DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

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1 Escuela de Estudios Industriales y Empresariales Ingeniería Industrial Facultad de Ingenierías Físico-Mecánicas CONSTRUIMOS FUTURO DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS 2 TEORÍA DE LOCALIZACIÓN Ingeniería Industrial 1

2 3 TEORÍA DE LOCALIZACIÓN OBJETIVOS Definir la importancia de las decisiones estratégicas a nivel de ubicación geográfica de instalaciones físicas para la generación de valor agregado. Analizar los factores que afectan las decisiones de localización. Estudiar algunos métodos usados para la solución del problema de localización. TEORÍA DE LOCALIZACIÓN ALGO DE HISTORIA: Von Thünen: El estado aislado (1826). J. Wolpert: Modelos comportamentales en la localización de la actividad agraria (1964). Henshal: equilibrio espacial Von Neumman: Juegos Hägerstrand: Difusión Alfred Weber: Localización industrial isodapana- Min{Ct} Christaller: distribución de centros comerciales en jerarquías Escalonadas Rolph (1929), Proudfoot (1937) y Ratcliff (1949): comercio minorista intraurbano B. Berry y Garrison (1958): teoría de las actividades terciarias Rushton: organización de los lugares centrales a lo largo de un continuo Walter Isard: Costos de transporte 4 2

3 5 LOCALIZACION DE LA PLANTA Preguntas frecuentes: 1. Qué tipo de instalaciones se necesitan? 2. Qué tamaño han de tener? 3. Dónde deben estar ubicadas? 4. Cuál debe ser la distribución interna de los elementos? Son decisiones de tipo estratégico. Una buena selección puede contribuir a la realización de los objetivos empresariales, mientras que una localización desacertada puede conllevar un desempeño inadecuado de las operaciones. PROBLEMA DE LOCALIZACIÓN: CAUSAS 6 Ampliación de capacidad para atender crecientes mercados. Ampliar las instalaciones ya existentes en un emplazamiento determinado, o crear nuevas instalaciones en algún otro sitio. Introducción de nuevos productos o servicios. Contracción de la demanda, que puede requerir el cierre de instalaciones o/y la reubicación de las operaciones; o cambios en la localización de la demanda. Agotamiento de las fuentes de abastecimiento de materias primas también puede ser causa de la relocalización de las operaciones. Obsolescencia de por el transcurso del tiempo o por la aparición de nuevas tecnologías, que se traduce a menudo en la creación de una nueva planta más moderna en algún otro lugar. Presión de la competencia, que, para aumentar el nivel de servicio ofrecido, puede llevar a la creación de más instalaciones o a la relocalización de algunas existentes. Cambios en otros recursos, como la mano de obra o los componentes subcontratados, o en las condiciones políticas o económicas de una región. Fusiones y adquisiciones entre empresas. 3

4 DECISIONES DE LOCALIZACIÓN Bucaramanga 8 UBICACIÓN DE INSTALACIONES ENTRADAS Valores paramétricos MODELO CRITERIOS ALGORITMO SALIDAS Decisión. Medidas de eficacia ENFOQUE DE PROYECTO Parámetros Factores - variables Criterios de evaluación ENFOQUE CUANTITATIVO Trayectorias Costos Restricciones Modelo / criterio 4

5 918 FACTORES PARA DEFINIR EL MODELO: Región factible N. Variables Trayectoria Relación Costo - distancia PROBLEMAS TÍPICOS DE UBICACIÓN: 1) UBICAR 1 SOLO ELEMENTO VARIABLES DE ENTRADA * DEMANDA * UBICACIÓN DE LOS CLIENTES 2) UBICAR 1 a 1 VARIOS ELEMENTOS 3) UBICAR SIMULTANEO VARIOS ELEMENTOS DE DIFERENTE TIPO 10 LOCALIZACIÓN CONTINUA - UNIDIMENSIONAL - TRAYECTORIA RECTILÍNEA -RELACIÓN LINEAL COSTO DISTANCIA MODELO: Minimizar, Minimizar 5

