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El empacado se considera para el cliente , cuando se enfoca sobre todo a la mercadotecnia o industrial cuando se orienta a la logística. El principal interés de las operaciones logísticas es el diseño del empaque industrial. Los productos o piezas individuales se agrupan en cajas de cartón, bolsas, recipientes o toneles para protegerlos contra daños y para un manejo eficiente. Los reci- pientes utilizados para agrupar los productos individuales se denominan cajas de cartón maes- tras. Cuando éstas se agrupan en unidades más grandes para manejo, la combinación se denomina agrupación en un contenedor o agrupación en una sola unidad. Las cajas maestras y las cargas unitarias son las unidades básicas de manejo para las operacio- nes logísticas. El peso, el volumen y el posible daño de las cajas maestras determinan los requeri- mientos de transporte de manejo de materiales. Si el empaque no se diseña para un procesamiento logístico efi ciente, afecta el desempeño general del sistema.
Perspectivas del empacado Empacado para la efi ciencia en el manejo de materiales Diseño del empaque Agrupación en una sola unidad Comunicación Manejo de materiales Consideraciones básicas del manejo Sistemas mecanizados Sistemas semiautomatizados Sistemas automatizados Sistemas de información direccionada Consideraciones especiales del manejo Resumen
Dentro de un almacén y mientras se transporta por un sistema logístico, el empaque sirve para identificar y proteger los productos. El empaque, el cual contiene un producto, es la entidad que debe desplazarse por el sistema de manejo de materiales de una empresa. Por esta razón, el empa- cado y el manejo de materiales se analizan juntos.
C A P Í T U L O D I E Z
Empacado y manejo
de materiales
Perspectivas del empacado^1
(^1) Los autores desean expresar su agradecimiento a la profesora Diana Tweede de la Escuela de Empacado de la Michigan State University, por su ayuda en la preparación de esta sección.
236 Parte dos Operaciones de la logística de la cadena de suministro
La cantidad o la presentación para venta al menudeo no debe ser el factor determinante del tamaño de una caja maestra. Por ejemplo, la cerveza, que se vende al menudeo en unidades de seis, se empaca en cajas maestras que contienen 24 unidades. La caja maestra debe ser lo bastante grande para proporcionar economías de escala en el manejo, pero lo suficientemente ligera para que la maneje una persona sin ayuda mecánica. Un objetivo primordial en la logística es diseñar las operaciones para manejar un surtido limitado de cajas maestras estandarizadas. Su estandariza- ción facilita el manejo y el transporte de materiales. La importancia de la estandarización se ilustra con un ejemplo adaptado de un minorista de zapatos. El sistema logístico inicial que empleaba el minorista para embarcar zapatos del almacén a las tiendas con ventas al menudeo, consistía en reutilizar las cajas de cartón del vendedor. Los pares de zapatos individuales se agrupaban lo mejor posible en las cajas disponibles para reempaque. El resultado era que llegaban a cada tienda minorista cajas de tamaños muy diversos. El método de selección de pedidos utilizado para consolidar la orden de una tienda minorista, era trabajar con las listas de recolección en secuencia del almacén, las cuales agrupaban los zapatos por estilo y cantidad. El calzado se seleccionaba en el almacén, se empacaba en cajas y se apilaba manual- mente en un carro de cuatro ruedas para transferirlo a los andenes de embarque. Después, las cajas se cargaban en camiones para entregarlas en las tiendas. Aunque la lista de recolección del pedido contenía un resumen de todos los zapatos del embarque total, era imposible que las tiendas mino- ristas determinaran el contenido de una caja específica. El análisis del manejo de materiales en las operaciones de la entrega y de la tienda como un sistema integrado alentó la decisión de descontinuar la utilización de las cajas reusables. El nuevo procedimiento utilizaba una caja maestra estandarizada que facilitaba la recolección de pedidos y el manejo de materiales. La nueva práctica logística fue diseñada alrededor de dos conceptos. Primero, se adoptaron cajas maestras estandarizadas para permitir un movimiento continuo de una banda transportadora desde un punto de selección de pedidos del almacén hasta la carga en el camión. Segundo, el sistema integrado utilizaba un proceso computarizado para asegurar que cada caja maestra estandarizada se empacara con una máxima utilización del volumen. Bajo el nuevo sistema, se generaba una lista de recolección para cada caja maestra. Después que los pares de zapatos individuales se colocaban dentro de ésta, la lista de reco- lección se pegaba en la caja, para mostrar un resumen del contenido al personal de la tienda minorista. Las ventajas de la caja maestra estandarizada se extendieron a los almacenes de las tiendas minoristas. Debido a que era fácil determinar el contenido de cada una, no era necesario buscar en varias cajas para encontrar un estilo o tamaño específico de zapatos mientras esperaba el cliente. Las cajas maestras estándar se apilaban de manera más eficiente, lo cual reducía la acumulación en sus almacenes. Por último, la identificación completa del contenido de una caja maestra facilitaba la administración y el reabasto del inventario de la tienda minorista. El nuevo sistema integrado requería la compra de las cajas maestras, porque cada una sólo se podía reutilizar unas tres veces. Sin embargo, este costo adicional fue más que justificado por la reducción en la mano de obra para recolectar pedidos, para el movimiento continuo de las cajas en los camiones de distribución y una utilización más eficiente de la capacidad de transporte. Debido a que cada caja maestra se llenaba casi hasta su máxima capacidad cúbica, se redujo el espacio desperdiciado en las cajas. El tamaño estandarizado de la caja maestra se eligió para lograr un máximo aprovechamiento del volumen del camión, lo cual eliminaba el espacio desperdiciado en el apilamiento. El resultado final de la utilización de cajas maestras estandarizadas fue una reducción sustancial en el costo total, combinada con un sistema de manejo de materiales mucho más efi caz, tanto en el almacén como en la tienda minorista. Este ejemplo del empaque ilustra la importancia de la planifi cación logística integrada y el principio del costo total más bajo. Sin embargo, el punto más importante es que la estandarización de la caja maestra facilitó la integración de la cadena de suministro. Por supuesto, pocas organizaciones pueden reducir los requerimientos de su caja maestra a un solo tamaño para todos sus productos. Cuando se requieren cajas maestras de más de un tamaño, debe tenerse mucho cuidado para obtener un surtido de unidades compatibles. La figura 10. ilustra tal concepto, el cual utiliza cuatro tamaños estándar de cajas maestras que consiguen una compatibilidad modular.
