Diseño de Instalaciones de Manufactura y Manejo de Materiales

527 Pages·2006·11.48 MB·Spanish

by  Fred E. Meyers

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Diseño de
instalaciones de manufactura
y manejo de materiales
TERCERA EDICIÓN
Fred E. Meyers
Matthew P. Stephens
TRADUCCIÓN
Javier Enríquez Brito
Traductor profesional
Revisión técnica
Guillermo Haaz Díaz
Profesor
Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas
División de Ingeniería y Arquitectura
Tecnológico de Monterrey
Campus Estado de México
Diego Adiel Sandoval Chávez
Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez
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MEYERS, FRED E. y
STEPHENS, MATTHEWP.
Diseño de instalaciones de manufactura y manejo
de materiales
PEARSON EDUCACIÓN, México, 2006
ISBN: 970-26-0749-3
Área: Ingeniería
Formato: 18.5 ×23.5 cm Páginas: 528
Authorized translation from the English language edition, entitled Manufacturing Facilities Design and Material Handling by
Fred E. Meyersand Matthew P. Stephens, published by Pearson Education, Inc., publishing as PRENTICE HALLINC. Copyright
©2005. All rights reserved.
ISBN 0131125354
Traducción autorizada de la edición en idioma inglés, titulada Manufacturing Facilities Design and Material Handlingpor Fred E.
Meyers y Matthew P. Stephens, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como PRENTICE-HALL INC. Copyright
©2005. Todos los derechos reservados.
Esta edición en español es la única autorizada.
Edición en español Edición en inglés
Editor: Pablo Miguel Guerrero Rosas Editor in Chief: Stephen Helba
e-mail: [email protected] Executive Editor: Debbie Yarnell
Supervisor de desarrollo: Felipe Hernández Carrasco Associate Editor: Kimberly Yehle
Editorial Assistant: Jonathan Tenthoff
Supervisor de producción: Enrique Trejo Hernández
Production Editor: Louise N.Sette
Production Supervision: Carlisle Publishers
TERCERAEDICIÓN, 2006
Services
Design Coordinator: Diane Ernsberger
D.R. ©2006 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Cover Designer: Linda Sorrels-Smith
Atlacomulco Núm. 500-5°piso Production Manager: Matt Ottenweller
Col. Industrial Atoto Marketing Manager: Jimmy Stephens
53519, Naucalpan de Juárez, Edo. de México
E- mail: [email protected]
Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.
Reg. Núm. 1031.
Prentice Halles una marca registrada de Pearson Educación de México. S.A. de C.V.
Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse
o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio,
sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro,
sin permiso previo por escrito del editor.
El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del
editor o de sus representantes.
ISBN 970-26-0749-3
Impreso en México. Printed in Mexico.
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Prefacio
La tercera edición de Diseño de instalaciones industriales y manejo de materialessigue el mismo
enfoque práctico para la planeación de instalaciones que tuvieron las ediciones anteriores.
De manera que, con el mismo enfoque sistémico, el libro se amplió en el importante tema
de la manufactura esbelta. Además de incluir un conjunto amplio de preguntas y proble-
mas para análisis al final de cada capítulo, se agregó un caso de estudio exhaustivo, cuya for-
ma es la de “un proyecto en curso”, el cual, de forma continua, se presenta al final de los
capítulos pertinentes con la finalidad de hacer referencia al tema en cuestión, y brindar un
ejemplo completo y práctico acerca de cómo poner en práctica el material que se expone
en el texto.
Las metas de este libro de texto orientado a proyectos, sobre diseño de instalaciones y
manejo de materiales, son ofrecer a los lectores y profesionales un recurso práctico, que
describa las técnicas y los procedimientos para desarrollar una distribución eficaz de las ins-
talaciones, y presentar algunas de las herramientas más modernas, como la simulación por
computadora.
Este libro de cómo hacerguía al lector por el conjunto, el análisis y el desarrollo de los
datos vitales y necesarios para diseñar un sembrado1funcional de la planta. Nuestro enfo-
que sistemático y metódico permite que el lector novato aprenda paso a paso. No obstante,
el libro se estructuró de manera que también puedan usarlo como guía y referencia útil los
planeadores más experimentados .
