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DISEÑO ROBÓTICA
La aplicación de técnicas de simulación permite analizar con precisión el desarrollo
Almacén automático
A la hora de diseñar una instalación compuesta por elementos automáticos,
la aplicación de técnicas de simulación facilita la puesta en marcha del proyecto, la
evaluación de alternativas, la predicción del comportamiento del sistema o la
comparación del rendimiento según diferentes opciones.
G
racias a las herramientas de simulación se trabaja en un entorno que
permite analizar la dinámica del almacén bajo
diferentes condiciones de actuación o en distintos supuestos operativos.
Por lo tanto, la simulación, en general, reproduce el funcionamiento de un sistema en unas
condiciones determinadas que pueden ser parametrizadas a priori. En concreto, aplicada al
diseño de la automatización de un almacén,
aporta a éste un valor añadido, al poder, a través de esta herramienta, estudiar el comportamiento de la instalación antes de su implantación física y, de este modo, analizar mejor las
necesidades del cliente.
Herramienta de análisis
El primer paso en un proyecto de simulación es
instalar el sistema de transporte automático
en el entorno de trabajo del software utilizado
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mediante elementos generados en 3D, que se
correspondan con los diferentes componentes
de los que consta el almacén.
mueven o el número de pedidos que se emiten,
entre otros datos que definen la forma de proceder de cada empresa.
A continuación se añaden dispositivos de entrada y salida de las unidades de carga que serán
transportados por los elementos de manutención continua. La generación de estas cargas se
determina mediante distribuciones de probabilidad contrastadas con el comportamiento de la
actividad de un almacén, particularizando en cada caso las cargas por unidad de tiempo que se
Los únicos elementos en los
que no intervienen procesos aleatorios son los que
establecen los movimientos de los transelevadores, ya que están regulados por la normativa FEM 9851.
Aunque en la actualidad la instalación
diseñada rinda correctamente,
lo interesante es que lo haga según
la previsión de crecimiento
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del proyecto
en 3D
Por: BELÉN DÍAZ*
Por último, se asocian a los elementos que integran la solución automática las lógicas
correspondientes mediante un lenguaje de
programación de alto nivel orientado a la inclusión de procesos paralelos.
La simulación del funcionamiento de un almacén automático permite diferentes tipos de
análisis.
Herramienta de detección de errores
A través de la simulación es posible comprobar
si existen errores en el diseño como pueden ser
una definición poco óptima de la ubicación de
la zona de entradas o salidas de mercancía, la
carencia o exceso de recursos para
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DISEÑO ROBÓTICA
BANCO DE PRUEBAS
La simulación en 3D permite alcanzar varios objetivos, que son básicos a la hora de crear el diseño de un almacén, permitiendo estudiarlo en un entorno absolutamente parametrizable.
Uno de ellos es que ayuda a analizar el comportamiento del almacén tal y como funcionará una vez implantado, pudiendo realizar:
Los únicos elementos
en los que no intervienen
procesos aleatorios son
losque regulan
el comportamiento
de los transelevadores
- Pruebas de rendimiento en momentos punta, comprobando de
este modo que el diseño responde convenientemente cuando
hay un aumento de flujos de carga o bien buscando soluciones en
el caso de que no absorbiera estos flujos.
do en ocasiones un análisis de las desviaciones
de los resultados obtenidos.
- Pruebas en el comportamiento del sistema cuando se producen
averías en algunos de los componentes. En esta circunstancia se
verifica que la instalación haya sido diseñada correctamente teniendo en cuenta que ha de poder continuar funcionando mientras
se resuelven las posibles averías.
También mediante la posibilidad de ir aumentando las diferentes variables que forman
parte de los diversos flujos del almacén se llega a conocer cuál es la capacidad máxima del
sistema. Como alternativa se puede modificar
También permite reducir el tiempo de desarrollo, ya que cualquier
cambio que se produzca en la fase de montaje puede comprobarse
previamente con la simulación, detectando al instante qué ocurre
en el conjunto del almacén y revisando que funcione adecuadamente.
Además, posibilita determinar de forma certera el rendimiento máximo de la instalación. Mediante su simulación se pueden variar los
flujos que circulan por ella, pudiéndolos aumentar hasta visualizar
en qué punto no pueden ser absorbidos por el sistema. De esta manera, se podrá confirmar que el diseño se ha hecho correctamente
teniendo en cuenta las necesidades del cliente.
Por último, se simplifica la comprensión del diseño y se facilita la traducción de los flujos en la visualización de los movimientos de las unidades de carga entre las diferentes áreas operativas.
absorber la circulación de las cargas a través de
las instalaciones o la falta de conexión entre
las diferentes zonas del almacén, pudiendo establecer la posibilidad de colocar recorridos alternativos que agilicen la trayectoria que conducirá al destino elegido.
