12ª Conferencia Mundial sobre Fabricación Sostenible

Optimización de diseño de producción para la Pequeña y Mediana Escala de AlimentosIndustria

Yosra Ojaghia, Alireza Khademia, Noordin Mohd Yusofa, *, Nafiseh Ghorbani Renania,Syed Ahmad bin Helmi Syed Hassana

Adepto. de Materiales, Manufactura e Ingeniería Industrial de la Facultad de Ingeniería Mecánica, Universiti Teknologi Malasia (UTM), 81310 Johor Bahru,Malasia

* Autor correspondiente. Tel .: +6075557048; fax: 6075566159. Dirección de correo electrónico: noordin@fkm.utm.myResumen

De acuerdo con el número de competidores en el mercado global, es importante para las empresas a reducir sus costos y gastos con el fin deser un competidor sostenible. Como estudio de caso, una pasta de albóndigas y la sopa empresa productora ubicada en Bayan Lepas, Penang fue seleccionado con unvista de la búsqueda de un diseño sostenible que minimice la distancia de viaje, manejo de materiales y pérdidas. Se han dado algunos pasos para lograr este objetivo.En primer lugar, varios diseños se generaron utilizando dos tipos de técnicas de construcción, a saber. Planificación Disposición sistemática (SLP) y Gráfico BasedTeoría (GBT). En el siguiente paso, se calculó el índice de eficiencia (ER) de cada diseño. A continuación, se selecciona el diseño con la más alta y ERoptimizado utilizando Pairwise Cambio Método (PEM). El resultado mostró que el ER de la disposición seleccionada mejoró de 90,43% a 94,78%después de la optimización. Basado en este estudio, se encontró que incluso el mejor diseño seleccionado se puede mejorar, y es necesario llevar a cabo las instalacionesy la planificación de diseño antes de cualquier fábrica creada para garantizar proceso sostenible y reducir las pérdidas.

Palabras clave: Diseño Sostenible; Instalaciones Planificación Disposición; Sistemática Planificación Layout (SLP); Teoría Basada Gráfico (GBT); Pairwise Cambio Método (PEM);Eficiencia Rate (ER)

1. IntroducciónA medida que el número de competidores en el mercado global esaumentando muy rápido, sobrevivir en este ambiente no es fácil.Fabricantes sostenibles tienen que producir alta calidadproductos al precio más bajo posible. Hay muchos factores que afectan a la

los precios de bienes terminados. El primer paso para disminuir el precio esencontrar los costos y pérdidas en la fábrica. Uno de los principalesfactores que influyen en los costos es el diseño de instalaciones pobre que significa unpobre diseño de producción en la fábrica. Muther [1] cree quepasar un poco de tiempo en la planificación de diseño antes de la instalaciónreduce las pérdidas significativamente. La obtención de un buen diseño en elmomento de la instalación en lugar de mala distribución ahorrará una gran cantidad dela inversión de capital y la producción perdieron. Pobre diseño requiereposterior reordenación que consume tiempo y costoso.Diferentes métodos y algoritmos son desarrollados por las instalacionesplanificadores para la obtención de un diseño adecuado. Las técnicas que seva a ser utilizado en este estudio se explican en la siguientesección. Estos fabricantes también necesitan para producir una variedad de

productos y aumentar su capacidad para competir en elmercado.

Este estudio se centra en el desarrollo de un nuevo diseño de producciónpara que una empresa de procesamiento de carne en vista de la necesidad de aumentarla capacidad de producción.

2. Revisión de la literaturaGastar un poco de tiempo para planificar la disposición antesla instalación puede evitar pérdidas innecesarias [1]. Planificación de ladiseño desde el principio, antes de la construcción de la planta o de la oficina es elmejor manera de reducir los costes notablemente. La producción de productoso la prestación de servicios en la alta calidad, con menor costo y enpoco tiempo utilizando menos recursos es el objetivo degestionar adecuadamente una instalación de [2]. Es importante que lainstalaciones deben ser gestionados adecuadamente con el fin de alcanzar elobjetiva.

