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Tema 10: Sistemas de almacenamiento Sistemas Integrados de Fabricación Paola Lora Thola Alicia López González.

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1 Tema 10: Sistemas de almacenamiento Sistemas Integrados de Fabricación Paola Lora Thola Alicia López González

2 CONTENIDOS 1. Introducción 2. Rendimiento del sistema de almacenamiento 3. Estrategias para la localización del almacenamiento 4. Métodos y equipos convencionales de almacenamiento 5. Sistemas de almacenamiento automatizados 6. Análisis de sistemas de almacenamiento

3 1. INTRODUCCIÓN Función de un sistema de almacenamiento: almacenar materiales por un período de tiempo y permitir el acceso a dichos materiales cuando éstos sean necesarios. Materiales que pueden ser almacenados: materias primas, partes adquiridas o compradas, Work-In-Process, productos acabados, material sobrante, residuos, herramientas, piezas de repuesto, material de oficina, registros y otros documentos de la planta, etc. Almacenamiento manual vs. Almacenamiento automatizado Los materiales son almacenados en unidades de carga.

4 2. RENDIMIENTO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Capacidad: espacio volumétrico total disponible o número total de compartimentos de almacenamiento disponibles en el sistema. Densidad: relación entre el espacio volumétrico disponible para el almacenamiento real y el espacio volumétrico total del sistema de almacenamiento. Accesibilidad: capacidad de tener acceso a cualquier artículo deseado o carga almacenada en el sistema.

5 2. RENDIMIENTO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Rendimiento: tasa por hora de transacciones de almacenamiento y/o recuperación que se llevan a cabo. Utilización: relación entre el tiempo que se utiliza realmente el sistema para realizar su función y el tiempo que éste está disponible. Disponibilidad: proporción de tiempo que el sistema es capaz de funcionar sin estropearse.

6 3. ESTRATEGIAS PARA LA LOCALIZACIÓN DEL ALMACENAMIENTO Cada tipo de artículo almacenado se conoce como Stock Keeping Unit (SKU). Dos estrategias: Almacenamiento aleatorio. Almacenamiento especializado. Almacenamiento aleatorio vs. Almacenamiento especializado

7 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Requieren un trabajor humano para acceder a los artículos almacenados. Diferentes métodos y equipos: Bulk storage (Almacenamiento de bulto) Rack Systems (Sistemas de estante) Estanterías y arcas Almacenamiento de cajón

8 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Bulk storage (Almacenamiento de bulto):

9 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Rack Systems (Sistemas de estante):

10 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Rack Systems (Sistemas de estante): Cantilever racks (Estantes voladizos):

11 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Rack Systems (Sistemas de estante): Portable racks (Estantes portátiles):

12 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Rack Systems (Sistemas de estante): Drive-through racks: Drive-in racks:

13 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Rack Systems (Sistemas de estante): Flow-through racks:

14 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Estanterías y arcas:

15 4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE ALMACENAMIENTO Almacenamiento de cajón:

16 5. SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE ALMACENAMIENTO Según el grado de automatización, reducen o eliminan la cantidad de intervención humana requerida para manejar el sistema. Dos tipos: Sistemas Automatizados de Almacenamiento/Recuperación (AS/RS) Sistemas de carrusel

17 5.1. AS/RS Definición: Sistema controlado por ordenador que realiza operaciones de almacenamiento y recuperación con velocidad y exactitud bajo un determinado grado de automatización. Consisten en: Pasillos de almacenaje. Estantes. Máquina de S/R (Storage/Retrieval). Estaciones P&D (Pickup-and-Deposit).

18 5.1. AS/RS Tipos de AS/RS: Unit Load AS/RS (AS/RS de carga de unidad): Gran sistema automatizado diseñado para manipular cargas de unidad almacenadas sobre plataformas o en otros contenedores estándar.

