Diseño del Sistema Productivo (V)

Distribución en Planta

Hasta aquí, siguiendo el proceso de diseño del subsistema productivo, hemos adoptado diversas decisiones sobre qué, cómo, con qué y dónde producir, así como sobre la capacidad de las instalaciones, definiendo toda una serie de factores interrelacionados.

Es ahora, al abordar la distribución en planta, cuando se busca su implantación física, de forma que se consiga el mejor funcionamiento de las instalaciones. Esto puede aplicarse a todos aquellos casos en los que sea necesaria la disposición de unos medios físicos en un espacio determinado, ya esté prefijado o no, extendiéndose su utilidad tanto a procesos industriales como de servicios (por ejemplo: fábricas, talleres, grandes almacenes, hospitales, restaurantes, oficinas, etc.).

Teniendo esto en cuenta, podemos definir la distribución en planta (D.P.) como el proceso de determinación de la mejor ordenación de los factores disponibles, de modo que constituyan un sistema productivo capaz de alcanzar los objetivos fijados de la forma más adecuada y eficiente posible.

Objetivos de la distribución en planta

Los objetivos básicos que ha de conseguir una buena distribución en planta son:

1. Unidad: Hay que alcanzar la integración de todos los elementos o actores implicados en la unidad productiva, para que se funcione como una comunidad de objetivos. Por tanto, todos los departamentos han de ser considerados y consultados al acometer la fase general de la distribución; ello facilitará la consecución de una solución final que combine un máximo de ventajas y un mínimo de inconvenientes para los mismos.
2. Circulación mínima: ha de procurarse que los recorridos efectuados por los materiales y hombres, de operación a operación y entre departamentos, sean óptimos, lo cual requiere economía de movimientos, de equipos, de espacio, etc.
3. Seguridad: se ha de garantizar la seguridad, satisfacción y comodidad del personal, consiguiéndose así una disminución en el índice de accidentes y una mejora en el ambiente de trabajo. Puede parecer un tópico, pero la clave para muchos distribuidores radica ahí: “Haz que el trabajo sea realizado con satisfacción y automáticamente conseguirás muchos otros beneficios”.
4. Flexibilidad: Como apuntábamos en el apartado anterior, la distribución en planta necesitará con mayor o menor frecuencia, adaptarse a los cambios en las circunstancias bajo las que se realizan las operaciones, lo que hace aconsejable la adopción de distribuciones flexibles. Éstas deberían seguir siendo adecuadas incluso después de cambios significativos en el mix de clientes, en el mix de productos/servicios, en las necesidades de espacio en un almacén o en la estructura organizativa en una oficina. En este sentido, la flexibilidad de una D.P. dependerá en buena medida de la habilidad para pronosticar los cambios. Si esto no es posible, una distribución flexible debería, al menos, permitir que los cambios requeridos por las nuevas condiciones se puedan hacer a un coste mínimo.

Tipos de distribución en planta

La forma organizacional del proceso productivo, esto es, la configuración seleccionada, resulta determinante para la elección del tipo de distribución en planta. De acuerdo con las configuraciones que estudiamos en el tema anterior, podemos diferenciar tres formas básicas de distribución en planta:

1. Orientadas al Producto (asociadas a configuraciones continuas o repetitivas): la ordenación de los puestos de trabajo viene determinada por la sucesión de las operaciones a realizar, moviéndose el producto de un punto a otro.
2. Orientadas al Proceso (asociadas a configuraciones por lotes): las operaciones y equipos correspondientes con un determinado tipo de actividad se agrupan en determinadas áreas, por los que pasan diversos productos elaborados según requiera o no cada actividad en cuestión.
3. Por Posición Fija (asociadas a configuraciones por Proyectos).  

Análisis de la distribución en planta por producto. El equilibrado de cadenas

El aspecto crucial del problema radica en la posibilidad de subdividir el flujo de trabajo lo suficiente como para que el personal y los equipos sean utilizados de la forma más ajustada posible a lo largo del proceso. En el caso frecuente de que una de las operaciones del proceso requiera más tiempo para ser ejecutada que todas las demás, se convertirá en lo que se conoce como un cuello de botella, cuya capacidad, la más baja de todos los centros de trabajo, restringe la del proceso completo.