238 Parte dos Operaciones de la logística de la cadena de suministro
nar la severidad de los golpes y las características del empaque mientras está en tránsito. En gran medida, la atención en el diseño ha sido estimulada por una mayor regulación federal acerca de los materiales peligrosos. Las cuatro causas más comunes de daños en un producto en un sistema logístico son la vibra- ción, el choque, la perforación y la compresión. Se pueden experimentar combinaciones de estos daños cuando un paquete es transportado o manejado. El monitoreo del embarque de prueba es costosa y difícil de efectuar de manera científica. Para obtener mayor precisión, se utilizan simu- laciones computarizadas para replicar las condiciones típicas que experimentará un empaque en el sistema logístico. Existe equipo de prueba del laboratorio para evaluar el impacto de los golpes con la interacción de la fragilidad del producto, y los materiales y diseño del empaque.
(^2) Edward Feitzinger y Hau L. Lee, “Mass Customization at Hewlett-Packard: The Power of Postponement”, Harvard Business Review , enero/febrero de 1999, pp. 116-120.
Empacado para la eficiencia en el manejo de materiales
La utilidad de un empaque se visualiza en el modo en que afecta la productividad y la eficien- cia logística. El empaque afecta todas las operaciones logísticas, desde la carga del camión y la productividad en la recolección en el almacén hasta el vehículo de transporte y la utilización del volumen. En todas estas situaciones, las características del diseño del empaque, la agrupación en una sola unidad y la comunicación afectan de manera significativa la eficiencia en el manejo de materiales.
Diseño del empaque El empaque de un producto en las confi guraciones estándar y en las cantidades de los pedidos faci- lita la eficiencia logística. Por ejemplo, la utilización del volumen se mejora mediante un empaque de tamaño reducido que concentre los productos, como el jugo de naranja o el suavizante de telas, al eliminar el aire dentro de los empaques y al embarcar los artículos sin montar, anidados y con un mínimo de material para sujetar la carga. En casi todos los casos, el material para sujetar la carga, como las esferas de poliestireno, se minimiza con sólo reducir el tamaño de la caja. IKEA, el minorista sueco de muebles desarmados, insiste en la minimización del volumen hasta un punto que embarca almohadas empacadas al vacío. IKEA emplea una estrategia de empacado que mini- miza el volumen para competir con éxito en Estados Unidos, aun cuando la compañía embarca los muebles desde Suecia. Hewlett-Packard embarca a Europa impresoras para computadora desde Estados Unidos utilizando flete aéreo y un empaque mínimo. 2 HP aplica a las impresoras una en- voltura plástica mediante calor para proporcionar estabilidad y reducir el daño. Además de reducir el costo del transporte, la práctica general reduce los aranceles de importación porque se aplaza bastante valor agregado hasta que el producto al final se ensambla y se vende en Europa. La minimización del volumen es lo más importante para los productos ligeros como los mue- bles para jardín ensamblados que agotan el espacio de un vehículo antes de alcanzar los límites de peso. Por otra parte, los productos pesados como los cojinetes de acero o el líquido en botellas de vidrio agotan el peso de un vehículo antes de llenar su capacidad de volumen. Cuando en un vehículo o contenedor agotan el peso, la empresa termina por enviar aire en un espacio que no se llena con producto. El peso total se puede reducir por cambios en el producto o en el empaque. Por ejemplo, sustituir con botellas de plástico las de vidrio aumenta la cantidad de botellas que se pueden cargar en un camión. El cambio que realizó la empresa de alimentos infantiles Gerber a las botellas de plástico se diseñó, en parte, para reducir los gastos de transporte. La minimización del volumen y el peso representa un desafío especial para las operaciones por correo y de comercio electrónico. Estas operaciones tienden a utilizar empaques estandarizados para hacer eficientes las compras y la operación. El resultado suele ser paquetes con un tamaño excesivo que requieren mucho material para sujetar la carga y un costo mayor del embarque. La naturaleza de los productos y la amplitud de las líneas de productos en el comercio electrónico re- quieren combinar varios empaques en un solo pedido. Esto es de gran interés para los clientes que
Capítulo 10 Empacado y manejo de materiales 239
están más conscientes del costo del embarque y el manejo directo de los embarques, al igual que por las preocupaciones ambientales relacionadas con la eliminación del empaque.
Agrupación en una sola unidad El proceso de agrupar las cajas maestras en una unidad física para el manejo o el transporte de materiales se denomina agrupación en una sola unidad o agrupación en un contenedor. El concepto incluye todas las formas de agrupamiento de productos, desde pegar dos cajas maestras juntas hasta la utilización de equipo especializado de transporte. Todos los tipos de agrupación en una sola unidad tienen el objetivo básico de aumentar la eficiencia en el manejo y el trans- porte. Las cargas unitarias aportan más beneficios que el manejo individual de las cajas maestras. Primero, se reduce el tiempo de descarga y la saturación en el destino. Segundo, la entrega de productos en cantidades de unidad de carga facilita el manejo de materiales. Las unidades utilizan aproximadamente una quinta parte del tiempo requerido para la carga y descarga manual. También se simplifica la verificación de los embarques que llegan, ya que se leen los códigos de barras. El inventario se posiciona rápidamente para la selección de pedidos. Por último, se reduce el daño en tránsito porque se embarcan cargas unitarias y debido a que se utiliza equipo de transporte especia- lizado. Todos estos factores reducen el costo logístico. El análisis siguiente se limita a los métodos de agrupación en una sola unidad para aprovechar la capacidad del equipo de transporte.
