Manejo de los materiales

Construcciones Industriales Ingeniería Industrial
Manejo de los materiales
“el flujo de materias primas, bienes
semi-terminados y terminados a
través de varias etapas de producción
y almacenamiento”.
Definición
1

AA
El manejo de materiales se refiere al flujo,
almacenamiento, y control de materiales en un proceso
productivo.
BB
La logística y el manejo de materiales son operaciones
costosas que involucran desde el 10% al 80% del costo del
producto, y este porcentaje tiende a elevarse para productos
básicos o materias primas.
CC
2

1
La visión tradicional, ve a
las operaciones de manejo
de material sólo como un
contribuyente al costo del
producto y no como un
agregador de valor.
2
Así, el manejo de
materiales debiese ser
evitado y minimizado
tanto como sea posible.
Como las operaciones de
manejo de materiales
usualmente involucran
una cantidad substancial
de mano de obra directa y
ésta es costosa, muchos
ingenieros de diseño de
manejo de material
apoyaron ampliamente la
automatización.
3
Ésta tendencia es incluso
más pronunciada en Japón,
y Europa Occidental donde
la mano de obra es más
cara.
Visiones modernas y tradicionales
3

La visión moderna reconoce la utilidad de
tiempo y espacio que traen las operaciones
de manejo de material, esto es, un producto
vale más si está en el lugar correcto en el
momento preciso.
Los objetivos modernos en el diseño de
sistemas de manejo de material son crear un
sistema flexible que pueda ser usado por una
variedad de productos y procesos e integrar
el sistema de manejo de material diseñado
actualmente en el plan general de manejo de
material.
Visiones modernas y tradicionales
4

Gases1
Líquidos2
De carga discreta3
Documentos, correo y dinero
4
Clasificación de manejo de material
Clasificación por material
A granel
Ganado
Personas
5
6
7
5

La carga unitaria es comúnmente usada en el
manejo de materiales de carga discreta. Una
carga unitaria es una colección de materiales
ordenados y regulados de tal forma que
pueden ser manejados, almacenados y
controlados como una entidad única.
Carga Unitaria
6

Las ventajas de usar la carga unitaria son:
las operaciones de manejo y almacenamiento
uniformes y la reducción de carga en
información y sistemas de control. Además,
permiten una utilización eficiente del espacio
ya que cada carga tiene el mismo peso y los
lugares de almacenamiento pueden ser
dimensionados de manera de acomodar esta
carga unitaria y las cargas pueden ser
empacadas muy juntas sin espacios
intermedios.
Carga Unitaria cont.
7

Las desventajas de usar carga unitaria son:
los costos de montaje y desmontaje de la
carga, el costo del contenedor y del
empaque, y el costo del manejo de
contenedores retornables vacíos o el costo
de eliminación de contenedores de un solo
uso. Además pueden tener una utilización
ineficiente del espacio interno si las cargas
unitarias no pueden ser completamente
llenadas.
Ejemplos de cargas unitarias son los pallets,
tambores, camiones de carretera y
contenedores transatlánticos intermodales.
Carga Unitaria cont.
8

Clasificación por métodos
Características de los métodos de manejo de
material
Capacidad
Mano de Obra Control
Tipo
Manual
Mecanizado
Automatizado
Humano
Máquina
Máquina
Humano
Humano
Máquina
Proveedores de mano de obra y control para los métodos de manejo de material
9

material
10

material
* Flow Shop – Cuando el flujo de órdenes en un taller es continuo (siguen la
misma ruta de máquinas)
*Job Shop – Cuando no se sigue la misma ruta.
11

Manejo de Material Manual
12
Ilustraciones de manejo
de material manual
Carretilla, como ejemplo de equipo de
manejo de material manual.

Manejo de Material Mecanizado
13
Carretilla elevadora como ilustración de equipamiento de
manejo de material mecanizado

Manejo de Material Automatizado
14
Almacenamiento en carril profundo como ilustración de
manejo de material automatizado

AA
Una cañería es un sistema de ductos conectados para el
transporte de líquidos, gases y lechadas (o compuestos
semilíquidos).
BB Las lechadas son partículas sólidas finas suspendidas en un
líquido.
CC Bombas, válvulas y otros dispositivos controlan el flujo.
15
Clasificación por Tipo de Equipamiento
Cañerías

DD
Los productos pueden ser almacenados temporalmente en
tanques de almacenamiento. Las cañerías dentro de las
instalaciones están usualmente suspendidas desde el
techo.
EE
Las cañerías normalmente consisten en secciones de
ductos hechos de metal, como acero, hierro fundido o
aluminio, concreto o plásticos.
FF
Las cañerías pueden ser usadas al interior de
instalaciones, en ambientes de campus como
refinerías, plantas químicas.
16
Clasificación por Tipo de Equipamiento
Cañerías

1
Los transportadores
son usados cuando
se necesita mover
material de manera
continua en un
camino fijo.
2
Los transportadores
tienen un área muy
limitada de acceso y
un costo de equipo
muy alto y son, por
lo tanto, adecuados
solo grandes
volúmenes de
operación.
3
Pueden ser sincrónicos
o asincrónicos. Un
transportador es
sincrónico si todo el
material en él se
mueve al mismo
tiempo y a la misma
velocidad. Es
asincrónico en el caso
contrario.
17
Transportadores

Transportadores
18
Transportador de cinta a granel
para remoción de desechos de la
minería del oro.
Transportador de cinta a granel
para remoción de astillas de
madera.
Transportador de cinta con
desviador de barras en montaje
electrónico.
Transportador de cinta en
montaje electrónico.

