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INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE INSTALACIONES
DEFINICIÓN DE PLANEACIÓN DE INSTALACIONES
La planeación de instalaciones establecerá la forma en que los activos fijos
tangibles de una actividad, apoyarán el logro de los objetivos de esta actividad.
Para una industria de manufactura, la planeación de la planta implicará establecer
la mejor manera en que la planta apoye la actividad de producción. Para entender
mejor esta definición, la planeación de instalaciones la podemos dividir en sus
componentes, entonces decimos:
 La localización de la instalación, y
 El diseño de sus componentes.
La localización de la instalación se refiere a su ubicación con respecto a sus
clientes, proveedores y otras instalaciones con cuyas actividades tiene relación.
También, la ubicación incluye su colocación y orientación en un área específica
de un terreno.
Los componentes del diseño de una instalación comprenden:
1. Los sistemas de instalación. La estructura del edificio y los
servicios gas, agua, energía, aire acondicionado, calefacción,
iluminación, ventilación, aguas residuales y drenaje).
2. La distribución. El arreglo físico del equipo y la maquinaria para el
área de producción, las áreas relacionadas a la producción o de
apoyo, y áreas para el personal dentro del edificio.
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2. 3. El sistema de manejo.El sistema de manejo consiste en el
mecanismo por el cual todas las interacciones dentro de la
instalación serán satisfechas (los materiales, el personal, la
información, y sistemas de manejo de materiales).
En la figura 1.1, se muestra la estructura de la planeación de instalaciones,
y es importante mencionar que la planeación de facilidades forma parte esencial
de la cadena de suministros, es decir, existe un flujo de materiales y de
información que se establece tanto dentro de cada organización como fuera de
ella, con sus respectivos proveedores y clientes. También es importante asentar,
que las instalaciones son componentes fundamentalesen la cadena de
suministros, por lo tanto, cada organización debe planear sus instalaciones para
asegurar que el producto se fabricará y entregará a entera satisfacción del cliente
final.
Figura 1.1. Estructura de la planeación de facilidades.
Localización de
instalaciones
Planeación de Diseño
instalaciones Estructural de
la planta
Diseño de la
Diseño de distribución
instalacione de la planta
s
Diseño del
sistema
de manejo de la
planta
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3. La estructura de la planeación de instalaciones se puede aplicar, tanto a
organizaciones de producción como de servicios.Nosotros nos enfocaremos al
diseño de instalaciones, el cual no es sinónimo de la planeación de instalaciones;
es un componente de la planeación de instalaciones. El diseño de instalaciones se
enfoca a los detalles de la distribución de la planta.
EL PROCESO DE PLANEACION DE INSTALACIONES
1. Definir (o redefinir) el problema.
Ya sea la planeación de una nueva instalación o la planeación del
mejoramiento de una instalación existente, es esencial que el o los
productos a producirse, sean especificados cuantitativamente. Los
volúmenes o niveles de actividad deben ser identificados cuando sea
posible. También debe definirse la función de la instalación dentro de
la cadena de suministros.
Definir las actividades principal y de apoyo que se realizaran para
alcanzar el objetivo. Es importante que los requerimientos se
especifiquen en términos de operaciones, el equipo, el personal y los
flujos de material relacionados. Estas actividades de apoyo permiten
que la actividad principal se desarrolle con un mínimo de
interrupciones y retrasos. Por ejemplo, en una industria
manufacturerala función de mantenimiento es una función de soporte
a la actividad de de producción para que esta, se lleve a cabo lo
mejor posible, evitando las interrupciones y los retrasos en la línea
de producción.
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4. 2. Analizar el problema.
Determinar las relaciones entre las actividades. Especificar si las
actividades interactúan o se apoyan dentro de los límites de la
instalación y la forma en que lo hacen; se deben definirse relaciones
cuantitativas y cualitativas.