Contenedores rígidos
Aportan un dispositivo dentro del cual se agrupan unidades de cajas maestras o los productos suel- tos. La premisa es que colocar los productos dentro de un contenedor sellado los protege y facilita el manejo. La utilización de contenedores manejados y transportados mediante equipo y vehículos especiales es una práctica común en el transporte aéreo y acuático. En la distribución doméstica, la agrupación en un contenedor ofrece una enorme eficiencia en el transporte y reduce el manejo de los productos. Aproximadamente la mitad del costo total del transporte de artículos domésticos ocurre en el cambio de productos entre vehículos, el manejo por andenes y las plataformas, el empacado, y la atención de reclamaciones por pérdidas y daños a causa de robos y seguros. Las aerolíneas emplean la agrupación en un contenedor rígido para el flete y para el equipaje de los pasajeros. Los contenedores, diseñados para ajustarse al área de carga de la aeronave, facilitan la carga y la descarga, al mismo tiempo que reducen el daño y el robo de productos. La tabla 10. resume los benefi cios de la separación en contenedores rígidos. Se acostumbra utilizar contenedores retornables para distribuir algunos productos. Los pa- quetes más utilizables son de acero o plástico, aunque algunas empresas, como ya se señaló, reuti- lizan las cajas de cartón corrugado. Los fabricantes de automóviles emplean anaqueles retornables para el embarque de piezas de la carrocería entre las plantas, mientras que las empresas químicas emplean tambos de acero. Sin embargo, aumenta la tendencia hacia las aplicaciones de empaque reutilizables para muchos artículos y piezas pequeñas como los ingredientes, los artículos perece- deros de los supermercados, los embarques entre plantas y las bolsas de los almacenes minoristas a las tiendas. Los contenedores retornables son muy adecuados para los ambientes integrados en donde los embarcadores y los clientes protegen el contenedor de manera razonable. La industria automovilís- tica suele emplear los anaqueles y los empaques retornables entre los proveedores de componentes y las plantas de ensamblado. En un sistema de empaques retornables, las partes deben cooperar
- Mejora la efi ciencia general del movimiento de materiales.
- Se reduce el daño en el manejo y en el tránsito.
- Disminuyen los robos.
- Se reducen los requerimientos de un empaque protector.
- Proporciona mayor protección contra los elementos del ambiente.
- Proporciona una unidad de embarque que se puede reutilizar bastantes veces, lo cual reduce el desperdicio y la necesidad de eliminar el contenedor.
TABLA 10.
Benefi cios de la sepa- ración en recipientes rígidos
Capítulo 10 Empacado y manejo de materiales 241
El método de bloques se utiliza con las cajas que tienen el mismo ancho y altura. Cuando el ancho y la altura son diferentes, se organizan como ladrillos, filas y en espiral. La figura 10.3 ilustra estos cuatro esquemas básicos. Excepto por el método de bloques, las cajas se colocan en la carga unitaria organizadas en un esquema entrelazado y los niveles vecinos se ponen en ángulos de 90 grados entre sí. La estabilidad de la carga mejora con el entrelazado. El esquema de bloques no tiene este beneficio. Aunque estos esquemas aportan un buen punto inicial cuando existen tama- ños de cajas limitados, casi todos los esquemas de tarimas se determinan mediante programas de computadora. La agrupación en una sola unidad flexible aumenta la posibilidad de daño si no se limita de manera correcta durante el manejo o el transporte. En casi todas las situaciones, la estabilidad del apilamiento es insuficiente para asegurar una carga unitaria. Los métodos comunes para mejorar la estabilidad son las cuerdas, los postes en las esquinas, las tiras metálicas, la cinta adhesiva y el tratamiento antideslizante, los adhesivos y la envoltura. En esencia, estos métodos fijan las cajas sobre el esquema de apilamiento de la tarima. La envoltura plástica mediante estiramiento y mediante calor son dos métodos cada vez más populares para asegurar las cargas unitarias. Las envolturas son similares a las utilizadas en la cocina para la conservación de los alimentos. Se han organizado grupos de intercambio de tarimas como una forma para superar los pro- blemas tradicionales de devolución e intercambio. Las tarimas de alta calidad son costosas y di- fíciles de recuperar una vez que ya no son controladas por el propietario. Cuando ocurre una transferencia a una organización externa, lo normal es que los almacenes intercambien tarimas de mala calidad y conserven las mejores. Los grupos de tarimas son proveedores que conservan y arriendan tarimas de alta calidad por todo el país por una cuota variable por ciclo único. Un ciclo se define como cargar las tarimas con un fabricante y transportarlas al almacén de un minorista. Las empresas con grupos de tarimas como CHEP, la cual es una de las más grandes, asume la res- ponsabilidad por desarrollar, comprar y conservar las tarimas, al igual que proporcionar sistemas de control y administración.^3
Comunicación La función final del empacado logístico es la comunicación o transferencia de información. Esta función cada día se vuelve más importante para proporcionar identificación del contenido, segui- miento e instrucciones de manejo. La función más obvia de las comunicaciones es identificar el contenido de un paquete para todos los integrantes del canal. La información típica es el fabricante, el producto, el tipo de con- tenedor global, la cuenta, el código universal del producto (Universal Code Product, UPC) y el código electrónico del producto (Electronic Product Code, EPC), lo cual se comunica mediante un
Bloques Ladrillos Filas Espiral
FIGURA 10.3 Esquemas de apilamiento básico de las cajas maestras sobre una tarima
Fuente: Adaptado de los lineamientos de separación en tarimas de la Asociación Nacional de Tarimas de Madera y Contenedores, Arlington, VA.