Este problema suele solucionarse mediante el equilibrado de la cadena, que consiste en subdividirla en estaciones de trabajo cuya carga se encuentre bien ajustada o equilibrada. La asignación del trabajo a las distintas estaciones se realiza de modo que se consiga la producción deseada con el menor número de estaciones. El concepto de equilibrio quedará definido más adelante, en función de los tiempos de ejecución de las tareas. Los pasos a seguir se exponen a continuación:

Definición de tareas e identificación de precedencias

Se comienza por descomponer el trabajo en tareas, o unidades más pequeñas que pueden ser realizadas de forma independiente. A partir de ahí, para cada una de ellas, se identifican las actividades precedentes, es decir, aquellas que han de ser realizadas para que la tarea en cuestión pueda comenzar. A pesar de que la mayoría de las líneas han de satisfacer determinados requerimientos técnicos en cuanto al orden de las distintas actividades, también hay casos en los que existe alguna libertad para establecer más de una secuencia de operaciones. Esta ordenación queda recogida en el llamado Diagrama de Precedencias.

Cálculo del número mínimo de estaciones de trabajo

Definidas las tareas y las precedencias, el tercer paso será calcular el número mínimo de estaciones requeridas para elaborar el producto. Para ello se comienza calculando el Tiempo de Ciclo de la línea, que representa el tiempo máximo permitido a cada estación para procesar una unidad de producto.

La expresión del tiempo de ciclo, c, en segundos/unidad es: c(seg/un.) =  [(1/r)(h./un.)] x 3600 (seg/h), donde r es la producción deseada expresada en unidades/hora. Para conseguir esta última, todas las tareas habrán de asignarse a alguna estación satisfaciendo todas las necesidades de precedencia y minimizando el número de estaciones resultante, n.

El ideal de equilibrio se da, cuando la suma de los tiempos de ejecución de las tareas de cada estación coincide con el tiempo de ciclo. En tal caso, el reparto de trabajo por estaciones ha sido perfectamente equilibrado, no habiendo ninguna estación cuello de botella ni ninguna con tiempo ocioso.

Ahora bien, la desigualdad de los tiempos de ejecución de las tareas y las restricciones impuestas por las precedencias hacen que este objetivo sea prácticamente inalcanzable. Sin embargo, el equilibrado perfecto constituye un punto de referencia al que debe tenderse: realizar el equilibrado con el menor número de estaciones de trabajo posible. Este concepto se conoce como Mínimo Teórico, MT, que se expresa como: MT = å t_i / c, siendo ti el tiempo de ejecución de la tarea i y  å t_i el tiempo de ejecución total requerido para elaborar una unidad de producto. Cuando MT no sea un número entero, tendrá que ser ajustado por exceso, dado que carece de sentido hablar de estaciones de trabajo fraccionadas.

Como veremos a continuación, si se consigue que el número de estaciones, n en que quede dividida la cadena se minimice y coincida con MT, se estarán consiguiendo automáticamente tres objetivos:

1. Minimizar los tiempos ociosos: to.
2. Maximizar la eficiencia: E.
3. Minimizar el retraso del equilibrado: R.

El tiempo ocioso es el tiempo improductivo total en la fabricación de una unidad para el conjunto de todas las estaciones de trabajo. Cada una de las n estaciones tarda c segundos por unidad, por lo que nc es el tiempo total necesario por unidad, incluyendo tiempos productivos e improductivos. Si a este total necesario le sustraemos el total requerido, se obtiene la totalidad de tiempo ocioso o improductivo: to = nc – å ti. La eficiencia vendrá expresada como la relación por cociente entre el tiempo requerido y el tiempo realmente necesario o empleado: E(%) = 100 å ti / nc. En tanto que la eficiencia alcanzada no llegue al 100% existirá un retraso del equilibrado: R(%) = 100 – E.

Asignación de las tareas a las estaciones de trabajo

El número de soluciones posibles puede llegar a ser muy elevado, aumentando con el número de estaciones y el número de tareas, siendo heurísticos los procedimientos que se siguen y proporcionando, por tanto, una solución satisfactoria. Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Se comienza con la primera estación a formar, a la que se asigna el número 1.
2. Se elabora una lista con todas las posibles tareas que podrían ser incluidas en la estación en cuestión, las cuales deben cumplir tres condiciones:

1. No haber sido asignadas todavía a ninguna estación.
2. Todas sus tareas precedentes han debido ser asignadas a esta o a alguna estación previa.
3. Sus tiempos de ejecución, ti, no pueden exceder el tiempo ocioso de la estación que, en este momento, será la diferencia entre el tiempo de ciclo, c, y la suma de los tiempos de ejecución de las tareas que ya hayan sido asignadas a la estación que se está formando.
1. Se selecciona, de entre las candidatas de la lista, una tarea. Para esta selección se sigue normalmente una de las dos reglas siguientes:
1. Regla 1: Se selecciona aquella tarea cuyo tiempo de ejecución sea más elevado. De esta forma, se tiende a asignar lo antes posible las más difíciles de encajar dentro de las estaciones. Las tareas con t_i más cortos se reservan para un ajuste más preciso de la solución. 
2. Regla 2: Se selecciona aquella tarea que tenga un mayor número de tareas siguientes. Con ello, se facilita el mantener abiertas más opciones para formar las estaciones posteriores. Sin embargo, las necesidades de precedencia pueden dejar solo unas pocas opciones de secuencias de tareas posibles, dando como resultado un tiempo ocioso total excesivo e innecesario.
2. Calcular el tiempo acumulado de todas las tareas asignadas hasta ese momento a la estación en cuestión y restárselo al tiempo de ciclo para obtener su tiempo ocioso. Volver al paso b).
3. Si queda alguna tarea por asignar, pero no puede serlo a la estación que se está formando en ese momento, debe crearse una nueva estación. A ésta se le asignará un número igual al de la estación previa incrementado en una unidad y se volverá al paso b). En el caso de que no quede ninguna otra tarea por asignar, la solución habrá sido completada.