Los antecedentes de matemáticas y requerimientos para esta obra se conservaron de
manera intencional en el nivel de álgebra de bachillerato. Aunque los análisis cuantitativos
y el manejo numérico son muy importantes para planear instalaciones eficaces, es factible
ir desarrollando esta capacidad sin dificultar el proceso con procedimientos matemáticos
poco claros.
Para quienes planean instalaciones y otros profesionales de la manufactura y la tecno-
logía, resulta muy provechoso contar con cierta experiencia en el manejo de computado-
ras y con programas de diseño asistido por computadora (CAD). El texto analiza y pone én-
fasis en dichas técnicas.
En promedio una instalación de manufactura pasará por una redistribución una vez ca-
da 18 meses. Es más, la eficiencia, productividad y rentabilidad de una empresa específica
se correlacionan directamente con la eficiencia de su sembrado y de sus sistemas de mane-
jo de materiales. Así, las personas capacitadas en tales áreas tienen demanda y remunera-
ciones atractivas.
El diseño de la instalación y los sistemas de manejo de materiales inician con la reco-
lección de datos provenientes de distintos departamentos. El capítulo 2 describe las fuen-
tes y lo significativo de esa información. El departamento de marketing ofrece datos acerca
de los requerimientos de distintos consumidores, lo cual determina el volumen de la pro-
ducción y las diferentes capacidades de manufactura.
1Nota del traductor:En el lenguaje de la vida profesional se denomina sembradoal lugar que ocuparán, en un
terreno, las distintas construcciones.
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iv PREFACIO
El departamento de ingeniería del producto suministra planos y cotizaciones de mate-
riales, y ayuda en el cálculo de las necesidades de equipo. Las políticas de inventarios e in-
versión se determinan de acuerdo con las políticas administrativas, las cuales, a la vez, dic-
tan los requerimientos de espacio, las decisiones de fabricar o comprar, las fechas de inicio
de la producción, etcétera.
Entre los datos más básicos y fundamentales se encuentran principios de economía de
tiempos y movimientos, y estándares temporales. Con base en esta información se calculan
los requerimientos de maquinaria y de personal, se equilibran las líneas de ensamble y se
nivela la carga de trabajo en las células de manufactura. Se agregó el capítulo 3 para pre-
sentar al lector en los conceptos de movimiento y estudio de tiempos.
El capítulo 4 describe el desarrollo de las hojas de trayectoria, la secuencia de opera-
ciones, las gráficas de ensamble, el equilibrio de líneas de ensamble y el cálculo de la frac-
ción de equipo. También se incluyó el uso de la simulación por computadora. El capítulo 5
analiza el flujo de materiales para garantizar la colocación adecuada de las máquinas y los
departamentos, con la finalidad de minimizar los costos. En este capítulo se analizan siete
técnicas, así como el diseño y el análisis de flujo asistido por computadora.
El capítulo 6 describe el diagrama de relación de actividades y también explora la im-
portancia de las relaciones entre departamentos, personas, oficinas y servicios, así como el
efecto que tienen sobre el sembrado. La relación de actividades conduce a la creación del
diagrama de bloques adimensional.
El cálculo del espacio y las consideraciones ergonómicas son aspectos muy impor-
tantesy significativos en la planeación de instalaciones. El capítulo 7 estudia el diseño de
estaciones de trabajo, en tanto que el 8 cubre los requerimientos de espacio de los servicios
auxiliares. El capítulo 9 analiza las necesidades de espacio de los servicios para los em-
pleados, y el 12 examina las técnicas de distribución y los requerimientos de espacio para
las oficinas.
El diagrama de bloques adimensional, que se desarrolla en el capítulo 6, se utiliza co-
mo guía para la asignación de áreas, lo cual se estudia en el capítulo 13. El procedimiento
para asignar áreas da como resultado un diagrama de asignación de éstas. En este momen-
to se crean un plano parcelario y una distribución detallados. En el capítulo 14 se exponen
las múltiples técnicas que hay para construir distribuciones.