19 5.1. AS/RS Tipos de AS/RS: Deep-Lane AS/RS (AS/RS de vía/carril profunda): Las cargas se cogen por un lado del estante por un tipo de máquina S/R diseñada para la recuperación, y se usa otra máquina por el lado de entrada del estante para la entrada de carga.

20 5.1. AS/RS Tipos de AS/RS: Miniload AS/RS (AS/RS de minicarga): Se utiliza para manejar pequeñas cargas que están contenidas en arcas o cajones en el sistema de almacenaje.

21 5.1. AS/RS Tipos de AS/RS: Man-On-Board AS/RS (AS/RS de hombre a bordo): Permite coger artículos individuales directamente de sus posiciones de almacenaje por un operador humano que va montado en el carro de la máquina S/R.

22 5.1. AS/RS Tipos de AS/RS: Automated item retrieval system (Sistema automatizado de recuperación de artículo): Cuando se quiere recuperar un artículo, éste es empujado de su carril y se deja caer en un transportador para la entrega en la estación de recogida.

23 5.1. AS/RS Tipos de AS/RS: Vertical lift storage modules (Módulos de almacenaje de levantamiento verticales): Emplean un pasillo central vertical para tener acceso a las cargas.

24 5.1. AS/RS Aplicaciones de los AS/RS: Almacenamiento y recuperación de unidades de carga. Esta aplicación se lleva cabo con AS/RS de unidad de carga o de tipo Deep Lane. Recogida de pedidos. Los AS/RS de minicarga, Man-On-Board y de recuperación de artículo son utilizados para esta segunda área de aplicación. Almacenaje de WIP. El AS/RS se utilizará como buffer entre procesos con tasas de producción muy diferentes. Almacenamiento de materia prima o componentes para el asemblaje, para reducir el riesgo de posibles retrasos en las entregas de los proveedores.

25 5.1. AS/RS Aplicaciones de los AS/RS: Motivos: Compatibilidad con sistemas de identificación automática. Control por ordenador y rastreo de materiales. Integración.

26 5.1. AS/RS Componentes de un AS/RS:

27 5.1. AS/RS Componentes de un AS/RS: Sistema de control: Maneja el AS/RS. Principal problema de control: posicionar la máquina de S/R. Identificación del compartimento: posiciones horizontal y vertical, o lado derecho o izquierdo del pasillo. Localización del compartimento: Combinación basada en códigos alfanuméricos. Procedimiento de conteo de posiciones. Marca reflectante con identificaciones de posición cifradas en binario.

28 5.1. AS/RS Componentes de un AS/RS: Sistema de control: Determina la posición requerida y dirige la máquina de S/R a su destino. El control por ordenador permite: Integración del AS/RS con el sistema de mantenimiento de registros. Mantener de manera precisa los registros de inventario. Monitorizar el funcionamiento de sistema. Comunicación con otros sistemas de ordenador de la fábrica. Los controles automáticos pueden ser reemplazados o complementados por controles manuales.

29 5.2. Sistemas de carrusel Consisten en una pista transportadora ovalada de cadena de la cual se suspenden una serie de arcas o cestas.

30 5.2. Sistemas de carrusel Tipos y diseño de sistemas de carrusel: Horizontal:Vertical:

31 5.2. Sistemas de carrusel Tecnología de carrusel: Control: Manual: Pedales Interruptores Teclado Por ordenador.

32 5.2. Sistemas de carrusel Usos de los sistemas de carrusel: (Alternativa al uso de los AS/RS de minicarga) Operaciones de almacenamiento y recuperación. Transporte y acumulación. Almacenamiento temporal de WIP.

33 5.3. Ventajas y desventajas de los sistemas automatizados de almacenamiento Ventajas:Desventajas: - Menor número de trabajadores. - Mejora del control del material. - Incremento de la capacidad de almacenamiento. - Incremento de la densidad de almacenamiento. - Mejora de la seguridad en la función de almacenamiento. - Mejora de la rotación del stock. - Mejora del servicio al consumidor. - Incremento del rendimiento. - Alto coste. - Gastos de mantenimiento. - Dificultad de modificar el sistema.