(^3) Para información acerca de los productos y servicios que ofrece una organización de grupos de tarimas como CHEP, consulte www. chep.com.
242 Parte dos Operaciones de la logística de la cadena de suministro
código de barras o con tecnología RFID. La información en la caja de cartón se utiliza con el fin de identificar el producto para recepción, la selección de pedidos y la verificación del embarque. La visibilidad es una consideración principal en la identifi cación del contenido porque quienes manejan los materiales deben poder observar o leer electrónicamente la etiqueta desde distancias razonables en todas direcciones. La excepción para el empacado de alta visibilidad son los produc- tos de alto valor que suelen tener etiquetas pequeñas para minimizar la posibilidad de robo. También es importante la facilidad de seguimiento del paquete. Una operación interna eficaz y los clientes requieren el seguimiento de un producto conforme avanza por la cadena de suminis- tro. Un control positivo de todos los movimientos reduce la pérdida y el robo de productos. La función final del empacado logístico es proporcionar instrucciones de manejo y de protec- ción para quienes manejan los materiales. La información debe señalar cualquier consideración especial para el manejo del producto, como los contenedores de vidrio, las restricciones de tem- peratura, las consideraciones de apilamiento o los posibles peligros ambientales. Si el producto es potencialmente peligroso, como los productos químicos, el empacado y el material incluido deben contener instrucciones para enfrentar los derrames y el daño del contenedor.
- El equipo para el manejo y el almacenamiento deben estar lo más estandarizados posible.
- Cuando está en movimiento, el sistema debe diseñarse para proporcionar un fl ujo continuo máximo de productos.
- La inversión debe estar en el equipo de manejo, más que en el equipo estacionario.
- El equipo de manejo debe utilizarse lo más posible.
- En la selección del equipo de manejo debe minimizarse la proporción de peso muerto por carga útil.
- En donde sea práctico, debe incorporarse un fl ujo por gravedad en el diseño del sistema.
TABLA 10.
Principios del manejo de materiales
Manejo de materiales
Los avances en la tecnología y el equipo de manejo de materiales ofrecen la posibilidad de mejorar sustancialmente la productividad logística. Los procesos y las tecnologías de manejo de materiales afectan la productividad a través de los requerimientos de personal, espacio y equipo. El manejo de materiales es una actividad logística clave que no puede pasarse por alto. Aunque los detalles técnicos de la tecnología de manejo de materiales son extensos y están más allá del alcance de este libro, la sección siguiente presenta algunas consideraciones básicas del manejo y las soluciones con sistemas alternos.
Consideraciones básicas del manejo El manejo logístico de materiales ocurre por toda la cadena de suministro. Existe una diferencia fundamental en el manejo de materiales a granel y de cajas maestras. El manejo a granel incluye situaciones en donde el producto se maneja sin estas últimas y se requiere equipo especializado, como sólidos y perdigones. El manejo a granel de materiales líquidos y gaseosos se suele efectuar mediante conductos o bandas transportadoras. El análisis siguiente se concentra en el manejo de materiales que no son a granel, en donde los productos se embarcan en cajas maestras. Existen varios principios básicos que dirigen la selección de los procesos y las tecnologías de manejo de materiales. Los principios resumidos en la tabla 10.2 ofrecen la base inicial para evaluar las alternativas de manejo de materiales. Los sistemas de manejo pueden ser clasificados como mecanizados , semiautomatizados , automatizados y de información direccionada. En los sistemas mecanizados se utiliza una com- binación de mano de obra y equipo de manejo para facilitar la recepción, el procesamiento y/o el embarque. Por lo general, en el manejo mecanizado la mano de obra ocupa un alto porcentaje del costo general. En contraste, los sistemas automatizados intentan reducir lo más posible la mano de obra al sustituirla con una inversión en equipo. Cuando se emplea una combinación de sistemas mecánicos y automatizados para manejar el material, el sistema se denomina semiautomatizado.
244 Parte dos Operaciones de la logística de la cadena de suministro
Bandas transportadoras
Las bandas transportadoras se utilizan mucho en las operaciones de embarque y recepción y son el dispositivo de manejo básico para varios sistemas de selección de pedidos. Las bandas trans- portadoras se clasifi can por el tipo de propulsión, la gravedad y el movimiento de los rodillos o la cinta.^4 En las configuraciones eléctricas, la banda transportadora es impulsada por una cadena; en esta configuración se sacrifica bastante flexibilidad de una banda transportadora. Las aplicaciones impulsadas por la gravedad y por rodillos permiten reorganizarlas con un mínimo de dificultades. Se utilizan bandas transportadoras portátiles con rodillos impulsadas por gravedad para carga y descarga y, en algunos casos, se transportan en los camiones para ayudar a descargar los vehículos. Las bandas transportadoras son eficaces porque sólo se mueve el producto y eliminan la necesidad de movimientos de regreso del equipo.
