que tomar la decisión de rediseñarlo (reactivación) En este libro se tratará de encontrar un balance adecuado entre el pragmatismo de la mayoría de los textos disponibles y el enfoque analítico desarrollado en algunos textos e investigaciones recientes, con lo que se buscará profundizar en algunos aspectos teóricos de esta materia. Por otro lado, como este libro tiene como propósito fundamental atender a los alumnos de los Institutos Tecnológicos del país, a lo largo de éste sólo se tratarán tres temas: la localización y distribución de instalaciones y el diseño de estaciones de trabajo; lo cual concuerda con el enfoque de ir de lo general a lo detallado. 1.5. TENDENCIA ACTUAL INSTALACIONES

DE

LA

PLANEACIÓN

Y

DISEÑO

DE

Una característica dominante en la mayoría de las empresas es ver las instalaciones físicas sólo como gastos generales y hasta cierto punto han minimizado la importancia de la planeación de las instalaciones. Sin embargo, en los últimos años y dada la importancia estratégica y de costos, esta actividad está cambiando y se le está dando más importancia a la función. Actualmente el planeador de instalaciones es el responsable de un buen número de actividades entre las que están la elaboración de la distribución de la planta, los sistemas de manejo de materiales, auxiliares en el diseño y desarrollo del producto, seleccionar los procesos económicos, especificar las máquinas necesarias, formular políticas de producción, especificar el tipo de automatización, etcétera; dependiendo el tipo y tamaño de la empresa. Aquí es importante enfatizar que el ingeniero industrial puede asumir un papel limitado (sólo hacer arreglos de maquinaria) o uno mucho más amplio y comprometido en el que entienda que puede influir en cuestiones estratégicas que hagan de las instalaciones un medio para lograr la competitividad. En el desarrollo de la planeación y diseño de instalaciones se pueden distinguir dos etapas: la manual y la computarizada. Nos podemos remontar hasta la Revolución Industrial para encontrar que desde esa época se han realizado esfuerzos para solucionar adecuadamente los problemas que atañen a esta disciplina. Desde mediados del siglo pasado, se intentó usar las computadoras en la búsqueda de un programa de computadora que redujera el problema en una 14 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones “sola ecuación” que condujera a una “única solución correcta”. Este punto de vista (académico) prevaleció debido a distintos factores, los más importantes fueron la tecnología limitada y cara de las computadoras y la renuencia de los ingenieros a aceptar soluciones ambiguas. Esto originó que el diseño de las instalaciones siguiera un proceso de ensayo y error que se realizaba en forma manual y prevaleció por unos años más. Este tipo de trabajo resultaba muy caro, lo cual provocó que se buscara un enfoque sistemático. El pionero en esta área fue Richard Muther, quien desarrolló un procedimiento sistemático, Systematic Layout Planning (SLP), tema que se abordará en el capítulo 4. Este enfoque ofrece al planeador una secuencia lógica y ordenada para desarrollar los planes de la distribución de instalaciones. Sin embargo, todo procedimiento manual tiene una gran desventaja: la inflexibilidad para hacer todos los rediseños posibles y volver a hacer los nuevos cálculos para la nueva solución. Posteriormente aparece la primera generación de sistemas de diseño asistido por computadora. El software para tal fin usa algoritmos heurísticos e iterativos y, como tales, no garantizan una solución óptima única, sin embargo, proporciona buenas soluciones prácticas. Entre estos programas se encuentran el ALDEP (Automated Layout Design Programs, y el CORELAP (Computerized Relationship Layout Planning) para desarrollar distribuciones de instalaciones y cuyos enfoques son aprovechar al máximo la jerarquización de la proximidad, es decir, dentro de una escala numérica clasificar el grado de proximidad entre cada par de actividades y áreas, con ciertas restricciones en cuanto al tamaño y a la forma de la instalación. El programa CRAFT (Computerized Relative Allocations Of Facilities Technique) también para distribuciones, tiene como característica