Transportadores
19
Preparación automática de
pedidos marco A con cinta
transportadora para llevar.
Transportador de rodillos en
preparación manual de pedidos.
Red de transportadores de rodillo en
la manufactura de productos
electrónicos.
Transportador de rodillos con
desviador en manufactura de
producto electrónicos.

Transportadores
20
Transportador Power & Free
Invertido en montaje de
automóviles.
Transportador Power & Free en
ensamble de motor de automóvil.
Transportador Power & Free en
ensamblaje final de automóviles.
Monocarril electrificado
automatizado invertido en
manufactura de máquinas de
escribir.

1
Las grúas y
montacargas son
dispositivos de
sobrecarga
principalmente
utilizados para proveer
la capacidad de
movimiento vertical
con el fin de elevar y
descender cargas.
2
También puede
haber un
componente de
movimiento
horizontal del
equipo de
producción sobre el
piso de la fábrica.
3
Las grúas y
montacargas
comúnmente tienen
una polea fija, una
polea móvil con un
enganche u otro
método de sujetar la
carga y cuerda o cable
conector.
21
Grúas y montacargas

4
El material es
transportado en
movimientos
intermitentes.
5
Las grúas y
montacargas tienen
áreas de acceso
limitadas, costos de
equipo medios, y son
adecuados para
aplicaciones de
volumen medio.
22

Los puentes grúa cubren áreas
rectangulares, mientras que los brazos de
grúa cubren áreas circulares o semi-
circulares. Los puentes grúa pueden ser
colgados desde el techo, montados en las
paredes, o estar apoyados en el suelo. Los
brazos de grúa pueden ser montados en la
pared o apoyados en el suelo.
23

Los puentes grúa proveen una facilidad de
operación consistente a lo largo de toda el
área de acceso. Los brazos de grúa son más
fácilmente operados cuando la carga está al
final del brazo y son más difíciles de operar a
medida que la carga se acerca al punto
pivote.
24

Cuando se dimensiona una grúa, la capacidad debe
ser minimizada. Si una grúa ha sido sobre capacitada,
en cada operación, entonces por cada operación, peso
extra de la grúa tiene que moverse y las estructuras
de soporte podrían haber sido diseñadas para
sostener mayores cargas que las requeridas. Grúas de
puente largas son aceptables para ciclos de
producción más lentos o para operaciones de
mantención, mientras que ciclos de producción
rápidos requieren grúas de puente cortas.
25

son vehículos en movimiento sobre ruedas,
excluyendo los camiones de carretera, que se
describen en empresas de transportes de largas
distancias. El material es transportado en
movimientos intermitentes. Los camiones industriales
tienen caminos variables, un área de acceso muy
amplia y un costo de equipo muy bajo. Son
primordialmente utilizados en operaciones de
volumen bajo. Un ejemplo prominente es el de la
carretilla elevadora, que es un camión industrial
usado para transportar carga en forma horizontal y
para subir/bajar una carga para almacenarla.
Camiones Industriales
26

27
Carretilla
transportadora
de contrapeso
Carretilla o carro de
mano
Carretilla de mano montable

28
Carretilla
transportadora de
contrapeso
Carretilla pórtico de
pasillo estrecho
Carro de selección
de pedidos

El principal objetivo de los contenedores es mantener
una carga unitaria. Los principales ejemplos de
contenedores son pallets, tambores y contenedores
intermodales.
Contenedores y Soportes
29

Contenedores y Soportes
30
Barco de contenedores
intermodales transatlántico
Contenedor intermodal transatlántico

El principal objetivo del equipamiento de
almacenamiento es almacenar material.
Ejemplos de equipos de almacenamiento persona-
pieza son apilado en bloque, organizador de pallets,
organizadores de flujo por gravedad, y estanterías de
bin. Un ejemplo de equipamiento de almacenamiento
pieza-persona son los carruseles.
Equipo de Almacenamiento
31

El término equipamiento auxiliar engloba
todos los otros dispositivos usados en
manejo de material, como lectores de código
de barras, envolvedoras, paletizadores,
mesas elevadoras, marcos de medición,
equipamiento de manejo de películas de aire,
terminales de radio frecuencia.
Equipamiento Auxiliar
32