Carruseles
Un carrusel funciona sobre un concepto diferente al resto del equipo de manejo mecanizado. En vez de requerir que el selector de pedidos vaya al lugar de almacenamiento del inventario, el carrusel mueve el inventario hasta el selector de pedidos. Un carrusel consiste en una serie de re- cipientes montados en una pista o un anaquel giratorio. Puede haber muchos niveles de pistas, lo cual permite un almacenamiento de alta densidad. El carrusel gira completo y acerca el recipiente de selección a un operario que no se desplaza. Su aplicación común es la selección de paquetes de artículos como refacciones, y su razón fundamental es reducir los requerimientos de mano de obra para la selección de pedidos al disminuir la distancia y el tiempo recorrido. Los carruseles, sobre todo los sistemas modernos apilables o de varios niveles, también reducen mucho los requerimien- tos de espacio de almacenamiento. Algunos también utilizan listas de recolección generadas por computadora, la cual también dirige las rotaciones del carrusel para aumentar la productividad del selector de pedidos. Estos sistemas se denominan recolección sin documentos porque no existe un papeleo que frene los esfuerzos del empleado. Una variación del sistema de carrusel son los anaqueles móviles. Estos anaqueles se desplazan de manera horizontal para eliminar el pasillo permanente entre los anaqueles. Este sistema, utilizado a menudo en las bibliotecas, ofrece más densidad de almacenamiento, pero reduce la eficiencia de la recolección porque los anaqueles deben moverse para acceder a productos específicos. El análisis del equipo mecanizado de manejo de materiales presenta una amplia variedad de alternativas. Casi todos los sistemas combinan diferentes dispositivos de manejo. Por ejemplo, se puede utilizar montacargas para los movimientos verticales y remolques o montacargas manuales como los métodos principales de transferencia horizontal.
Sistemas semiautomatizados El manejo mecanizado se suele complementar con equipo semiautomático. El equipo común uti- lizado en el manejo semiautomatizado incluye los sistemas con vehículos de conducción automa- tizada o autoguiados, la clasificación computarizada, los robots y diversas formas de anaqueles vivos.
Vehículos de conducción automatizada (AGV)
Un sistema AGV suele reemplazar los remolques con tractores. La diferencia esencial es que los AGV se guían, posicionan y activan automáticamente sin un conductor. Este tipo de equipo se basa en un sistema de conducción óptica, magnética o inalámbrica por radio. En la aplicación óptica, se ponen líneas direccionales en el piso del almacén. Después el AGV es dirigido por un haz luminoso enfocado en la ruta guía. Los AGV magnéticos siguen un cable eléctrico instalado bajo el piso. La conducción por radio inalámbrica (Wi-Fi) se consigue mediante una transmisión de alta frecuencia. La principal ventaja de un AGV es la reducción de la mano de obra directa. Los sistemas de conducción inalámbrica que emplean varios AGV no se li- mitan a las rutas de fl ujo predeterminadas en el almacén. El costo más bajo y la mayor flexibilidad
(^4) Para un análisis más detallado de las alternativas de banda transportadora y sus características, consulte David Maloney, “Conveyors”, Modern Materials Handling 55, núm. 1 (enero de 2000), pp. 490-553.
Capítulo 10 Empacado y manejo de materiales 245
han impulsado la aplicación de los AGV para los movimientos en el almacén que son repetitivos y frecuentes o que ocurren en áreas muy saturadas.
Clasifi cación
Los dispositivos de clasificación automatizada se utilizan en combinación con las bandas transpor- tadoras. Mientras se seleccionan productos en el almacén y se colocan sobre una banda trans- portadora para desplazarlos a los andenes de embarque, deben clasificarse en combinaciones es- pecíficas. Por ejemplo, el inventario para satisfacer varios pedidos puede seleccionarse por lotes, lo cual crea la necesidad de clasificar y secuenciar los embarques individuales. Casi todos los controladores de clasificación se pueden programar de modo que permitan un flujo personalizado y una lógica de decisiones para satisfacer los requerimientos cambiantes. La clasificación automatizada aporta dos beneficios principales. El primero es la reducción de la mano de obra. El segundo es un aumento importante en la velocidad y precisión de la selección de pedidos. Los sistemas de clasificación de alta velocidad, como el que utiliza United Parcel Ser- vice, clasifi can y alinean los paquetes a velocidades mayores de uno por segundo.
Robots
Un robot es una máquina que se puede programar para realizar una función o una serie de ellas. El atractivo de los robots estriba en la capacidad para programar funciones y una lógica de decisiones que dirijan el proceso de manejo. La popularidad de los robots hizo que se adoptaran en gran es- cala en la industria automotriz a principios de la década de 1980, en un esfuerzo por automatizar tareas manuales seleccionadas. Sin embargo, un almacén plantea un reto muy diferente. En el almacenamiento, la meta es acumular de manera eficiente los requerimientos específicos del in- ventario de los pedidos de los clientes. Por lo tanto, los requerimientos varían mucho de un pedido al siguiente, lo que provoca algo muy lejano a la rutina normal de la manufactura. Una aplicación exitosa de los robots en el almacenamiento es preparar y separar cargas uni- tarias. En el proceso de separación se programa un robot para que reconozca los esquemas de apilamiento de productos en las cargas unitarias y coloque los productos en una posición predeter- minada sobre una banda transportadora. En esencia, la utilización de robots para preparar cargas unitarias es lo contrario de la separación. Otro uso de los robots en el almacenamiento ocurre en ambientes donde es difícil que funcionen las personas; por ejemplo, durante el manejo de materia- les en áreas con alto ruido, los materiales peligrosos y las operaciones con temperaturas extremas, como los alimentos congelados o las áreas de tratamiento térmico. Es muy atractivo integrar robots en almacenes mecanizados para realizar funciones de se- lección. La capacidad para incorporar una lógica de programación, además de la velocidad, la confiabilidad y la precisión, hacen de los robots una alternativa atractiva comparada con el manejo manual tradicional en situaciones muy repetitivas o incómodas para las personas.