6 LOCALIZACIÓN CONTINUA - UNIDIMENSIONAL - TRAYECTORIA RECTILÍNEA -RELACIÓN LINEAL COSTO DISTANCIA Dónde recomendaría (coordenada) ubicar una plataforma de distribución que despacha a los clientes ubicados sobre una vía, en las coordenadas presentadas en la siguiente tabla, si se desea minimizar el costo total del sistema de distribución?. 11 CLIENTE X CONSUMO (Tn/semana) UBICACIÓN CONTINUA DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA RECTILÍNEA, RELACIÓN CUADRÁTICA COSTO DISTANCIA Función objetivo: Minimizar Por se una cuadrática para encontrar el óptimo se deriva, obteniéndose: 6

7 13 UBICACIÓN CONTINUA DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA RECTILÍNEA, RELACIÓN CUADRÁTICA COSTO DISTANCIA Dónde recomendaría (coordenada) ubicar una plataforma de distribución que despacha a los clientes ubicados sobre una vía, en las coordenadas presentadas en la siguiente tabla, si se desea minimizar el costo total del sistema de distribución?. CLIENTE X CONSUMO (Tn/semana) Tipos de trayectorias BIDIMENSIONAL 14 Rectangular Ejemplo: Montacargas que realiza trayectos rectilíneos en la planta Euclideana o rectilínea Ejemplo:Un segmento de banda transportadora recta que comunica dos estaciones. Trayectoria de flujo Ejemplo: Un vehículo con sistema de manejo automático, un vehículo siguiendo la red de la trayectoria de transporte. Relación costo - distancia Lineal El costo se incrementa linealmente con la distancia Cuadrática El costo se incrementa con el cuadrado de la distancia 7

8 15 BIDIMENSIONAL UBICACIÓN DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA RECTANGULAR, RELACIÓN LINEAL C-D, Ubicación de la planta nueva, Ubicación de una planta existente, donde 1,2,.. = ponderación asociada con el viaje entre la planta nueva y la existente, =Distancia entre la planta nueva y la planta existente Objetivo: Minimizar, Entonces : Minimizar 16 BIDIMENSIONAL UBICACIÓN DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA RECTANGULAR, RELACIÓN LINEAL C-D Ejemplo: Ubicar un elemento de servicio que presta soporte a cinco máquinas diferentes. Las coordenadas y demandas se presentan en la siguiente tabla máquina ai bi wi

9 17 BIDIMENSIONAL UBICACIÓN DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA EUCLIDIANA, RELACIÓN CUADRÁTICA C-D El costo es proporcional al cuadrado de la distancia recorrida. Función objetivo:, Optimizando: 18 BIDIMENSIONAL UBICACIÓN DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA EUCLIDIANA, RELACIÓN CUADRÁTICA C-D Ejercicio: máquina ai bi wi

10 19 BIDIMENSIONAL UBICACIÓN DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA EUCLIDIANA, RELACIÓN LINEAL C-D, BIDIMENSIONAL UBICACIÓN DE UNA PLANTA CON TRAYECTORIA RECTANGULAR, RELACIÓN CUADRÁTICA C-D, 20 MODELOS DE LOCALIZACIÓN CONTINUA Relación costo - distancia Lineal Cuadrática Euclidiana/rectilínea trayectoría Rectangular 10

11 21 MODELOS DE LOCALIZACIÓN CONTINUA UNIDIMENSIONAL BIDIMENSIONAL trayectoría Euclidiana/rectilínea Rectangular Relación costo - distancia Lineal Cuadrática Mediana simple Centroide en x o en y simulación mét. Computac (solver) mét. Mat (derivar) Centroide (x,y) Mediana simple solver, cálculos mat. Simulación Mét. Computac 22 Casos especiales. Una compañía productora de combustible desea ubicar una instalación intermedia holding entre su refinería principal (ubicada en la coordenada 325,75) y sus principales distribuidores. En la tabla siguiente se encuentra la información de coordenadas y ubicación de los distribuidores, así como la cantidad de combustible despachado. (Usar método de centroide) Chase, Aquilano, Jacobs 8ª ed. P 357 DISTRIBUIDOR Xi Yi Di Distr Distr Distr Distr cuándo agregar origen de la unidad de carga? Caso CEDI s 11