La decisión clave a tomar en este caso será la disposición relativa de los diversos talleres. Para adoptar dicha decisión se seguirá fundamentalmente la satisfacción de criterios tales como disminuir las distancias a recorrer y el coste del manejo de materiales (o, en el caso de los servicios, disminuir los recorridos de los clientes) procurando así aumentar la eficiencia de las operaciones. Así, la superficie y forma de la planta del edificio, la seguridad e higiene en el trabajo, los límites de carga, la localización fija de determinados elementos, etc., limitarán y probablemente modificarán las soluciones obtenidas en una primera aproximación.

Si existiese un flujo de materiales claramente dominante sobre el resto, la distribución de los talleres podría asemejarse a la disposición de los equipos en una línea de producción. Sin embargo, esto no es lo habitual, teniendo que recurrirse a algún criterio que determine dicha ordenación. El factor que con mayor frecuencia se analiza, aunque raramente será el único por las razones ya expuestas, es el coste de la manipulación y transporte de materiales entre los distintos centros de trabajo. Lógicamente, éste dependerá del movimiento de materiales, pero también de la necesidad que tenga el personal de realizar esos recorridos por motivos de supervisión, inspección, trabajo directo o simple comunicación. Dado que para un producto determinado los costes mencionados aumentan con las distancias a recorrer, la distribución relativa de los departamentos influirá en dicho coste.

El proceso de análisis se compone, en general, de tres fases:

1. Recogida de información.
2. Desarrollo de un plan de bloque.
3. Diseño detallado de la distribución.

Recogida de información

En primer lugar, es necesario conocer los requerimientos de espacio de cada área de trabajo. Esto requiere un cálculo previo que comienza con las previsiones de demanda, las cuales se irán traduciendo sucesivamente en un plan de producción, en una estimación de las horas de trabajo necesarias para producir dicho plan y, por consiguiente, en el número de trabajadores y máquinas necesario por áreas de trabajo. En este cálculo habrán de considerarse las fluctuaciones propias de la demanda y la producción a las que antes hicimos referencia.

Para poder calcular la superficie total necesaria, tenemos que tener un cuenta las siguientes superficies:

1. Superficie estática (S_E): espacio físico que necesitan las maquinas y puestos de trabajo.
2. Superficie de gravitación (S_G): para que los operarios desarrollen su trabajo y los materiales y herramientas puedan ser situados (S_G = S_E n , donde n es el número de lados accesibles de las máquinas al trabajo).
3. Superficie de evolución (Sv): espacio suficiente para permitir los recorridos de materiales y operarios (Sv = (S_G + S_E) k, donde k es un coeficiente que varía entre 0.05 y 3, según el tipo de industria).
4. Superficie total necesaria (S_T) de un departamento o sección:  S_T = S_E + S_G + Sv

En cuanto al espacio disponible, en principio bastará con conocer cuál es la superficie total de la planta para, en una primera aproximación, cuadricularla y estimar la disponibilidad para cada sección.

Desarrollo de un plan de bloque

Una vez determinado el tamaño de las secciones habrá que proceder a su ordenación dentro de la estructura existente o a determinar la forma deseada que da lugar a la construcción de la planta que haya de englobarlas. Esta fase de distribución presenta un número extremadamente elevado de posibles soluciones de forma que, en la inmensa mayoría de las ocasiones, se llega a la determinación de una buena solución que alcance los objetivos fijados y cumpla en lo posible las restricciones impuestas, pero sin llegar a determinarse la solución óptima.

1. Criterios cuantitativos: El coste del transporte. Se trata de minimizar el coste de desplazamiento de materiales entre secciones.
2. Criterios cualitativos: Las prioridades de cercanía. La técnica comúnmente aplicada es el SLP (Systematic Layout Planning).

Distribución detallada

La ordenación de los equipos y máquinas dentro de cada departamento, obteniéndose una distribución detallada de las instalaciones y todos sus elementos.