Anaqueles vivos
Un dispositivo que se utiliza mucho para reducir la mano de obra manual en los almacenes es el diseño de un anaquel en el cual el producto fl uye automáticamente a una posición de selección requerida. El anaquel vivo o automatizado típico contiene bandas transportadoras de rodillos y se diseña para reabastecerse desde atrás. La parte posterior del anaquel está más alta que la frontal, lo cual produce un flujo por gravedad hacia el frente. Cuando se retiran cajas o cargas unitarias de la parte frontal, las otras cajas o cargas del anaquel fluyen hacia adelante. El uso de anaqueles vivos reduce la necesidad de utilizar montacargas para transferir cargas unitarias. Una ventaja importante del almacenamiento en anaqueles vivos es la posibilidad de la rotación automática de un producto como resultado de la carga por detrás. La carga por detrás faci- lita una administración del inventario el primero en entrar, el primero en salir (first-in, first-out, FIFO). Son diversas las aplicaciones de los anaqueles con flujo por gravedad. Por ejemplo, se em- plean anaqueles vivos para secuenciar el pan fresco en las tarimas de embarque de las panaderías.
Sistemas automatizados
Durante varias décadas, el concepto de manejo automatizado ha ofrecido un enorme potencial y logros limitados. Los esfuerzos iniciales de manejo automatizado se concentraban en los sistemas
Capítulo 10 Empacado y manejo de materiales 247
ceso completo es controlado por una computadora y se acopla con el pedido y un WMS. Cuando llega, la mercancía se dirige automáticamente a una posición del almacenamiento vivo y se actua- lizan los registros del inventario. Cuando se reciben los pedidos, la mercancía se organiza según el tamaño del empaque o del vehículo y se programa para selección. En el momento adecuado, toda la mercancía se envía en una secuencia de carga y se transporta automáticamente mediante una banda transportadora a los andenes de carga. En algunas situaciones, el primer manejo manual de la mer- cancía dentro del almacén ocurre cuando se apila en el vehículo que la va a repartir.
Almacenamiento/recuperación automatizados
Un sistema automatizado de manejo de cargas unitarias, o sistema automatizado de almacena- miento y recuperación (Automated Storage and Retrieval System, AS/RS) , que emplea un almacenamiento elevado es una forma popular de automatización. La figura 10.4 ilustra el con- cepto de un AS/RS elevado. Los AS/RS son muy adecuados para artículos como cajas pesadas o productos en ambientes controlados como panaderías o de alimentos congelados. El concepto de manejo elevado se suele automatizar desde la recepción hasta el embarque. Los cuatro componen- tes principales de un AS/RS son los anaqueles de almacenamiento, el equipo de almacenamiento y recuperación, el sistema de entradas/salidas y el sistema de control. El término elevado se deriva del aspecto físico del anaquel de almacenamiento. El anaquel tiene un almacenamiento vertical con una estructura de acero y puede medir hasta 120 pies ( metros). La altura normal de apilamiento de las cajas de cartón en tarimas en un sistema de manejo automatizado es de 20 pies (6 metros), de modo que son evidentes las posibilidades del almace- namiento elevado. Debido a que las personas no son una parte integral de un AS/RS, se suelen llamar plantas a oscuras. La planta elevada común consiste en filas de anaqueles de almacenamiento. Las filas de ana- queles están separadas por pasillos que miden entre 120 y 800 pies (36 y 240 metros). Las activi- dades principales de almacenamiento y recuperación ocurren dentro de estos pasillos. Una grúa de almacenamiento y recuperación sube y baja por el pasillo mientras guarda y selecciona pro- ductos. Existe equipo diverso para el almacenamiento y la recuperación. Casi todas las máquinas requieren guías en la parte superior e inferior para obtener la estabilidad vertical necesaria para el movimiento horizontal de alta velocidad y la elevación vertical. Las velocidades horizontales van de 300 a 400 pies (90 a 120 metros) por minuto (mpm) con velocidades de elevación de hasta 100 pies (30 metros) por minuto o más.
Área de recolección y entrega de cargas unitarias
Pasillo de almacenamiento y recuperación Anaquel de almace- namiento de cargas unitarias
Unidad de almacenamiento y recuperación
FIGURA 10.
Un almacén elevado con un AS/RS
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La función inicial del equipo de almacenamiento y recuperación es llegar con rapidez al lugar de almacenamiento deseado. Una segunda función es insertar o retirar mercancía del anaquel. En su mayor parte, la inserción y el retiro de la carga se consiguen mediante mesas retráctiles, las cuales entran y salen del anaquel a velocidades mayores de 100 pies por minuto (30 metros por minuto). Debido a que la mesa retráctil sólo se mueve alrededor de un metro, acelera y se detiene con rapidez. En esencia, la máquina de almacenamiento y recuperación es una combinación de montacargas incorporado en una grúa móvil. La máquina sube y baja por el pasillo para insertar o retirar una carga unitaria del almacenamiento. Cuando el AS/RS opera con cargas unitarias, es común que el proceso se automatice. Sin embargo, el AS/RS suele incorporar una recolección manual cuando el sistema selecciona envases o cajas maestras. En algunas instalaciones, la máquina para almace- namiento y recuperación se posiciona para atender diferentes pasillos mediante vehículos de trans- ferencia. Existen numerosas disposiciones y diseños de transferencia. Las unidades de transferencia pueden ser dedicadas o no dedicadas. El vehículo dedicado de transferencia siempre se estaciona en el extremo del pasillo en el que trabaja el equipo de almacenamiento y recuperación. El vehículo para transferencia no dedicada funciona en varios pasillos y máquinas de recuperación de manera programada, para lograr una máxima utilización del equipo. La decisión acerca de incluir una trans- ferencia de un pasillo a otro en un sistema de almacenamiento elevado reside en las economías de la tasa de producción y el número de pasillos incluidos en el sistema general. En el almacenamiento elevado, el sistema de entrada/salida se refiere al movimiento de las cargas de y hacia el área de anaqueles. Se ejecutan dos tipos de movimientos. Primero, las cargas deben transportarse de los andenes de recepción o de las líneas de producción al área de alma- cenamiento. Segundo, dentro del área periférica intermedia de los