34 6. ANÁLISIS DE SISTEMAS DE ALMACENAJE Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados Sistemas Carrusel de almacenamiento.

35 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS n y es el número de compartimentos de carga a lo largo del pasillo. n z es el número de los compartimentos de carga que completan la Altura del pasillo.

36 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS Dimensiones de la estantería: W, L y H son la longitud, anchura y altura de uno de los pasillos de este tipo de AS/RS. X, Y y Z son las dimensiones de la unidad de carga, y a, b y c el margen que se tiene que dejar para luego poder manejar el material almacenado.

37 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS Ejemplo de estantería con 9 compartimentos horizontales (n y ) y 6 compartimentos verticales (n z ).

38 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Rendimiento AS/RS. Trayectoria de un ciclo de mando simple. Trayectoria de un ciclo de doble mando. ½ L ½ H P&D ½ L ¼ H P&D ¼ L ½ H

39 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Rendimiento AS/RS. Podemos expresar el ciclo de mando simple de la siguiente manera: T CS = tiempo de ciclo de mando simple L = longitud Vy = velocidad de la máquina S/R a lo largo de la altura H = altura de la estructura de la estantería Vz = velocidad de la S/R en dirección vertical Tpd = tiempo de recogida y almacenaje

40 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Rendimiento AS/RS. Podemos expresar el ciclo de mando doble de la siguiente manera: T CS = tiempo de ciclo de mando doble L = longitud Vy = velocidad de la máquina S/R a lo largo de la altura H = altura de la estructura de la estantería Vz = velocidad de la S/R en dirección vertical Tpd = tiempo de recogida y almacenaje

41 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Rendimiento AS/RS. El rendimiento de sistema depende de los números relativos de ciclos de mando simple y doble realizados por el sistema. U es la utilización del sistema en una hora R CS es el número de ciclos de mando simple por hora R CD es el número de ciclos de mando doble por hora.

42 6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados. Rendimiento AS/RS. Donde la tasa del ciclo total viene dado por: Y el número total de acciones hechas en una hora es de:

43 6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento. Capacidad de almacenamiento. La circunferencia del carril viene dada por: C = circunferencia del carril L = longitud de la vía ovalada W = ancho de la vía ovalada

44 6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento. Capacidad de almacenamiento. Número total de cestas = n b · n c la relación siguiente debe estar satisfecha por los valores del espaciado y de el número de cestas: s c · n c = C s c = la distancia entre cestas.

45 6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento. Análisis del rendimiento. El tiempo de ciclo del S/R es de: Tc = tiempo de ciclo del S/R C = circunferencia del carril Vc = velocidad del carrusel Tpd = el tiempo medio requerido para una operación de P&D El tiempo de acciones por hora es:

46 PROBLEMAS Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS 1.- Cada pasillo de un sistema automatizado de almacenaje y recuperación está formado por 6 pasillos, que contienen 50 compartimentos de almacenaje de longitud y 8 de altura. Todos los compartimentos de almacenaje serán de igual tamaño para acomodar un tamaño estándar de las dimensiones de los paléts: X = 0,91m y Y = 1,21m. La altura de una unidad de carga es Z = 0,76m. Teniendo en cuenta estas consideraciones a = 0,15m, b = 0,2m, y c = 0,25m. Determinar: a) cuantas unidades de carga pueden ser almacenadas en un AS/RS b)la altura, ancho y longitud de AS/RS.