3. Determinar los requerimientos de espacio para todas las actividades.
Deberán tomarse en cuenta todas las necesidades de equipo,
material y personal para calcular los requerimientos de espacio para
cada actividad y generar planes alternos de instalación. Los planes
alternos son de ubicación y diseño; los planes de diseño de
instalaciones incluirán los planes de estructura de distribución y el
sistema de manejo de materiales. Dependiendo de cada situación
particular, la decisión de la ubicación de la instalación y del diseño de
la instalación pueden tomarse separadamente.
4. Evaluar las diferentes alternativas
Basados en el criterio previamente revisado y aprobado, clasifique
los planes especificados. Para cada plan presentado, determine los
factores subjetivos involucrados y evalúe si, esos factores afectarán
la instalación y su operación y la manera en que esto ocurriría.
5. Seleccionar un plan de diseño para la instalación.
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5. Seleccionar aquel que sea más eficaz para satisfacer los objetivos
de la organización. La información generada en el paso anterior será
determinante en esta selección. En ocasiones, el costo a veces no
es la única consideración que se toma en cuenta cuando se evalúa
el plan; existe otros criterios no económicos que sería conveniente
analizarlospara tomar la decisión más adecuada al hacer la selección
del plan.
6. Implementar el plan de la instalación.
Implementar el plan de diseño de la instalación. Una vez
seleccionado el plan de diseño, una considerable cantidad de
planificación debe preceder a la construcción de la instalación o la
distribución del área. Supervisar la instalación de la distribución,
estar listos para la iniciar la prueba piloto, es parte de la fase de
implementación de la planeación de instalaciones.
Mantener y adaptar el plan de diseño de la instalación.A medida que
se van presentando nuevos requerimientos para la instalación, el
plan general debe modificarse en relación con la instalación. Debe
reflejar en ahorro de energía, o mejoras en el equipo de manejo de
materiales que vayan haciendo disponibles. Los cambios en el
diseño del producto, provocan cambios en el equipo de manejo de
materiales o en los patrones de flujo de los materiales; que en
consecuencia se tiene que actualizar el plan de la instalación.
Redefinir el objetivo de la instalación.Como indicamos previamente
en el paso 1, es necesario identificar los productos a elaborar o los
servicios a brindar en términos específicos y cuantificables. En el
caso de modificaciones de importancia, expansiones, cambios en las
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6. instalaciones existentes; todos los cambios deberán considerarse e
integrarse ser considerados e integrados dentro del plan de diseño.
Si analizas a paso a paso el procedimiento de la planeación de facilidades, podrás
entender mejor el procedimiento a seguir en el diseño de instalaciones y te
facilitará la aplicación del mismo.
DEFINICIÓN Y LA IMPORTANCIA DEL DISEÑO DE INSTALACIONES
Enel diseño de instalaciones el flujo de los materiales representa la medula
espinalde cualquier distribución de planta, este patrón de flujo forma parte de la
cadena de suministros, la que se encarga de hacer llegar el producto al cliente
final con entera satisfacción. Un arreglo físico no eficiente, afectaría a la
productividad y la rentabilidad de la empresa; pero las compañías no buscan eso,
ellas prefieren invertir en un buen diseño de instalaciones, por qué saben que a
través de ese diseño, tendrán ordenado sistema de producción y sus actividades
de apoyo, operando con calidad y menores costos de producción, con lo que
cumplirían satisfactoriamente con la demanda de mercado y obtener mayores
utilidades.
Diseño de instalaciones
El diseño de instalaciones analiza, conceptualiza, diseña e implementa
sistemas para la producción de bienes o servicios. El diseño se representa
generalmente por medio de un plan de piso o un arreglo físico de las instalaciones
(equipo, terreno, edificio, servicios), para optimizar las relaciones entre personal,
flujo de los materiales y los métodos requeridos para lograr los objetivos de la
empresa de manera eficiente económica y segura. El plan de piso es finalmente la
distribución de una instalación.