fundamental la máxima reducción posible de los costos del manejo de materiales. Calcula estos costos y cambia la ubicación de los departamentos y volviendo a calcular nuevamente los costos, en un proceso iterativo hasta alcanzar la mejor solución. Los ingenieros industriales modernos están enfrentando el efecto de nuevas tecnologías y sistemas de manufactura, la implantación del JIT (Just In Time) , la robótica, la manufactura esbelta y la Manufactura Integrada por Computadora (CIM), las cuales tienen un fuerte impacto sobre la planeación de instalaciones y al final de cuentas sobre el éxito financiero de la empresa, esto aunado a la tendencia de corto ciclo de vida de los productos de hoy, impone dar una solución, la más rápida y adecuada, a esos cambios. En general, son tres las tecnologías computarizadas de interés particular para los usuarios del sistema de instalaciones. a) Sistemas de apoyo a la decisión. (DDS, Decisión Support Systems) utilizada para la planeación de instalaciones. Es una herramienta de la planeación y administración que puede resolver problemas tales como decidir si se restauran o se construyen nuevas instalaciones, si se adquiere o se renta una instalación y determinar cuánto espacio y cómo obtenerlo. Puede usarse también para simular situaciones y responder preguntas “qué si…” 15 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones b) Diseño Asistido Por Computadora (CAD, Computer Aided Design) utilizado para el diseño de instalaciones. La robótica, los sistemas de manejo de materiales, los almacenes y los sistemas de producción pueden ser modelados, con interacción en tiempo real, en simulaciones visuales de las operaciones reales. c) Sistemas de Administración de la Información (MIS, Management Information Systems), para la administración de las instalaciones. Su función primaria es la administración de la base de datos. La tecnología MIS abarca: el almacenamiento rutinario y la recuperación de datos y algunos cálculos sencillos rutinarios (para auxiliar el refinamiento, la relación y el análisis de datos). Se usa para producir reportes sobre los activos o la utilización de las instalaciones. El desarrollo de la tecnología de las computadoras aún proporcionará mejores sistemas que ayuden en la planeación y diseño de las instalaciones, pero de ninguna manera es de esperarse que llegue el momento en el que con sólo presionar una tecla obtengamos la solución correcta, debemos, por tanto, pensar en la exclusión de este enfoque y reconocer que puede obtenerse una solución solamente mediante la descomposición progresiva del problema en componentes más fáciles de resolver y generar buenas alternativas para tener opciones de selección, pero entendiendo que no hay sustituto para el buen juicio y la experiencia. 1.6. RESUMEN En este capítulo introductorio se hizo una breve reseña de lo que es la Planeación y Diseño de Instalaciones. Una instalación comprende todos los medios físicos utilizados para la obtención de un producto, debe ser vista como un subsistema que forma parte de otro más complejo que el sistema productivo completo. Para lograr que una instalación industrial trabaje rentablemente, es necesario que en la etapa de concepción se realicen los esfuerzos adecuados, ya que de ello dependen las restantes etapas. La planeación y diseño de instalaciones tiene como propósito formular un plan completo que se usa para definir la configuración y los métodos de operación para la creación de productos o servicios, organizando las soluciones de diseño, de las instalaciones de la compañía, de tal forma que promuevan el uso eficiente de sus recursos. Existen varias metodologías para la planeación y diseño de instalaciones: la mayoría utiliza un enfoque práctico derivado de la experiencia y otros que están ganando terreno: los analíticos. El futuro de esta disciplina es desafiante en él los ingenieros industriales debemos jugar un papel protagónico. Cada vez se usarán más las computadoras como un auxiliar para la toma de decisiones y el diseño involucrados en la planeación y diseño de las instalaciones.

16 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

Planeación y Diseño de Instalaciones 1.7. CUESTIONARIO I.

