Dimensionamiento de una bodega de almacenamiento
El diseño del almacén es un factor clave en la configuración de los sistemas logísticos, ya que promueve la gestión oportuna de materiales, productos intermedios o finales, los cuales permiten mejorar el tiempo, costo y nivel de servicio al cliente.
Uno de los objetivos de la gestión del almacén es hacer más eficientes los procesos logísticos, pues la edificación
de un nuevo centro de almacenamiento requiere de una alta inversión; por esta razón, un almacén que presente la máxima utilización de los espacios, flujos de materiales claros y rápidos puede proporcionar un capital menos exigente. Además, una combinación apropiada de almacenamiento, manipulación de materiales y selección de pedidos puede reducir los tiempos de ciclo, aumentar la visibilidad del inventario y reducir los costos de su mantenimiento.
El diseño del almacén es un proceso complejo, requiere de expertos que ayuden a definir métodos para organizar e integrar su configuración. Es claro que este nivel de integración aun no existe, ya que los avances en el tema han sido orientados a resolver aspectos de diseño de almacenes de manera independiente.
Se ha identificado que la gestión del almacén ha sido objeto de investigación por más de dos décadas, durante estas se han obtenido resultados asociados a la aplicación y modelamiento de técnicas cuantitativas, específicamente métodos analíticos, heurísticos, metaheurísticos, simulación discreta o continua y el diseño de experimentos; sin embargo, se identifica que el tema de dimensionamiento como tal es una de las áreas de conocimiento que ha
presentado menos investigaciones y que, hasta el momento, no se cuenta con un método de dimensionamiento de almacenes a partir del plan de requerimiento de materiales.
La configuración de flujo de material se considera como un parámetro para tener en cuenta en el diseño del almacén, puesto que establece la ubicación de los muelles de recepción y distribución.
Existen tres configuraciones genéricas de flujo: I-Shaped (flow-type), U-Shaped y L-Shaped, en la Figura se presentan las características de cada tipo de configuración de flujo en un almacén.
2. Método para el dimensionamiento del Almacén
El método de dimensionamiento del almacén propuesto en la figura consta de dos fases. En la primera fase se observa la integración de dos grandes áreas operacionales de la organización: el área de producción y el área del almacenamiento. Es necesario contar con una continua retroalimentación para lograr una sincronización en el flujo de material, asimismo, suministrar información de variables y parámetros que se requieren para el desarrollo del método que se está presentando.
2.1 Fase I: Identificación de variables y parámetros
2.1.1. Variables y parámetros generados por el plan de producción.
En el caso del primer grupo de datos, el plan de requerimiento de materiales (MRP) juega un papel muy importante para caracterizar los flujos de abastecimiento (entradas y salidas del sistema).
El funcionamiento del MRP consiste en la identificación de variables tal como requerimiento bruto, el inventario inicial, el stock seguridad, las necesidades netas, la liberación de órdenes planificadas y la recepción de estas; previamente, el plan maestro de producción (MPS) determina la cantidad de productos finales que se pueden fabricar, convirtiéndose en un requerimiento bruto del MRP, además de las restricciones de capacidad del sistema.
2.1.2. Variables y parámetros necesarios para el modelo de dimensionamiento del almacén
La Tabla II y la Tabla III relacionan las parámetros y variables que utiliza el modelo de dimensionamiento.
En la ecuación se presenta el modelo inicial que permite dimensionar el número de compuertas que integran la zona de recepción o envío.
A continuación se presentan las ecuaciones que permiten calcular el número de espacios de almacenamiento (ecuaciones (2) y (3)) para determinar la distancia del almacén sobre el eje X (ancho) y sobre el eje Y (largo), con los cuales se puede obtener a su vez el área del almacén en la que incluye el área de pasillos para el desplazamiento del material.
Al momento de diseñar el plano arquitectónico del almacén, se puede presentar la situación de que los resultados calculados mediante las ecuaciones anteriores no coincidan con las respectivas cotas del plano, es decir, si el resultado del cálculo de número de espacios de almacenamiento en el eje X (nx) es un número par, las dimensiones de la cota y la distancia calculada del almacén sobre el eje X (Lx) van a coincidir. En el caso contrario, donde el resultado nx es un numero impar, se modifica la ecuación (4) a la expresión matemática que se relaciona en la ecuación (6).
2.2. Fase II: Dimensionamiento integral del almacén
La segunda fase del método de dimensionamiento está compuesta a su vez por cinco etapas que culminan en el dimensionamiento integral del almacén, en las que se integran los datos obtenidos durante la fase anterior. Las características de cada una de las etapas se presentan a continuación.
La primera etapa: “relación de variables y parámetros” considera la información recolectada en la primera fase para identificar los datos de entrada que son necesarios en el modelo de dimensionamiento, específicamente el inventario registrado en el MRP es una variable de entrada que determina la cantidad de unidades que se almacena a lo largo de un periodo.
La segunda etapa: “cálculo de compuertas de recepción y envío”, mediante la aplicación de la ecuación (1), determina las características dimensionales de los muelles de carga y descarga (Tabla II); los parámetros que intervienen en esta etapa son capacidad del medio de transporte, tiempo estándar de carga y descarga y los tiempos disponibles para estas operaciones que normalmente son definidos bajo las condiciones logísticas de la empresa.