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7. Objetivos del diseño de instalaciones
1. Facilitar el proceso de manufactura.
2. Minimizar el Manejo de Materiales.
3. Mantener la flexibilidad de la distribución y su operación.
4. Mantener una alta rotación de materiales-en-proceso.
5. Mantener baja la inversión en equipamiento.
6. Hacer un uso económico del espacio cúbico del edificio.
7. Promover la utilización efectiva de la mano de obra.
8. Brindar al trabajador, seguridad y confort en el área de trabajo.
Importancia del diseño de instalaciones
El diseño de instalaciones es importante para el funcionamiento eficiente de
una industria; y estaremos de acuerdo que el flujo de material por lo general
representa la espina dorsal de una instalación productiva, por lo tanto, debe ser
cuidadosamente planificada para poder manejar y no confundir los patrones de
tráfico de materiales en los diferentes procesos de la planta. Hay que recordar que
el flujo de materiales forma parte dela cadena de suministros. Lo anterior lo
resumimos en:
Un plan eficaz del flujo de materiales, es un requisito indispensable para la
producción económica.
El plan de flujo de materiales es la base de una buena distribución de las
instalaciones físicas.
El manejo de materiales es el que le da movimiento a los materiales en los
procesos relacionados en una planta de producción, a través de varios y
diferentes sistemas de manejo.
El buen arreglo físico de las instalaciones,permite al flujo de los materiales
el funcionamiento eficiente en los diferentes procesos relacionados.
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8. La operación eficiente del proceso da como resultado minimizar los costos
de producción.
Los costos mínimos en la producción dan como resultado mayores
utilidades.
Entonces, podemos decir sin equivocarnos que, el plande flujo de materiales, es la
base para el diseño de toda instalación, así como para el éxito de la compañía.
Como parte del diseño de instalaciones, es importante explicar el
significado de la distribución de planta.
Definición de la distribución de planta
La distribución de planta es la técnica de la ingeniería industrial que estudia
la colocación física ordenada de los medios industriales, tales como el movimiento
de los materiales, equipo, trabajadores, espacio requerido para el movimiento de
los materiales y su almacenaje, y además el espacio necesario para la mano de
obra indirecta y los beneficios correspondientes.
El objetivo principal de la distribución de planta es reducir los costos de
producción como resultado de efectuar las siguientes mejoras:
1. Reducción del riesgo para la salud e incremento de la seguridad de los
trabajadores.
2. Mejorar la moral y satisfacción del personal.
3. Incrementar la producción.
4. Disminuir los retrasos de la producción.
5. Optimizar el uso del espacio para las distintas áreas.
6. Reducir el manejo de los materiales.
7. Maximizar el uso de la maquinaria, mano de obra y/o de los servicios.
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9. 8. Reducir el material en proceso.
9. Disminuir el tiempo de fabricación.
10. Disminuir el trabajo administrativo e indirecto en general.
11. Lograr una supervisión más fácil y efectiva.
12. Disminuir el congestionamiento de los materiales.
13. Reducir el riesgo del material y su calidad.
14. Tener mayor facilidad de ajuste a los cambios requeridos.
El diseñador de instalaciones siempre deberá tener en mente los siguientes
factores que influyen en toda distribución de instalaciones, estos son:
1. Factor Material. Incluye el diseño, la variedad, la cantidad, las operaciones
y sus secuencias.
2. Factor Maquinaria. Es el equipo de producción y herramientas, y su uso.
3. Factor Hombre. Considera la supervisión, servicios auxiliares, y la mano de
obra indirecta.
4. Factor Movimiento. Se refiere al transporte interno y externo departamental,
al manejo de diversas operaciones, almacenamiento e inspección.
5. Factor Espera. Es el almacenamiento temporal y permanente, y las esperas
en general.
6. Factor Servicio. Se considera al mantenimiento principalmente y las demás
actividades de apoyo que incluye la instalación.
7. Factor Edificio. Se refiere a la estructura del edificio.
8. Factor Cambio. La flexibilidad de adaptarse a cualquier cambio.
Finalmente, debemos también pensar siempre en los siguientes principios de la
distribución de planta, para tener un buen plan de distribución.
1. Integración total de todos los factores que afectan a la distribución.
2. El movimiento de los materiales deben ser a distancias mínimas.
3. El flujo de los materiales debe ser secuencial a través de la planta.
4. La uso efectivo del espacio superficial y cúbico.
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10. 5. Buscar satisfacción y seguridad para los trabajadores.