anaqueles, las cargas deben posicionarse para entrada o salida. El problema potencial de manejo más grande está en el área pe- riférica. Una práctica común asigna estaciones separadas para una recolección y retiro capaces de preparar un suministro adecuado de las cargas para cada pasillo, con el fin de utilizar por completo el equipo de almacenamiento y recuperación. Para un máximo desempeño de entrada/salida, el procedimiento normal requiere diferentes estaciones para transferir las cargas que entran y salen y están asignadas al mismo pasillo. Se vinculan estaciones de recolección y descarga (pickup and discharge, P/D) a los sistemas de manejo que transfieren la mercancía de y hacia el área de almacenamiento elevada. El sistema de control en el almacenamiento elevado es similar a los sis- temas de selección de pedidos automatizados descritos antes. Además de programar las llegadas y las asignaciones de lugares, el sistema de control maneja el control del inventario y la rotación de las existencias. El sistema de control también registra la ubicación de los productos dentro del AS/RS, la utilización de los depósitos de almacenamiento y las operaciones de la grúa. En el caso del almacenamiento elevado, la confiabilidad y la integridad del sistema son fundamentales para alcanzar la productividad y la utilización máxima del equipo. En las aplicaciones de manufactura, el producto que fluye se forma automáticamente en car- gas unitarias. Después, la carga unitaria se transporta al área de almacenamiento elevado mediante una banda transportadora eléctrica. Cuando llega la carga, se asigna a un depósito del almacena- miento y la banda transportadora eléctrica la transfiere a la estación de recolección adecuada. En este punto, el equipo de almacenamiento y recuperación se encarga de mover la carga unitaria a su lugar de almacenamiento planificado. Cuando se reciben pedidos, el sistema de control dirige la recuperación de las cargas unitarias especificadas. Desde la estación de entrega, la carga unita- ria fluye mediante una banda transportadora eléctrica y por gravedad hasta la bahía de embarque adecuada. Cuando se realizan la recuperación y la entrega, se completa todo el papeleo necesario para iniciar el embarque del producto. Un AS/RS busca aumentar la productividad en el manejo de materiales al proporcionar una máxima densidad de almacenamiento por metro cuadrado o espacio de piso y al minimizar la mano de obra directa requerida en el manejo. La naturaleza muy estructurada de un AS/RS con- sigue un manejo confiable sin robos ni daños y un control muy preciso. Sin embargo, el AS/RS elevado suele ser mejor como dispositivo de almacenamiento que como dispositivo de manejo, lo cual reduce su atractivo en situaciones donde las rotaciones rápidas del inventario son más im- portantes que el almacenamiento de bajo costo. La pérdida de flexibilidad ha hecho que algunas empresas vuelvan a considerar la utilización de sistemas automatizados.
250 Parte dos Operaciones de la logística de la cadena de suministro
Recolección con luz
Una tecnología conocida como recolección con luz es una variación del sistema de carrusel que cada día se vuelve más común. En estos sistemas, los selectores de pedidos recolectan artículos designados directamente en cajas o en bandas transportadoras, a partir de lugares o depósitos de almacenamiento iluminados en un carrusel. Una serie de luces o un árbol de luces frente a cada lugar de recolección, indica el número de artículos para recolectar ahí. Una variación del sistema de recolección con luz es la colocación con luz , en donde los selectores de pedidos ponen los pro- ductos en los contenedores iluminados. Cada contenedor o bolsa se asigna a un pedido o cliente específi co, de modo que la luz indica cuáles clientes van a recibir un producto específico.
Consideraciones especiales del manejo La misión principal del manejo de materiales es facilitar el flujo de la mercancía de una manera ordenada y eficiente del fabricante al punto de venta. Esta sección identifica y analiza considera- ciones especiales importantes para seleccionar y operar el equipo de manejo de materiales.
Cumplimiento electrónico
La satisfacción del cumplimiento electrónico traslada algunas demandas especiales al almacena- miento y manejo de materiales de una empresa. Los minoristas electrónicos y tradicionales que se mueven al ambiente electrónico de ventas han sido obligados a adaptar sus procesos para cumplir las necesidades específicas de este mercado. Cuatro consideraciones específicas que afectan el almace- namiento y el manejo de materiales en un ambiente de cumplimiento electrónico son el volumen del pedido, los productos, las personas y el seguimiento.^6 Primero, para atender a los clientes finales, una típica planta de cumplimiento electrónico debe procesar una gran cantidad de pedidos muy pe- queños. Esto significa que es difícil lograr economías de escala sustanciales para las operaciones de recolección. Segundo, las plantas de cumplimiento electrónico deben manejar una amplia variedad de productos, lo cual se traduce en inventarios grandes y la utilización de prácticas a través del flujo para consolidar los pedidos para embarque. Las empresas que eligen consolidar los pedidos deben tener la capacidad para recibir y combinar con rapidez y eficacia una gran cantidad de pedidos muy pequeños. Tercero, una planta de cumplimiento electrónico exige mucho a las personas porque la flexibilidad requerida en la recolección reduce la selección del pedido a una aplicación manual o limitada de la tecnología de recolección con luz. En muchos casos, las operaciones de cumplimiento electrónico son estacionales, lo cual aumenta la necesidad de capacitación para los empleados nuevos y estacionales. Cuarto, las mayores expectativas del cliente en relación con el seguimiento requie- ren que se detecten y registren de manera electrónica muchas actividades dentro del almacén, para establecer una interfaz con el transportista. A pesar del rápido crecimiento en las ventas electrónicas al menudeo, muchas empresas todavía intentan determinar los procesos más adecuados de almace- namiento y de manejo de materiales para apoyar esta actividad. En muchos casos, estos minoristas electrónicos subcontratan el cumplimiento a proveedores de servicios integrados (ISP). En cualquier caso, el ambiente de menudeo electrónico seguirá aumentando la demanda de una operación más oportuna, reactiva e integrada del almacén y el manejo de materiales.
