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Utilización de la simulación en los almacenes automáticos

01/09/2004

En el sector de la logística las herramientas de simulación se están convirtiendo en imprescindibles para el diseño y la validación de soluciones de almacenaje automático. Son verdaderos bancos de pruebas que permiten realizar multitud de hipótesis para probar las diferentes propuestas planteadas reduciendo enormemente el tiempo y los recursos necesarios.

En los últimos años la tendencia del mercado actual está obligando a las compañías a diseñar sus almacenes cada vez más ágiles y competitivos. Por ello las empresas están demandando soluciones globales que proporcionen un mayor rendimiento en sus instalaciones.

Los sistemas automáticos de almacenaje son la respuesta a muchas de esas necesidades. Desde el punto de vista conceptual, son un conjunto de elementos (físicos y lógicos) concebidos para facilitar las operaciones de ubicación y extracción de la carga de forma automática. En la actualidad existen diferentes grados de automatización, desde los almacenes que solamente mecanizan la colocación en la estantería, hasta aquellos donde el nivel de automatización llega casi al 100%, dando de esta forma una alta fiabilidad en todo el proceso.

A pesar de que este tipo de sistemas puede adaptar múltiples configuraciones, casi todos ellos comparten unas características similares.

Componentes físicos de un almacén automático:
 

  • Estanterías: elementos estructurales básicos pensados para almacenar cargas a gran altura aprovechando el máximo espacio posible.
  • Robot transelevador: se encarga de realizar las operaciones de ubicación y extracción de las cajas o paletas de las estanterías.
  • Elementos de cabecera: compuestos habitualmente por sistemas de transporte motorizados, permiten enviar las cargas desde los puestos de trabajo hasta los transelevadores y viceversa.



Componentes lógicos de un almacén automático:
 

  • Flujos de entrada y salida de la mercancía: a pesar de ser un “elemento intangible” indican cómo el almacén se relaciona o se integra con su entorno.
  • Sistema de Gestión de Almacenes (SGA): dirige todas las acciones de almacenaje, gestionando el tiempo y el uso del espacio.
  • Factor humano: es fundamental en la concepción de todo almacén automático, ya que uno de los objetivos básicos en el diseño es concebir puestos de trabajo ergonómicos que faciliten al máximo las tareas para obtener un óptimo rendimiento de los operarios.



La simulación

La definición académica de la palabra simulador dice textualmente: “aparato que reproduce el comportamiento de un sistema en determinadas condiciones, aplicado generalmente para el entrenamiento de quienes deben manejar dicho sistema”.

En el sector de la logística los simuladores se están convirtiendo en una herramienta imprescindible para el diseño y la validación de los modelos complejos. Se utilizan como auténticos bancos de pruebas que permiten, tanto al diseñador como al cliente final, realizar multitud de hipótesis para probar las diferentes soluciones planteadas utilizando menos tiempo y recursos que los métodos tradicionales.

Los objetivos de la simulación aplicada al diseño de almacenes automáticos son diversos:
 

  • Analizar el comportamiento del almacén, teniendo en cuenta diferentes tipos de condicionantes. Dentro de este apartado se incluyen las pruebas de rendimiento en momentos punta, el comportamiento del sistema cuando se producen averías en alguno de los componentes, etc.
  • Reducir el tiempo de desarrollo, ya que cualquier cambio que se produzca en la fase de montaje se puede testar previamente con el simulador.
  • Determinar de una forma certera el rendimiento máximo del almacén, ofreciendo a su vez los mecanismos necesarios para diseñar modificaciones o ampliaciones posteriores.
  • Facilitar una visión del almacén en movimiento, previa a su instalación, con un alto grado de realismo.



La modelización

Se entiende como modelización el proceso de diseño y desarrollo de una solución utilizando herramientas de simulación. El procedimiento seguido para construir un modelo es en realidad una versión reducida del proceso que se sigue para la instalación de un almacén automático real.

Para ello se siguen las siguientes fases:
 

  • Construcción del modelo físico. En esta fase se definen todos los elementos que componen la parte tangible del almacén. Los componentes más habituales son:
    - Transelevadores: se modelizan a partir de elementos capaces de reproducir fielmente el comportamiento y el rendimiento de este tipo de robots.
    - Cabecera: compuesta por un gran abanico de elementos de transporte, entre los que destacan los caminos de rodillos o cadenas, shuttle-cars(carros transferidores), elevadores, enfardadoras... Estos componentes se incluyen en el modelo de simulación con sus características principales configuradas: velocidad, tiempo de respuesta, etc.
  • Construcción del modelo lógico. Es cuando se implementan las pautas de comportamiento generales del sistema. Utilizando herramientas de análisis estadístico, se lleva a cabo un estudio completo del flujo de las entradas y salidas. De esta forma, se garantiza que el almacén simulado se adaptará a las necesidades planteadas por el cliente.



A continuación, se debe establecer la lógica de funcionamiento de todos los elementos. De hecho, para simular correctamente la operativa de un almacén, los sistemas de simulación deben incorporar una versión reducida del software de control y gestión. Por ejemplo, en esta fase se determinan aspectos como la ruta óptima que debe recorrer la carga, la prioridad de paso en los cruces, la zona asignada en la ubicación, el puesto de trabajo de destino, etc.

La ejecución

El objetivo final de todo modelo de simulación es reproducir de la forma más fiel posible un planteamiento de solución para evaluar su comportamiento en diversas circunstancias. Para ello estas herramientas representan largos periodos de ejecución en intervalos muy cortos de tiempo. Así, se puede estudiar la conducta de una solución, muy difícil de realizar en una instalación real. Como ejemplo, un sistema de complejidad media puede comprimir la operativa de todo un año en unos pocos minutos de simulación.

La ejecución de un modelo consiste en crear múltiples interacciones variando las condiciones de entrada y salida. Para cada una de las repeticiones se crea un completo juego de estadísticas donde se recoge de forma detallada el comportamiento de los elementos físicos del almacén. A partir del estudio de estos resultados, el analista puede decidir, en primer lugar, si el sistema planteado se adaptada a las necesidades del cliente y, en segundo lugar, cómo se comportan las diferentes alternativas en el diseño.