Hay muchos procedimientos y algoritmos que pueden ayudarplanificadores de instalaciones para la construcción de la nueva disposición o mejorar la

diseño actual [3]. Tompkins et al. [4] discutido que variosSe han desarrollado métodos y algoritmos para ayudar a las instalacionesplanificadores que se dividen en dos categorías distintas,incluyendo la construcción y mejora. Construcciónmétodos ayudan a los planificadores a desarrollar un diseño sostenible de

al principio, pero las mejoras para generar una serie dealternativas para la disposición existente [4].

Varias técnicas de planificación de instalaciones podrían utilizarse paradesarrollar un nuevo diseño o mejorar el diseño actual comoSistemática Planificación Layout (SLP), Cambio de PairwiseMétodo (PEM), Teoría Gráfico Based (GBT), adimensionalDiagrama de bloques (DBD), Total Cercanía Valoración (TCR), etc.este estudio, tres métodos de planificación instalación se han utilizado paradiseñar los diseños sostenibles que son SLP, GBT, yPEM.

2.1. Planificación Disposición sistemática (SLP)SLP es un procedimiento desarrollado por Muther [1]. Implicaonce pasos y es capaz de encontrar un número de soluciones para eldiseño. Chien [5] clasifica los once pasos de SLP en cuatropartes que son la entrada de datos, el proceso del procedimiento, los resultados de saliday el proceso de evaluación. También modificó SLP para utilizar esteprocedimiento para diferentes formas y hexágonos. Mediante el uso de estemodificado SLP, departamentos pueden dividirse en subdepartamentos. Además, SLP es un enfoque poderoso y enAl mismo tiempo es fácil de usar [6]. Ermin et al. [7] desarrollado eldiseño general de la fábrica a pesar de la limitación en el tamaño, la posicióny la relación de la unidad. La mejora de la distribución de la planta utilizando SLPmétodo disminuirá considerablemente el flujo de material [8].

2.2. Teoría Basada Gráfico (GBT)Foulds et al. [9] afirmó que la solución del problema de diseño puedeseparar en dos fases: la fase de adyacencia y diseñofase. La separación de problema en dos problemas muestra que GBTes una poderosa herramienta que permite a los planificadores de instalaciones para el diseño deldiseño. En el diseño de fabricación moderna, el diseño demáquinas es muy importante debido a sus costes [10]. GBT esútil para la construcción de un nuevo diseño. Este algoritmo esadyacencia-basan y las distancias entre los departamentos sonno considerado. En este método, la carta Relación (tabla REL)se requiere para elegir la secuencia de departamento.Además, en este enfoque, la adyacencia de ladepartamentos se muestra mediante el uso de gráfico [2].

2.3. Pairwise Cambio Método (PEM)PEM es adecuado para mejorar o rediseñar el actualdistribución de la planta. Este método se puede utilizar para ambos iguales ydepartamentos desiguales. Basada en la distancia a base de Adyacencia yproblemas pueden ser resueltos por este método específico [4].

3. MetodologíaDe acuerdo con el enunciado del problema mencionado en lasección de introducción, el primer paso de este estudio esdeterminar el número requerido de máquinas basado en el nuevo

de capacidad. Basado en el diagrama del proceso de operación para la albóndigay sopa de pasta, los departamentos de trece deben ser considerados.

Cómo calcular el área de cada departamento es muyimportante. El tamaño y el número de máquinas; y laárea adecuada requiere alrededor de ellos debe ser determinado.Espacio suficiente para el ancho de los pasillos "se va a proporcionar, en cualquierfábrica. Para pasillo principal, de 12 a 20 pies. De ancho se requiere[11,12]. El pasillo para los humanos tiene que ser 2,5 ft. De ancho, mientras que12 ft. Se requiere para dos montacargas para pasar unos a otros en elpasillo [11,12]. En este trabajo, de 6 pies. De espacio alrededor de las máquinas conse consideró la altura de largo. Finalmente, el área requerida para cadadepartamento se calcula y se presenta en la Tabla 1.