Opción múltiple

1. Un sistema puede estar compuesto por a) Un proceso y un control b) Una entrada, un proceso, una salida y un control c) Una entrada, un proceso y una salida 2. En un sistema productivo los insumos están formados por a) La medición, la retroalimentación, la comparación de estándares y la acción correctiva b) Los productos terminados y los servicios c) Los materiales, la mano de obra, la maquinaria, las instalaciones físicas, la información y la tecnología 3. El ciclo de la vida de las instalaciones se pueden dividir en cuatro fases: a) La conceptual, la de diseño, la de adquisición y la de uso b) De planeación, de organización, de dirección y de control c) Localización de planta, diseño del proceso, distribución de planta y manejo de materiales 4. La Planeación Sistemática de Instalaciones Industriales abarca los siguientes conceptos: a) Productos, cantidades, rutas, servicios de apoyo, tiempo y distancia b) Planear con los datos de entrada, requisitos futuros proyectados, interacción de componentes individuales, traslapamiento de fases, coordinación de proyectos y subproyectos 5. La planeación del espacio puede realizarse en las siguientes fases: a) La conceptual, la de diseño, la de adquisición y la de uso b) Localización de planta, diseño del proceso, distribución de planta y manejo de materiales c) Productos, cantidades, rutas, servicios de apoyo y tiempo d) Ninguna de las anteriores II.

Preguntas

6. Defina la Planeación y Diseño de Instalaciones 7. Escriba los principios o fundamentos relativos a cada uno de los componentes individuales de la SPIF. a) Distribución de Planta b) Manejo de materiales 17 Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Introducción a la Planeación y Diseño de Instalaciones c) Comunicaciones d) Servicios e) Edificio 8. ¿Cuáles son las fases de la SPIF? 9. ¿Cuáles son las fases para la planeación del espacio? 10. ¿Qué diferencias encuentra entre metodología seguida por la SPIF y la seguida para la planeación del espacio? 11. Dibuje el ciclo de diseño 12. Escriba cinco de las responsabilidades de un planeador de instalaciones 13. ¿Cuál es el enfoque que siguen los programas ALDEP y CORELAP? 14. ¿Qué enfoque sigue el programa CRAFT? 15. ¿Qué tecnologías computarizadas están relacionadas a la planeación y diseño de instalaciones? BIBLIOGRAFÍA De Heredia, Rafael, Arquitectura y Urbanismo Industrial; Diseño y construcción de plantas, edificios y polígonos industriales, Escuela Técnica de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid 1981. Filley, Richard, “Three Emerging Computer Technologies Boost Value of respect facilities function”, Industrial Engineering, Mayo 1985, pp 27-29. Grant, William Ireson, Planeamiento de Fábricas, Editorial Hispano – Europea, Barcelona. Kusiak y Heragu, The facility layout problem, "European Journal of Operational Research 29 (1987) 229-251, North-Holland. Lee Q., Amundsen A. y Tuttle A., Facilities and Workplace Design: an Illustrated Guide, Primera Edición, Engineering & Management Press, Institute of Industrial Engineers, Norcross Georgia, USA, 1996, capítulo 2. Lewis T. Bernard y Marron J.P., “The Role of the facilities Managers”, Facilities and Plant Engineering Handbook, Lewis y Marron Editores, Editorial McGraw Hill, USA, 1973. Capítulo 1. Lutman, C.C., “The Facility Planner “, Facilities and Plant Engineering Handbook, Lewis y Marron Editores, Editorial McGraw Hill, USA, 1973. McCormick, Marla y William Wrennal, “A Step Beyond Computer Aided Layout”, Industrial Engineering, mayo de 1985, pp 41-50 Muther Richard, “Planning for the New Facilities and Modification to Existing Facilities”, Facilities and plant Engineering Handbook, Lewis y Marron Editores, McGraw Hill, EEUU, 1973.

18 M. C. Sergio Humberto Romo Picazo

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