12 LOCALIZACIÓN DISCRETA Caso1. Discretización por vectores independientes. 23 X: [x 1, x 2,, x p ] Y: [y 1, y 2,, y q ] y 3 y 2 y 1 x 1 x 2 x p Caso2. Discretización por pares coordenados. [XY]: [x 1 y 1, x 2 y 2,, x p y q ] (x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) (x 4, y 4 ) (x 3, y 3 ) 24 BIDIMENSIONAL VARIAS INSTALACIÓNES Las dos variaciones más importantes son las siguientes: Varias instalaciones del mismo tipo: Los clientes se dividen de tal manera que cada cliente es atendido sólo por una de las instalaciones nuevas. Varias instalaciones de distintos tipos: Cada tipo tiene demanda independiente por parte de los clientes actuales. Además, también puede haber demanda entre las nuevas instalaciones. 12

13 25 LOCALIZACIÓN DE VARIAS INSTALACIONES DEL MISMO TIPO Caso continuo MÉTODO DE COMBINACIÓN POR COBERTURA Y ABARCAMIENTO Ubicar dos plantas que atienden las necesidades de cuatro clientes ubicados en las coordenadas y con las demandas presentadas en la siguiente tabla. CLIENTEi Xi Yi Di LOCALIZACIÓN DE VARIAS INSTALACIONES DEL MISMO TIPO Caso discreto MÉTODO HEURÍSTICO DE ARDALAN Útil cuando se desean ubicar una o más instalaciones de un cierto número de opciones. Supuesto: Capacidad ilimitada Ejemplo: UBICACIÓN DE DOS CLÍNICAS Desde el barrio Millas a la clínica A B C D Población barrio (miles) Ponderación relativa A ,1 B ,4 C ,7 D 9, ,0 13

14 27 Pasos 1. Hallar la matriz de costo - Multiplicar los datos por casilla (distancia, población y ponderación) 2. Obtener el costo total por columna 3. Escoger la ubicación que implique menor costo. Desde el barrio Millas a la clínica A B C D A B 123, ,4 C D Totales 349, ,4 Primera ubicación que minimiza el costo: C 28 Para seleccionar la segunda mejor opción: 4. Encada fila compareelcostode la localizaciónelegida (C)ylaque seencuentreen la casilla. Si el costo de la casilla es menor se deja el mismo, si es mayor se coloca el de la localización previamente elegida. 5. Calcule de nuevo totales de columnas y seleccione el segundo menor valor. 6. Si desea elegir una tercera instalación, repita el proceso desde el punto 4. Desde el barrio Millas a la clínica A B C D A B ,4 C D Totales ,4 Conclusión: Las dos clínicas se deben ubicar en los barrios C y D 14

15 29 LOCALIZACIÓN DE VARIAS INSTALACIONES DEL MISMO TIPO Caso discreto MÉTODO DE LA FUERZA BRUTA Calcular el costo total para todas las combinaciones posibles De cuántas maneras se puede hacer?!!! K = Número de instalaciones a ubicar M = Cantidad de lugares disponibles. Ej: Se deben escoger dos lugares Cliente Tiempo al lugar Demanda A B C D E !!! = 10 Pasos 1. Se calcula el costo total de asignar toda la demanda a un cliente Cliente Tiempo al lugar A B C D E Formular todas las (M/K) combinaciones posibles 30 Pares de lugares (combinaciones) Clientes 1 & 2 1 & 3 1 & 4 1 & 5 2 & 3 2 & 4 2 & 5 3 & 4 3 & 5 4 & 5 A B C D E Total Seleccionar el costo total mínimo de las combinaciones La solución es ubicar las máquinas en los lugares 3 y 4. 15

16 31 LOCALIZACIÓN DE VARIAS INSTALACIONES DEL DIFERENTE TIPO TRAYECTORIA RECTANGULAR RELACIÓN LINEAL C-D Demandas independientes, y si existe relación entre las instalaciones a ubicar., Ubicación de la nueva instalación j. j = 1,2,3.. n, Ubicación de una planta existente, donde 1,2,.. = Peso asociado de viajar entre la nueva instalación j y la instalación existente = Peso asociado de viajar entre la nueva instalación j y la nueva instalación k, Distancia entre la instalación nueva j y la planta existente, = Distancia entre las nuevas instalaciones j y k Ct=,,..,,.. Minimizar,,.. Minimizar,,.. 32 CASO CONTINUO MÉTODO DE LA MEDIANA SIMPLE Coordenadas Cantidad de viajes Máquina x y inst. 1 inst F1 a1 b1-9 F2 a2 b2 9-16