47 PROBLEMAS SOLUCIÓN: a) Para saber la capacidad por pasillo aplicamos la siguiente ecuación: Capacidad por pasillo = 2 · ny · nz = 2 · 50 · 8 = 800 cargas unitarias. Debido a que tenemos 6 pasillos, la capacidad será 6 · 800 = 4800 cargas unitarias. b) Sólo se trata de aplicar las fórmulas: W = 3 (0,91 + 0,15) = 3,18 3,18 · 6=19,08m. Anchura total de los 6 pasillos L=50 (1,21+0,2) = 70,5m H = 8(0,76+0,25) =8,08m

48 PROBLEMAS Análisis del rendimiento 2.- La longitud de un pasillo de almacenamiento en un AS/RS es de 8,35m y la altura es de 2m. Suponer que la velocidad en horizontal y vertical de la máquina S/R es de 10,44m/min y 2,08m/min respectivamente. La máquina requiere 18seg para llevar a cabo con éxito la operación de recoger y almacenar (P&D). Encontrar: a) los tiempos ciclo de un mando simple y uno doble. b) el rendimiento por el pasillo bajo la suposición de que el sistema de almacenamiento tiene una utilización = 85% y el número de ciclos de mando simple y dobles son iguales.

49 SOLUCIÓN: a) Tiempos de ciclo de un mando simple: T CS = Max Tiempo de un ciclo de doble mando: T CD = max PROBLEMAS

50 b) Teniendo los resultados anteriores y teniendo en cuenta que el número de ciclos de mando simple y dobles son iguales, tenemos lo siguiente: Rcs · 1,56 + Rcd · 2,77 = 60 · 0,85 Rcs = Rcd = 11,778 ciclos /hora Debido a que el rendimiento del del sistema es igual al número total de acciones S/R por tanto: R T = 11, · 11,778 = 35,334 acciones / h

51 PROBLEMAS Sistemas carrusel 3.- Un único sistema de almacenamiento de carrusel está en una fábrica haciendo pequeños montajes. Si consta de 20m de longitud y 1m de ancho. La operación de recoger y almacenar se hace en 0,25 min. La velocidad a la cual el carrusel opera es de 0.5 m/seg. Determinar la tasa por horas del sistema.

52 PROBLEMAS SOLUCIÓN: Calculamos la circunferencia: C = 2 (20-1) + 1p = 41,14m Vc = 0.5m/seg = 30 m/min. R T = 60/0,593 = 101,2 acciones/h

53 PROBLEMAS 4.- Una unidad de carga de AS/RS para almacenamiento de WIP en una fábrica debe ser diseñado para el almacenamiento de 2000 cargas de palets, con una consideración de no más del 20% adicional de los compartimentos del almacén para picos de periodos y flexibilidad. Las dimensiones de una unidad de carga de palets son:profundidad= (X) 91,44cm y altura (Y) = 121,92cm. Como máxima altura de una unidad de carga tenemos que es 106,68cm. Ha sido determinado que el AS/RS constará de 4 pasillos con una máquina S/R por pasillo. La máxima altura del techo (interior) del edificio permite una localización normal de 208,8cm, la AS/RS debe encajar dentro de la limitación de la altura. La estructura de la estantería debe estar construida a 6,96cm por encima del nivel del suelo y el espacio libre entre la estructura de la estantería y el techo del edificio debe ser por lo menos de 45,72cm. Determinar las dimensiones (altura, ancho y longitud) de la estructura de la estantería.

54 PROBLEMAS SOLUCIÓN: Altura (H) como máximo de 2,088 – (0, ,0696) = 1,56m Debido a que la altura de la unidad de carga es como máximo de 1,0668m; a consecuencia de esto tendremos que como máximo podremos tener una nz = 1.Capacidad total de los pasillos = 2 · ny · nz · 4 = 8 · ny · nz = 2000 cargas unitarias. 8 · ny · 1 = 2000 ny = 2000 / 8 = 250 compartimentos horizontales.

55 PROBLEMAS Suponemos que tenemos a = 0,15m, b = 0,2m, y c = 0,25m: W = 3 (0, ,15) = 3,193 3,193 · 4=12,77m. Anchura total de los 4 pasillos L=250 (1,2195+0,2) = m H = 1(1,0668+0,25) =1.3168m

56 MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN.


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