Muchas otras funciones también requieren espacio. Algunas áreas necesitan espacio
amplio, como, por ejemplo, el departamento de producción, las tiendas y las bodegas. El
análisis adecuado y el conocimiento de los criterios de diseño podrían ahorrar mucho es-
pacio y facilitar la eficiencia tanto del personal como del equipo. Otras funciones y espacios
que reclaman el estudio cuidadoso de quien planea las instalaciones son la recepción, los
embarques, la cafetería, la enfermería y las oficinas. La ubicación y el tamaño de cada acti-
vidad afectan la eficiencia operacional conjunta. Los capítulos 8, 9 y 12 están dedicados a
dichos temas.
Los sistemas de manejo de materiales se analizan en los capítulos 10 y 11. Se muestran
al lector conceptos novedosos y estimulantes sobre el manejo de materiales y sus equipos.
Se destaca el uso de la identificación y captura de datos automáticos (ICDA) y de las consi-
deraciones ergonómicas. Se invita al lector a integrar el manejo de materiales con otras fun-
ciones, con el objetivo de incrementar la productividad y la eficiencia.
El capítulo 15 se agregó para estudiar el concepto de simulación. Aquí se introduce al
lector a diferentes aplicaciones y al poder de la simulación por computadora, en el campo
de la planeación de instalaciones. Aquí se presentan al lector los paquetes de cómputo más
modernos para simular, y también se estudian casos particulares.
El capítulo 16 cubre la argumentación a favor de una distribución como parte del in-
forme de un proyecto y de su presentación oral, lo cual forma parte importante de cual-
quier trabajo.
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PREFACIO v
El diseño resultante de las instalaciones sólo es tan bueno como los datos, y el análisis
de éstos, en que se haya basado el plan. Es probable que nada afecte más la eficiencia y se-
guridad de las operaciones de una empresa que su distribución y sistema de manejo de ma-
teriales.
Este libro se pensó como un auxiliar de estudiantes y profesionales en el diseño de ins-
talaciones de manufactura eficientes. Los estudiantes deben elegir un producto sencillo
que tenga al menos diez partes, cada una de las cuales requiera cinco operaciones de ma-
nufactura, y trate de generar una distribución capaz de producir un mínimo de 1,000 uni-
dades por cada turno de ocho horas. El proyecto final debe ser un informe escrito con su
presentación oral. El caso de estudio “Proyecto en la práctica”, que se presenta al final de
la mayoría de los capítulos, tiene por objetivo auxiliar en dicho proceso.
Fred E. Meyers
Matthew P. Stephens
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Agradecimientos
Como alumno de Richard Muther y Jim Apple, he recibido mucha influencia de ellos. Sus
actitudes tienen un papel muy importante para mí. Debo agradecer al doctor Richard Ed-
wards, de la University of Kentucky, por su experiencia en ergonomía y su ayuda en la escri-
tura del capítulo 6.
Fred E. Meyers
Deseo expresar mi agradecimiento a los colegas y amigos cuya ayuda y guía generosas
hicieron una realidad de esta edición de Diseño de instalaciones industriales y manejo de ma-
teriales. En particular, me gustaría agradecer a Eric Freeman, David Kohrman, Rick Mila-
nowski, Keith Niechwiej, Jason Simpson y Joe Witkiewicz, por el esfuerzo que dedicaron
al desarrollar el proyecto Shade Tree Grill. También quiero dar las gracias a Mark Franco
por su experiencia en el área de ISO9000, y a Melissa Woods por su invaluable apoyo en
la investigación necesaria. El agradecimiento más especial es para ti, Christine, por tu
amor y ánimo.