Los sistemas de almacenaje y recuperación proveen la
función combinada de manejar y almacenar el
material. Ejemplos son los sistemas de
almacenamiento y recuperación automática de carga
unitaria, que almacenan y recuperan pallets
completos, sistemas de cargas mínimas, con cajones
de almacenamiento, sistemas de micro cargas con
cajas de almacenamiento (a veces también llamados
bolsas de apiladores), y carruseles con extractores.
Sistemas de Almacenaje y Recuperación
33

AA
Un estante de flujo por gravedad tiene filas de cajas
(puede ser pequeñas partes o cajas de cartón normales),
es rellenado desde atrás y seleccionado desde el frente.
BB
La mayoría de las veces la caja siguiente es traída hacia
adelante por la gravedad o las cajas pueden ser colocadas
en un transportador indexado (un transportador por cada
unidad o número de referencia) y el transportador se mueve
una posición hacia adelante cuando una caja necesita ser
recogida o seleccionada..
34

CC
Un marco A puede ser rellenado durante la operación, pero
un estante de flujo por gravedad con transportadores
indexados debe deshabilitar esa unidad durante la
reposición.
DD
También hay un estante de flujo por gravedad donde las
partes se mueven hacia adelante por la gravedad, pero
esos se usan típicamente para la selección manual.
35

La palabra Robot es derivada de la palabra
checa “robota” que significa trabajo forzado
o trabajo duro.
Definición:
“una máquina programable de propósito
general que posee ciertas características
antropomórficas”. (Antropomórfico significa
con forma humana y normalmente se refiere
al brazo del robot que asemeja al humano).
Robots
36

1
En los Estados Unidos, el
Instituto Americano de Robots
define un robot como “un
manipulador multifuncional
programable diseñado para mover
material, piezas, herramientas o
dispositivos especializados a
través de varios movimientos
programados para llevar a cabo
una variedad de tareas”.
2
La Comunidad Económica
Europea define un robot como
“una máquina de acción
independiente y auto controlada,
equipada con herramientas
específicas para manipular o
ensamblar y cuyos movimientos
son programables con respecto a
orientación, posición y secuencia”
37
Robots
Diferentes países usan diferentes definiciones y no se ha establecido aun
una definición universal.

1) Manipulador Manual: un dispositivo activado y
controlado directamente por una persona. Ejemplos
son los brazos y manos controlados remotamente,
usados en la manipulación de material tóxico o
nuclear.
2) Robot de secuencia fija: Máquinas mecánicamente
codificadas para la ejecución de una secuencia fija de
operaciones. Un ejemplo es un robot lava autos donde
todos los cepillos y disparadores de spray realizan
cada vez la misma secuencia de operaciones. Un
ejemplo industrial es la mesa de montaje en masa
usada para el ensamblaje de artículos de uso final
como bolígrafos, máquinas de afeitar plásticas, etc. La
codificación mecánica usa levas y palancas.
Robots
38
La Asociación Industrial de Robot Japonesa no tiene
definición para un robot como tal, pero define las siguientes
6 categorías:

3) Robot de secuencia variable: Máquinas que tienen
un set limitado de pasos de secuencia fija donde la
secuencia puede ser escogida independientemente de
manera mecánica o neumática o puede ser
determinada por retroalimentación. Un ejemplo es un
lava vajillas programable que puede ejecutar
diferentes ciclos y/o abortar un ciclo basado en
condiciones de error como un brazo bloqueado.
Robots
39
6 categorías:

4) Robot reproductor: Una persona le enseña al robot
una secuencia de acciones tomando realmente la
mano o control manual y realizando los movimientos.
Los pasos son almacenados electrónicamente. La
programación dice ser en línea ya que el robot no
puede continuar ejecutando sus secuencias antiguas
mientras está aprendiendo una nueva. Ejemplos de
esta clase de robots son los de pintura o los
soldadores. (Este tipo de programación es comparable
a enseñarle a un bebé cómo comer)
Robots
40
6 categorías:

5) Robots de control numérico: El programa para dirigir al robot
es desarrollado por un computador
Robots
41

6) Robot Inteligente: El robot reacciona basado en su programación
y observación del mundo a través de un sistema de sensores. Estos
robots son principalmente utilizados en ensamblaje (en la industria
electrónica) y para tareas de inspección.
Robots
42

Aplicaciones de los Robots:
Los robots son principalmente usados en áreas
tridimensionales, esto es, para ejecutar trabajo
pesado, peligroso o sucio. La mayoría de los robots
son usados para soldadura por puntos (más del
40%), soldadura continua o por arcos (8%),
operaciones de recoger y posicionar como máquinas
de carga/descarga (23%) y para pintar con spray
(14%). La mayor utilización de robots es en la
industria automovilística (más del 70% de todos los
robots). Los robots más nuevos y sofisticados son
usados para el ensamblaje de componentes
electrónicos e inspección en la industria electrónica
Robots
43

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