En el desarrollo de un diseño, se necesitan varias alternativas enPara seleccionar el mejor diseño y luego optimizarlo. Agenerar varias alternativas, la planificación de diferentes instalacionesSe utilizaron técnicas. Dos métodos de construcción, y SLPGBT, fueron elegidos para generar una serie de alternativas paraeste caso específico.

Para ambos métodos, se requiere gráfico para mostrar la RELimportancia de adyacencia entre cada par de departamentos.Carta REL relacionada con este estudio de caso se muestra en la figura. 1.

3.1. Planificación Disposición sistemática (SLP)En la técnica de SLP, se utilizó la carta REL para desarrollar eldiagrama de relación y el diagrama de la relación espacio. Poreste estudio, ambos se muestran en la Fig. 2 y Fig. 3, respectivamente.Mediante el uso de procedimiento de SLP, cuatro alternativas diferentes erangenerados para este estudio de caso.

Tabla 1. Lista de departamentos y espacio requerido

No. Departamento Tamaño (metros)1 Recepción Departamento 4 × 122 Materia Prima Depósito 4 × 5 (cambiable)3 Departamento de trituración 5.8 × 64 Departamento Peeling 6 × 3.55 de cortar-Mixing Departamento 3,5 × 2,76 Departamento de cortar 2 × 2,57 Formar-Cooking Departamento 5,6 × 12,58 Cocina-Mixing Departamento 2,5 × 39 Departamento de voladura 5 × 13,510 Departamento de embalaje 2.4 × 6.8Departamento 11 de llenado 2 × 2,512 Food Court 3 × 513 Departamento bienes terminados 2.5 × 414 Lavadero y WC 4,58 × 4,88

Cercanía

Absolutamente necesarioEspecialmente importanteImportanteCercanía Ordinaria bienSin importanciaUndesirable13. Productos terminados12. Food CourtDpto 11. LlenadoDpto 10. Embalaje09. voladura Dept.08. Mezcla-Cooking Dept.07. Departamento de Formación de-Cocinar06. Departamento de cortar05. Picar-Mixing Dept.04. Peeling Dept.03. Crushing Dept.02. Fila Material de AlmacenamientoDpto 01. RecepciónFigura 1. Carta REL

3.2. Teoría Basada Gráfico (GBT)El gráfico REL para SLP también fue utilizado en el método GBT.Esto es debido a la importancia de adyacencia era el mismo.En cuanto a la cercanía Clasificación total (TCR), el gráfico RELfue traducida a los números basados en la Tabla 2. Fig. 4ilustra el gráfico REL traducida a los números.

Tabla 2. Ingresar traducido a números basado en TCR

Firma A E I O U X

Número 6 5 4 3 2 1

Fig. Diagrama 2. Relación4.DescamaciónDep 2.Raw MatDep 3. Trituración Dep1. Recepción de Dep5. PicarMezcla Dep7. La formaciónCocinar Dep12.ComidaCorte6.Chopping DepFig.4. Gráfico REL traducido a números

GBT técnica utiliza la tabla REL (Fig. 4) para encontrar másimportante de adyacencia entre los departamentos y determinarla prioridad de selección de departamentos en el algoritmo. Los

gráfico final obtenido usando GBT se muestra en la Fig. 5. En la siguientepaso, arcos transversales se elaboraron para conectar el centro de triángulos. Losgráfico final incluyendo arcos transversales se muestra en la Fig. 6.Fig. 5. gráfico final obtuvo utilizando GBT

Fig. 6. gráfico incluyendo arcos transversales Finales

En este gráfico final, cada nodo se consideró como unadepartamento. Por tanto, este gráfico muestra la adyacencia dedepartamentos en el diseño. El último paso fue generar yestablecer el diseño de acuerdo con este gráfico. Por último, dos diferentesdiseños fueron generados por GBT.