Matthew P. Stephens
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Acerca de los autores
Fred E. Meyers, PE,es presidente de Fred Meyers and Associates, compañía consultora en
administración de la ingeniería industrial. El señor Meyers es ingeniero industrial registra-
do, miembro destacado del Institute of Industrial Engineers, y tiene 35 años de experien-
cia en su disciplina. Ha trabajado para Caterpillar Tractor Co., para la división aerospacial
de Boeing, Mattel Toy Co. y Times Mirror Corporation; para la división de Herramientas
Proto de Ingersol-Rand, y para la división del club de golf de Spaulding. Ejerció la docen-
cia durante 20 años en la Southern Illinois University-Carbondale, en su Colegio de Inge-
niería, al mismo tiempo que iniciaba y operaba su negocio de consultoría. Fue director de
investigación aplicada y profesor asociado. Como consultor, el señor Meyers ha trabajado
para más de 100 compañías, y ha sido responsable de la instalación de sistemas de incenti-
vos, sistemas de control del desempeño, distribuciones de planta y lanzamiento y sistemas
de estimación de costos de productos nuevos. Ha laborado en manufactura de equipo pe-
sado, industria aerospacial, productos de consumo, manufactura de aparatos, madera, con-
glomerados, papel, mezclado y empacado de aceites, muebles, herramientas, fibra de vidrio
y en muchas otras áreas. Esta variedad de actividades le ha dado una experiencia en la dis-
tribución de planta que sólo unas cuantas personas pueden igualar.
Fred E. Meyers ha enseñado la distribución de planta a más de 60 grupos, incluso a
ingenieros y administradores profesionales, personal sindicalizado y estudiantes universita-
rios. Ha impartido seminarios en la National Association of Industrial Technology, en
muchas plantas industriales, varias bases de la Fuerza Aérea y la Marina y sindicatos estadou-
nidenses. También escribió Motion and Time Study: For Lean Manufacturing (Prentice Hall,
1999).
Matthew P. Stephens, Ph. D., CQE, es catedrático del Departamento de Tecnología In-
dustrial de la Purdue University, donde imparte clases en posgrado y licenciatura sobre pla-
neación de instalaciones, control estadístico de la calidad y planeación de la producción. El
doctor Stephens posee títulos de licenciatura y posgrado de la Southern Illinois University
y de la University of Arkansas, con especialización en administración de operaciones y esta-
dística.
Antes de entrar en la academia, el doctor Stephens pasó nueve años en varias empre-
sas de manufactura y de negocios, inclusive fabricantes de camiones de plataforma y de la-
vadoras y secadoras. También se ha involucrado en gran escala como consultor de numero-
sas e importantes compañías de manufactura.
El doctor Stephens tiene varias publicaciones en las áreas de simulación, calidad y pro-
ductividad, y sistemas esbeltos de producción. Ha prestado sus servicios a varias organiza-
ciones profesionales, como la National Association of Industrial Technology y la American
Society for Quality, de las que es miembro importante e Ingeniero de Calidad Certificado
(CQE).
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Contenido
Prefacio v
Agradecimientos viii
Acerca de los autores ix
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE INSTALACIONES
DE MANUFACTURA Y MANEJO DE MATERIALES 1
LA IMPORTANCIA DEL DISEÑO DE INSTALACIONES DE
MANUFACTURA Y MANEJO DE MATERIALES 1
PENSAMIENTO ESBELTO Y MANUFACTURA ESBELTA 4
METAS DEL DISEÑO DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA
Y MANEJO DE MATERIALES 5
PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE INSTALACIONES
DE MANUFACTURA 11
TIPOS Y FUENTES DE LOS PROYECTOS DEL DISEÑO
DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA 13
LAS COMPUTADORAS Y LA SIMULACIÓN EN EL DISEÑO
DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA 14
ISO9000 y la planeación de instalaciones 15
GLOSARIO DE LOS TÉRMINOS IMPORTANTES
EN LA PLANEACIÓN DE INSTALACIONES 17
PREGUNTAS 20
PROYECTO EN LA PRÁCTICA 21
CAPÍTULO 2 FUENTES DE INFORMACIÓN PARA EL DISEÑO DE
INSTALACIONES DE MANUFACTURA 25
EL DEPARTAMENTO DE MARKETING 26
Determinación del tiempo de procesamiento o tasa
de la planta 27
Cálculo de las tasas de desperdicio y retrabajo 28
EL DEPARTAMENTO DE DISEÑO DEL PRODUCTO 29
INFORMACIÓN DE LA POLÍTICA DE ADMINISTRACIÓN 38
Política de inventario 39
Pensamiento esbelto y desperdicio como parte
de la política de administración 39
Política de inversión 39
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