17 33 Primera iteración, instalación 1, sin considerar la 2 Viajes Acumulado viajes Máquina x inst Viajes Acumulado viajes Máquina y inst Primera iteración, instalación 2 considerando la 1 Viajes Acumulado viajes Máquina x inst F Viajes Acumulado viajes Máquina y inst F Dado que en la primera iteración de la instalación 1 no se tuvo en cuenta la instalación 2, se vuelve a ubicar considerando la solución para 2. Segunda iteración, instalación 1 34 Viajes Máquina x inst. 1 Acumulado viajes F Viajes Máquina y inst. 1 Acumulado viajes F Segunda iteración, instalación 2 Viajes Máquina x inst. 2 Acumulado viajes F Viajes Máquina y inst. 2 Acumulado viajes F

18 35 LOCALIZACIÓN DE VARIAS INSTALACIONES DEL DIFERENTE TIPO TRAYECTORIA EUCLIDIANA RELACIÓN CUADRÁTICA C-D Es una extensión del problema de centro de gravedad pero para múltiples instalaciones., 36 Ejercicio coordenadas MÁQUINA i ai bi w1i w2i , : Resolviendo el sistema de ecuaciones: Realizar:, :

19 37 Por computadora con solver: coordenadas MÁQUINA i ai bi (x1-ai)2 (y1-bi)2 (x2-ai)2 (y2-bi)2 w1i w2i ,25 3,83 576,00 91, ,25 142,96 81,00 382, ,25 325,57 1,00 108, ,25 9,26 256,00 20, x1 13,50 y1 11,96 Función objetivo 9650,2 x2 24,00 y2 19,57 (x1-x2)2 (y1-y2)2 v12 110,25 57,89 12 PROCESO SISTEMÁTICO PARA LA EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE LOCALIZACIÓN 38 PARAMETROS Negocio Clientes Insumos Recursos Distribución Restricciones ALTERNATIVAS Necesidad Conveniencia Criterios generales SELECCION Económicos Culturales Ambientales Políticos De mercado De recursos Recolección y análisis de información FACTORES Establecer importancia relativa Definir criterios y escalas de evaluación Unificar escalas MODELO DE EVALUACION DECISIÓN Y DOCUMENTACION 19

20 39 PARÁMETROS: Mínimos requerimientos para el funcionamiento, sin los cuales una alternativa de localización no puede ser considerada dentro del conjunto factible. FACTORES: Elementos que permiten comparar las alternativas que se consideran dentro del conjunto factible. Permiten discriminar. 40 PARÁMETROS / FACTORES GENERALES A CONSIDERAR 1. FUENTES DE ABASTECIMIENTO Por la necesidad de asegurarse el abastecimiento. Productos o insumos perecederos (tiempo) Por razones de transporte (Entradas Vs. Salidas) - Costos. 2. LOS MERCADOS Costos, Servicio, Obsolescencia, competencia. 3. LOS MEDIOS DE TRANSPORTE Costos, disponibilidad, calidad, servicio. 3. FUERZA LABORAL Costos, disponibilidad, competencias 4. SERVICIOS BÁSICOS (públicos) Costos, disponibilidad, Calidad 5. CALIDAD DE VIDA Educación, costo de la vida, ofertas culturales y de ocio, delincuencia - criminalidad, sanidad adecuada, transporte público, clima,. 20

21 41 PARÁMETROS / FACTORES GENERALES A CONSIDERAR 6. LAS CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS DE LA ZONA Adecuadas a los requerimientos del proceso, o características de las operaciones. Costos de acondicionamiento. 7. CONTEXTO LEGAL / JURÍDICO Normas comunitarias, nacionales, regionales, locales. Restricciones, condiciones. P.O.T. 8. MARCO TRIBUTARIO Costo, Estabilidad, Claridad, Favorabilidad. 9. ACEPTACIÓN - actitud Actitud frente al tipo de empresa y operaciones 10.Condiciones Políticas, aspectos sociales, demográficos, lengua, cultura, moneda, etc.. DEFINICIÓN DE FACTORES (EJEMPLO) 42 IMPACTO AMBIENTAL: Se entiende como las consecuencias negativas que podría generar la instalación de la planta y la ejecución de su labor productiva sobre le medio ambiente y la comunidad INSIGNIFICANTE: Leve impacto visual, escaso flujo de personas en la zona de influencia. No se presentan olores ofensivos, gases ni desechos contaminantes. BAJO: Leve impacto visual, escaso flujo de personas en la zona de influencia. Presencia de malos olores en el ambiente esporádicamente, no hay desechos contaminantes MODERADO: Alto impacto visual, flujo considerable de personas en el área de influencia, presencia de olores y desechos contaminantes esporádicamente. FUERTE: Alto impacto visual, excesivo flujo de personal y clientes en la zona de influencia. Presencia de desechos y olores periódicamente. 21