Herramienta de validación
Una vez que el sistema que se quiera simular
queda completamente integrado en el software, se procede a realizar ejecuciones del modelo basadas en las jornadas de trabajo del futuro
almacén y comprobar que, efectivamente, en
ninguna existen saturaciones.
A través de la simulación
es posible analizar
si existen errores en el
diseño del almacén
Otra forma de validar el modelo es realizar
interacciones sucesivas de un alto número de
horas de ejecución y observar que el rendimiento de la instalación converge en un valor
promedio y que todos los elementos por separado tienen una rentabilidad similar, realizan-
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El dispositivo de la imagen
representa un carro satélite. Éste
reúne características de
funcionamiento tales como la
velocidad, la aceleración, el
tiempo de transferencia de una
carga, etc.
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La imagen de la derecha
representa una mesa de giro. A
este elemento se le aplican
determinadas características,
como el tiempo que implica el
movimiento de rotación de la
carga, la velocidad con la que
transporta esta unidad, etc.
Elemento de transporte continuo que, dependiendo de la clase a la que pertenezca,
tendrá las características propias de un transportador de rodillos o de cadenas tales como
la velocidad, la capacidad y el grado de acumulación de unidades de carga.
una de las variables dejando las demás fijas y
observar qué consecuencias tiene en el rendimiento del modelo.
Si, por ejemplo, se hace variar únicamente el flujo de entrada de mercancía incrementándolo de
forma constante se puede apreciar, con el rendimiento del almacén, si éste es capaz de absorber
estos flujos y en qué momento queda obstruido.
Esto aporta información referente a lo que sucedería en días de trabajo punta o en futuros crecimientos de la empresa; en consecuencia, aunque en la actualidad la instalación diseñada rinda correctamente lo interesante es que lo haga
según la previsión de crecimiento, puesto que se
está haciendo una inversión que ha de ser rentable en el futuro. Si no fuese así, se tendría que rediseñar de nuevo el almacén .
Este elemento se denomina
source (o generador).
Mediante este dispositivo se
generan las unidades de carga
que entran en el almacén a
partir de distribuciones de
probabilidad.
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ELEMENTOS ESTÁTICOS
ELEMENTOS DINÁMICOS
Número de cargas que ha transportado
Tiempo medio de ocupación
Tiempo ocioso
Tiempo medio de residencia de la carga
Porcentaje de utilización
Número de cargas que ha transferido
Tiempo medio de ocupación
Tiempo ocioso
Tiempo medio de residencia de la carga
Tiempo de carga y descarga
Porcentaje de utilización
Distancia recorrida
A continuación se diferencian algunos de los
elementos típicos en una simulación, distinguiendo entre los estáticos y los dinámicos.
Elementos estáticos:
Transportador de cadenas.
lTransportador de rodillos.
lMesa de giro.
lTransferidor.
lEnfardadora.
lSource (creador de las cargas).
l
Herramienta de análisis cuantitativo
Cualquier elemento incorporado a la simulación, ya sea de tipo estático o dinámico, es susceptible de ser analizado y obtener así resultados numéricos que describan de manaera por-
menorizada su rendimiento tras un periodo de
tiempo en uso. Esto se consigue gracias a que el
programa puede generar por sí mismo ficheros
que resuman para cada elemento una serie de
medidas descriptivas.
En la tabla siguiente se enumeran algunas de
las medidas descriptivas que podemos conocer
a través de la simulación de los elementos que
componen el sistema, según sean estáticos o
dinámicos.
ENTRADA DE UNIDADES DE CARGA POR HORA AL DÍA
60
40
20
26/03/2004
21/03/2004
16/03/2004
11/03/2004
06/03/2004
01/03/2004
25/02/2004
20/02/2004
15/02/2004
10/02/2004
05/02/2004
31/01/2004
26/01/2004
21/01/2004
16/01/2004
11/01/2004
06/01/2004
01/01/2004
0
Unidades de carga a la hora
Elementos dinámicos:
Carro de transferencia.
lTranselevador.
lElevador.
l
De esta manera, y tras realizar varias simulaciones diferentes, se obtienen datos a partir de
los cuales se originan estadísticas que evidencian que el almacén tiene un rendimiento constante. En el caso de no ser así, también se pueden buscar las causas.3
Media
En el siguiente gráfico se puede apreciar la secuencia de entrada de mercancía por hora en un
almacén diseñado para absorber en promedio 50 unidades de carga cada 60 minutos.
Después de ejecuciones sucesivas del modelo que representa la instalación se ha generado el
gráfico de las entradas con la información proporcionada por el software de simulación,
comprobándose que la distribución de entrada es constante.
*Belén Díaz, desarrollo y simulaciones
(SOPCOM).
Más información: [email protected]