Preocupaciones ambientales
Existe una preocupación creciente relacionada con el impacto ambiental de las operaciones del almacén. En particular, la atención se ha centrado en el impacto del equipo de manejo de mate- riales; es decir, los montacargas. La contaminación de los montacargas no eléctricos es similar a la de los motores de los automóviles. También hay un mayor interés en relación con el manejo y la eliminación de materiales peligrosos utilizados o guardados en las operaciones del almacén. Las empresas tienen que asegurar que tales materiales se eliminen de manera adecuada para evitar responsabilidades por contaminación.
Ambiente regulatorio
El almacén de distribución es una de las operaciones que exigen más la mano de obra a casi todas las empresas. También es una de las más peligrosas, porque ocurren aproximadamente 100
(^6) Amy Hardgrove, “Fulfi llment: The Last Step in the E-Tail Process”, Grocery Distribution , julio/agosto de 2000, pp. 27-30.
Capítulo 10 Empacado y manejo de materiales 251
fallecimientos y 95 000 lesiones cada año.^7 Para reducir estas cifras, la OSHA ha extendido su influencia regulativa sobre las operaciones y la tecnología del almacén. En marzo de 1999, la OSHA estableció la regulación de capacitación de operarios de vehículos eléctricos industriales (Powered Industrial Truck Operator Training, PITOT), que exige capacitar y reevaluar a todos los conductores de montacargas. Aquellos que no aprueban la evaluación y los involucrados en acci- dentes deben someterse a una capacitación de refuerzo. Otra regulación en evolución se concentra en el peso de la carga y su ángulo. Muchas de las identificadas son lesiones en la espalda y en la columna vertebral, provocadas por levantar las cajas maestras o las cargas unitarias de manera inadecuada. Ahora la OSHA establece límites en el peso que pueden levantar las personas, el ángulo del levantamiento y el número de acciones repetitivas. Se calcula el peso recomendado, el cual comienza en 51 libras (24 kilogramos), y se restan factores relacionados con la distancia y la cantidad. Para las tareas de manejo de materiales más repetitivas, el peso límite aprobado va de 20 a 30 libras (10 a 15 kilogramos). Un tercer interés de la OSHA es la limpieza del almacén, sobre todo en las plantas de alimentos y productos farmacéuticos. Los pisos y las áreas de trabajo deben estar bastante limpios para inhibir la aparición de roedores y evitar que los trabajadores tropiecen o resbalen. Es fundamental diseñar operaciones de almacén que consideren estos límites, porque las multas pueden ser cuantiosas y la responsabilidad legal puede provocar demandas excesivas.
Procesamiento de devoluciones
Por diversas razones, la mercancía puede regresar o devolverse a un fabricante. Esto ocurre sobre todo en un ambiente electrónico de menudeo, en donde hasta 30% de los pedidos son devueltos. Normalmente la cantidad o la regularidad de dicha logística inversa no justifican el movimiento de cargas unitarias, de modo que el único método conveniente para procesar los flujos inversos de mercancía es el manejo manual. En un grado práctico, el diseño del manejo de materiales debe considerar el costo y el impacto del servicio de la logística inversa. Tales flujos implican tarimas, cajas de cartón y materiales de empaque, además de mercancía dañada, expirada o excesiva. Mu- chas empresas optan por procesar las devoluciones mediante un proveedor de servicios integrados para separar los fl ujos y reducir la posibilidad de errores o contaminación.^8
El empacado tiene un impacto importante en el costo y la productividad de la logística. La compra de materiales empacados, el diseño de empaques y la necesidad posterior de eliminar materiales, representan los costos más obvios del empacado. Éste afecta el costo de todas las actividades lo- gísticas. El control del inventario depende de la precisión de los sistemas de identificación manual o automática determinados por el empaque del producto. La velocidad, la precisión y la eficiencia de la selección de pedidos son afectadas por la identificación, la configuración y la facilidad de manejo de los paquetes. El costo del manejo depende de la capacidad y las técnicas de agrupación en una sola unidad. Los costos de transporte y almacenamiento son dirigidos por el tamaño y la densidad del empaque. El servicio al cliente depende del empacado para lograr un control de calidad durante la distribución, para ofrecer información y comodidad al cliente, así como para cumplir las regulaciones ambientales. El concepto de aplazamiento del empacado para lograr una flexibilidad estratégica es muy importante, dada la creciente extensión y complejidad de las cade- nas de suministros globales y los costos de ubicar plantas nuevas. El manejo de materiales de alto rendimiento es fundamental para la productividad del alma- cén por varias razones importantes. Primero, se dedica una cantidad significativa de horas de mano de obra al manejo de materiales. Segundo, la capacidad de manejo de materiales limita los bene- ficios directos que se pueden obtener mediante una mejor tecnología de la información. Aunque la tecnología de la información ha introducido nuevas tecnologías y capacidades, en el manejo de materiales prevalece la necesidad de mano de obra. Tercero, hasta hace poco tiempo, el manejo de materiales no se ha administrado de manera integrada con otras actividades logísticas, ni ha
(^7) Alison Paddock, “Operator Training: Setting the Goals”, Grocery Distribution , julio/agosto de 2000, p. 34. (^8) Para un análisis detallado de la logística inversa consulte el capítulo 11.
Resumen