22 DEFINICIÓN DE FACTORES (EJEMPLO) 43 NIVELES SALARIALES DE MANO DE OBRA CALIFICADA: Se trata de evaluar el nivel de ingreso promedio de las personas, con las habilidades necesarias para llevar a acabo las labores operativas del proceso de producción. ALTOS: La mano de obra calificada tiene un costo superior al promedio normal, debido a la poca oferta. PROMEDIO: Niveles salariales de la mano de obra calificada con valores cercanos al promedio BAJOS: Niveles salariales por debajo del promedio. 44 MATRIZ PARA ESTABLECER CORRELACIONES A NOMBRE 1 N O M B R E 2 A B C D E F G H I J K L M N T O T A L P O R C E N T A J E B C D E F G H I J K L M 22

23 45 INFLUENCIA X X ZONA DE PODER Influencia Dependencia ZONA SUELTA Influencia Dependencia ZONA DE CONFLICTO Influencia Dependencia ZONA DE SALIDA Influencia Dependencia DEPENDENCIA NOMBRE DEL PROCESO: 46 EQUIPO O PERSONA QUE ELABORO: FECHA: DECIS. FINAL A B C D E F G H LISTADO DE ASUNTOS A COMPARAR Problemas, Causas, Alternativas, Factores A B C D E F G H TOT. PRIOR. A B C D E F G H 23

24 Comparación de multicriterio para la localización de una planta Diferentes escalas de Valoración 47 Factores Alternativas Inversión Costo anual de explotación Impacto ambiental Comunicaciones A Insignificante Autopista B Moderado C Fuerte D Bajo Autopista Aeropuerto Int. Puerto Ferrocarril Carretera Autopista Aeropuerto UNIFORMIDAD DE LAS ESCALAS 48 FACTORES DE INVERSIÓN: Une vez obtenida la información de cada alternativa, dar mayor calificación (100) a la alternativa que presente menor cifra, cero (0) a la de mayor inversión y asignar a las demás alternativas los puntos que resulten de la interpolación. VENTAS ESTIMADAS POR MES: De acuerdo a los resultados de la investigación, dar mayor calificación (100) a la alternativa que presente mejores resultados, cero (0) a la de menor resultado y asignar a las demás alternativas los puntos que resulten de la interpolación. 24

25 49 UNIFORMIDAD DE LAS ESCALAS IMPACTO AMBIENTAL: COMUNICACIONES: NIVEL PTOS INFRAESTRUCTURA Nulo 100 Insignificante 75 Bajo 50 Moderado 25 Fuerte 0 PTOS. Autopista 40 Aeropuerto 20 Ferrocarril 15 carretera 15 Puerto 10 Comparación de multicriterio para la localización de una planta Escalas de Valoración Uniformes 50 Factores Alternativas Inversión Costo anual de explotación Impacto ambiental Comunicación A B C D

26 LOCALIZACIÓN DE SERVICIOS 51 Producción y consumo generalmente tienen lugar en forma simultánea Los transportes son difíciles o imposibles Cerca del consumidor Dispersión en unidades muy pequeñas Difícil obtención de economías de escala Difícil aplicación de técnicas de organización Posibilidad de utilizar intermediación Diferencia Clave 52 Domicilios Vs. Desplazamiento del cliente (costo de los desplazamientos). Tipo de contacto con el consumidor. (Visibilidad, Tráfico, Transporte público, Parqueaderos...) Servicios públicos y privados (Utilidad Vs. Utilización - cobertura) 26

27 FIN miércoles, 25 de julio de 2012 CONSTRUIMOS FUTURO Escuela de Estudios Industriales y Empresariales Ingeniería Industrial Facultad de Ingenierías Físico-Mecánicas CONSTRUIMOS FUTURO 27