La tercera etapa: “cálculo de espacios de almacenamiento”, mediante la aplicación de las ecuaciones (2) y (3), determina el número de slots en el eje X y Y (Tabla III), donde el número máximo de unidades de carga es una variable de entrada. Los parámetros que intervienen en esta etapa son de tipo estantería, dimensiones de la unidad de carga y dimensiones para la nave central y lateral del almacén.
La cuarta etapa: “cálculo área de almacenamiento”, utilizando las ecuaciones (4), (5) o (6), determina la distancia del almacén en el eje X y Y (Tabla III). Una vez calculada la distancia, se obtiene el área del almacén mediante el producto de los dos resultados anteriormente calculados.
La quinta etapa: “dimensionamiento integral del almacén” se reúnen los resultados obtenidos en la segunda y cuarta etapa para agrupar en un área general el dimensionamiento del almacén.
3. Resultados del caso de aplicación de método de dimensionamiento
El método de dimensionamiento se aplicó a una empresa que abastece poliuretano liquido en sector de construcción con productos para acabados internos y sellantes. Los componentes de este producto se almacenan en diferentes presentaciones de acuerdo con las condiciones de abastecimiento (Figura 4).
3.1. Fase 1: identificación de variables y parámetros
En la Tabla IV se presentan los resultados finales del MRP de las variables requerimiento bruto, inventario final,
recepción planeada para el producto terminado y algunas materias primas, las cuales determinan el plan de recepción y almacenamiento en todos los componentes, así como la respectiva distribución para el producto terminado.
Adicionalmente, la empresa presentó las siguientes especificaciones para la definición de los parámetros del modelo de dimensionamiento (Tabla V).
3.2. Fase 2: relación de variables y parámetros (etapa 1)
Se totalizaron las unidades en inventario final para cada producto y material, para obtener equivalencia a Isopallet como unidad de carga. El número máximo de unidades de carga que serán almacenados determina el “plan de almacenamiento” y sus resultados se presentan en la Tabla VIII.
3.3. Fase 2: cálculo número de compuertas (etapa 2)
Para el cálculo del número de compuertas se tiene en cuenta la configuración de flujo. En este caso se evaluarán las cuatro opciones de acuerdo con la Figura 1, los resultados obtenidos se presentan en la Tabla IX.
3.4. Fase 2: Cálculo de espacios de almacenamiento (etapa 3)
Los espacios necesarios de almacenamiento (slots) determinan la capacidad total de almacenamiento, el cálculo de estos se obtiene mediante la aplicación de la ecuación (2) y (3). Los resultados obtenidos integran decimales que deben ser aproximados. En este caso, el diseñador debe ajustar al máximo o al mínimo dependiendo de la capacidad de almacenamiento que desee, es decir, evitar sub dimensionamiento o sobredimensionamiento del almacén de acuerdo con las tendencias de demanda de los productos. Para el cálculo de la capacidad de almacenamiento se aplica la ecuación (7) en la que interviene los slots en los tres ejes X-Y-Z.
En la ecuación (7), la variable nz va a depender del tipo de estantería a utilizar, ya que su nivel de altura (slots en el eje z) modificaría la capacidad de almacenamiento, así como el área necesaria. A partir de lo anterior, el proceso de ajuste máximo – mínimo así como la determinación de los niveles de altura de almacenamiento, establecerán el número de slots en eje X e Y . La Tabla X presenta el proceso de ajuste o aproximación de acuerdo con la capacidad necesaria (359 slot) identificada en la Tabla VII, teniendo en cuenta además la variación de uno a cinco niveles de altura.
En la Tabla XI se presentan los resultados finales que establecen la configuración seleccionada de almacenamiento para cada nivel nz.
Fase 2: etapa 4 cálculo área de almacenamiento
El área del almacén se considera un resultado muy importante para definir cuánto espacio se requiere para su construcción. Este resultado depende de la longitud del almacén en el eje X y Y, para ello se aplican las ecuaciones (5), (6) y (7). Las aéreas obtenidas para cada uno de los niveles de altura experimentados se presentan en la Tabla XII.
Fase 2: etapa 5 dimensionamiento integral del almacén
La información presentada en la Tabla XIII se clasifica en tres conjuntos de resultados. El primero de ellos “variables y parámetros”, relaciona las especificaciones de entrada presentadas en la Tabla V. Esta información es identificada en la primera fase del método de dimensionamiento. Por otra parte, se integra los resultados obtenidos a partir del MRP como lo es el movimiento promedio de materiales para carga y descarga, así como la capacidad necesaria de almacenamiento, correspondientes a la segunda fase, primera etapa respectivamente.
El segundo conjunto de resultados “dimensionamiento” presenta los datos obtenidos en la segunda fase, segunda, tercera y cuarta etapa, en la que se resume el número de compuertas para recepción y envío, el número de espacios, capacidad, utilización y área necesaria de la zona de almacenamiento.
Finalmente, el tercer conjunto “layout” incluye los resultados obtenidos a partir de la aplicación de la quinta etapa “dimensionamiento integral” que parametrizan las opciones de dimensionamiento del almacén. Para este caso se presentan cuatro diseños: I Shaped flow (A), L Shaped flow (B), U Shaped flow con muelles independientes (C) y U shaped flow con muelles compartidos (D), presentando así opciones de implementación que se ajusten a posibles restricciones de espacio o de flujo.
5. Conclusiones
De acuerdo con los resultados del caso de estudio, se puede concluir que el método es funcional en la organización, pues permite evaluar opciones de dimensionamiento que transcienden en decisiones de gran importancia como lo es la capacidad operativa de la empresa.
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