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

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

Tema 10: Sistemas de

almacenamiento

Sistemas Integrados de Fabricación

Paola Lora Thola

Alicia López González

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CONTENIDOS1. 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

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Bulk storage (Almacenamiento de bulto):

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Rack Systems (Sistemas de estante):

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Rack Systems (Sistemas de estante):

• Cantilever racks (Estantes voladizos):

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Rack Systems (Sistemas de estante):

• Portable racks (Estantes portátiles):

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Rack Systems (Sistemas de estante):

• Drive-through racks:

• Drive-in racks:

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Rack Systems (Sistemas de estante):

• Flow-through racks:

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Estanterías y arcas:

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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE

ALMACENAMIENTO

• Almacenamiento de cajón:

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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

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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).

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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5.1. AS/RS

• Aplicaciones de los AS/RS:

• Motivos:

• Compatibilidad con sistemas de identificación automática.

• Control por ordenador y rastreo de materiales.

• Integración.

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5.1. AS/RS

• Componentes de un AS/RS:

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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.  

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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.

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5.2. Sistemas de carrusel

• Consisten en una pista transportadora ovalada de cadena de la cual se suspenden una serie de arcas o cestas.

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5.2. Sistemas de carrusel

• Tipos y diseño de sistemas de carrusel:

• Horizontal: • Vertical:

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5.2. Sistemas de carrusel

• Tecnología de carrusel:

• Control:

• Manual:

• Pedales

• Interruptores

• Teclado

• Por ordenador.

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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.

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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.

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6. ANÁLISIS DE SISTEMAS DE ALMACENAJE.

6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados.

6.2. Sistemas Carrusel de almacenamiento.

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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación

automatizados.

• Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS

ny es el número de compartimentos de carga a lo largo del pasillo.

nz es el número de los compartimentos de carga que completan la

Altura del pasillo.

zy nnpasillodeCapacidad 2

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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.

)(

3

cznH

bynL

axW

z

y

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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación

automatizados.

• Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS

Ejemplo de estantería con 9 compartimentos horizontales

(ny) y 6 compartimentos verticales (nz).

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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 HP&D

¼ L

½ H

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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación

automatizados.

• Rendimiento AS/RS.

Podemos expresar el ciclo de mando simple de la siguiente

manera:

TCS = tiempo de ciclo de mando simpleL = longitudVy = velocidad de la máquina S/R a lo largo de la alturaH = altura de la estructura de la estanteríaVz = velocidad de la S/R en dirección vertical Tpd = tiempo de recogida y almacenaje

PdZY

PdZY

CS TV

H

V

LMaxT

V

H

V

LMaxT

2,25,0

,5,0

2

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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación

automatizados.

• Rendimiento AS/RS.

Podemos expresar el ciclo de mando doble de la siguiente manera:

TCS = tiempo de ciclo de mando dobleL = longitudVy = velocidad de la máquina S/R a lo largo de la

alturaH = altura de la estructura de la estanteríaVz = velocidad de la S/R en dirección vertical Tpd = tiempo de recogida y almacenaje

PdZY

PdZY

CD TV

H

V

LMaxT

V

H

V

LMaxT

45,1

,5,1

475,0

,75,0

2

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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación

automatizados.

• Rendimiento AS/RS.

El rendimiento de sistema depende de los númerosrelativos de ciclos de mando simple y doble realizados

porel sistema.

U es la utilización del sistema en una horaRCS es el número de ciclos de mando simple por horaRCD es el número de ciclos de mando doble por hora.

UTRTR CDCDCSCS 60

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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:

CDCSC RRR

CDCST RRR 2

Page 43: Tema 10: Sistemas de almacenamiento Sistemas Integrados de Fabricación Paola Lora Thola Alicia López González

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

WWLC )(2

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6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento.

• Capacidad de almacenamiento.

Número total de cestas = nb · nc

la relación siguiente debe estar satisfecha por los valores

del espaciado y de el número de cestas:

sc · nc = C

sc = la distancia entre cestas.

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6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento.

• Análisis del rendimiento.

El tiempo de ciclo del S/R es de:

Tc = tiempo de ciclo del S/RC = circunferencia del carril Vc = velocidad del carruselTpd = el tiempo medio requerido para una operación deP&D

El tiempo de acciones por hora es:

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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.

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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 pasillosL=50 (1,21+0,2) = 70,5m H = 8(0,76+0,25) =8,08m

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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.

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SOLUCIÓN:a) Tiempos de ciclo de un mando simple:

TCS = Max

Tiempo de un ciclo de doble mando:

TCD = max

ciclomin/56,16,096,060

182

08,2

2,

44,10

35,8

ciclomin/64,22,144,160

184

08,2

25,1,

44,10

35,85,1

PROBLEMAS

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PROBLEMAS

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 · 0,85Rcs = Rcd = 11,778 ciclos /hora

Debido a que el rendimiento del del sistema es igual al número total de acciones S/R por tanto:

RT = 11,778 + 2 · 11,778 = 35,334 acciones / h

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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.

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PROBLEMAS

SOLUCIÓN:

Calculamos la circunferencia:

C = 2 (20-1) + 1p = 41,14mVc = 0.5m/seg = 30 m/min.

RT = 60/0,593 = 101,2 acciones/h

.min593,025,0304

14,41

CT

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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.

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PROBLEMASSOLUCIÓN:

Altura (H) como máximo de 2,088 – (0,4572 + 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.

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PROBLEMAS

Suponemos que tenemos a = 0,15m, b = 0,2m, y c = 0,25m:

W = 3 (0,9144 + 0,15) = 3,193 3,193 · 4=12,77m. Anchura total de los 4 pasillos

L=250 (1,2195+0,2) = 354.875m

H = 1(1,0668+0,25) =1.3168m

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MUCHAS GRACIAS POR

VUESTRA ATENCIÓN.