4. ResultadosEn total, el uso de SLP y GBT se ha traducido en seisdiferentes diseños que implican trece departamentos. La elección de lamejor distribución era la parte más importante de este estudio. Ya estávarios métodos que se pueden utilizar para encontrar el mejor diseñoentre las alternativas. Método Eficiencia Rate (ER) fueseleccionado para calcular el nivel de eficiencia para el diferentediseños generados. ER es la suma de la relación puntuación para todosdepartamentos en el diseño dividido por suma de lo esperadorelación de todos los departamentos. La fórmula para calcular la

Después de haber seleccionado el mejor trazado alternativo que tiene lamás alto ER en el paso anterior, el siguiente es mejorar ladiseño. PEM algoritmo se utilizó para mejorar el diseño 'SLP3'.En este caso, el uso de este algoritmo requiere un largo tiempoya que implica trece departamentos. Por lo tanto, la programaciónfue una buena solución ya que fue capaz de reducir el largocálculos y aumentar la precisión. En este estudio, MATLABsoftware fue utilizado para programar PEM. Los datos de entrada era una filamatriz que fue según el orden espiral de departamentos enel diseño actual 'SLP-3'. Salida del software MATLABmostró que el orden de los departamentos debe ser '1, 2, 3, 5, 4,

La disposición en la fig. 8 ilustra la disposición de ladepartamentos en este diseño de la planta de acuerdo con el orden en quefue sugerido por el software MATLAB. Para mostrar lamejora de esta disposición, ER se calculó de nuevo para este

El diseño con mayor ER fue seleccionado como el mejoralternativa. Como puede verse en la Tabla 3, alternativa tres'SLP-3' con 90.43% ER es el diseño con la puntuación más alta.Fig. 7 muestra la alternativa seleccionada 'SLP-3', incluyendoalbóndigas (línea roja) y pegar sopa (línea azul) flujo demateriales.

Tabla 3. Calculado ER para cada alternativa

No. Alternativa ER Cálculo1 -1 SLP 187/230 81,30%

2 SLP-2 192/230 83,47%3 SLP-3 208/230 90,43%4 SLP-4 174/230 75,67%5 GBT-1 158/230 68,69%6 GBT-2 188/230 81,74%

diseño. Los resultados se muestran en la Tabla 4.Tabla 4. Comparación final

No. Alternativa Cálculo Puntuación1 -1 SLP 187/230 81,30%2 SLP-2 192/230 83,47%3 SLP-3 208/230 90,43%4 SLP-4 174/230 75,67%5 GBT-1 158/230 68,69%6 GBT-2 188/230 81,74%* Mejora de SLP-3 218/230 94,78%

Fig. 8. Mejora de diseño utilizando PEM incluyendo el flujo de materiales

5. ConclusiónEl objetivo de este estudio es desarrollar una nueva produccióndiseño para una empresa de procesamiento de carne en vista de la necesidad deaumentar la capacidad de producción mediante la planificación de instalaciones ytécnicas de diseño. El primer paso es generar varios diseñospara elevar la probabilidad de encontrar el diseño sostenible conuna mayor eficiencia, y el segundo paso es seleccionar la mejordisposición y mejorarlo.

SLP y GBT dos tipos de técnicas de construcción paraplanificación de las instalaciones, que son ampliamente utilizados en estudios previosdurante las últimas décadas. Seis diseños alternativos erangenerada en este estudio utilizando SLP y GBT. El diseño conel más alto ER fue seleccionado como un diseño sostenible entreotras alternativas. Puntuación relación se basa en el flujode los materiales y la importancia de adyacencia entredepartamentos. La mejor alternativa se mejoró mediante el uso dePEM, que es una técnica de mejora. Para evitar largacálculos y para aumentar la precisión del algoritmo,

Software MATLAB se optó. La entrada de este programa erael orden de los departamentos de la forma espiral. La salida fue elmejora de trazado que es el orden mejorada de departamentosen la forma en espiral. Cálculo de la ER para mejorar el diseñomuestra que la puntuación de la mejor distribución aumentó de 90,43%a 94,78% después de la optimización. Basado en este estudio, se encontróque incluso el mejor diseño seleccionado se podría mejorar.Por lo tanto, el resultado indica que es necesario llevar a caboinstalación y planificación diseño antes de cualquier fábrica creada paragarantizar proceso sostenible y reducir las pérdidas.