6. Contar con la flexibilidad para ajustar o reordenar nuestra planta al
menor costo.
Tipos de problemas y causas en el diseño de instalaciones
1. Proyecto de una instalación nueva. Se presenta cuando hay que diseñar
una instalación porque se desea producir un nuevo producto o mezcla de
productos, así como también, cuando hay considerables cambios en el
diseño del producto, o bien, cuando hay cambios en la demanda del
mercado. En este tipo de proyectos se tienen pocas limitantes y el
diseñador de instalaciones tendrá mayor influencia en el plan a diseñar.
2. Traslado o expansión de una planta existente.Cuando se agrega un
nuevo producto a la producción existente, y se comparte espacio y equipo
en común, asimismo, cuando hay cambios en el diseño del producto,
también cuando hay cambios en la demanda del mercado o relocalización
del mercado, cuando en la planta existen condiciones deficientes de
trabajo.
3. Redistribución de una planta existente.Es similar al punto 2, pero se
presenta cuando las condiciones de trabajo son deficientes y se vuelve
necesaria la redistribución de las instalaciones, para que ésta, facilite
eficientemente el flujo de los materiales en el proceso de producción.
4. Reducción de costos y calidad en las instalaciones.Loscambio que se efectúen
a una distribución de planta, siempre se concluyen para mejorar el costo de
producción y la calidad de los productos. El objetivo es producir más, con el uso
eficiente de sus recursos humanos, materiales y equipos para obtener mayores
utilidades.
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11. 5. Ajustes menores en plantas ya existentes.Debido a que la planta
presenta una infraestructura obsoleta, es necesario hacer reajustes en la
distribución o bien, ver la conveniencia de hacer una nueva distribución. El
procedimiento para los reajustes en esta etapa son los mismos que para
una planta nueva. El inconveniente es que se cuenta con la estructura del
edificio y eso, dificulta el trabajo de diseño de la instalación.
LA PLANEACION SISTEMATICA DE LA DISTRIBUCION
SYSTEMATIC LAYOUT PLANNING (SLP)
La Planeación Sistemática de la Distribución de Planta (Systematic Layout
Planning, SLP) es un método organizado para realizar la planeación de una
instalación, y está constituida por una serie de procedimientos y símbolos
convencionales para identificar, evaluar y visualizar los elementos y áreas
involucradas en la planeación de la distribución de planta.
Fundamentos
Al planear la distribución de una planta industrial se deben considerar dos
elementos básicos:
1. Producto (P; o material o servicio): ¿Qué deberá hacerse o producirse? Se
incluye materias primas, materiales semiprocesados, artículos terminados y
materiales de servicio.
2. Cantidad (Q; o volumen): ¿Qué cantidad de producto deberá producirse?
Indica la cantidad de bienes o servicios que deberán producirse,
suministrados o usados. Se puede expresar en términos de número de
piezas, toneladas, volumen o valor de la cantidad producida o vendida.
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12. Estos dos elementos son la base fundamental de todo trabajo de
distribución deplanta; por lo tanto, la información recabada de estos elementos
es esencial para el desarrollo de la planeación de distribución. Existen otros
elementos importantes a tomar en cuenta, como son:
3. Ruta o proceso (R): indica el proceso donde se fabricará el producto;
incluimos la lista del equipo y operaciones, hojas de procesos, hojas de
flujo y la secuencia de fabricación.
4. Servicios de soporte (S): son las funciones auxiliares de la planta en
apoyo a la producción; así como también, al buen funcionamiento de la
planta; ejemplo, mantenimiento, taller de herramientas, áreas de recepción
y embarque, áreas de almacén, baños y vestidores, cafetería, etc.
5. Tiempo (T): nos indica el tiempo que requerimos, con qué frecuencia y
grado de urgencia de nuestro proyecto.
Entonces, para iniciar cualquier proyecto de distribución de planta tenemos los
datos básicos que son:
P. Producto.
Q. Cantidad
R. Ruta o secuencia del proceso
S. Servicios de soporte.
T. Tiempo
La planeación sistemática de la distribución de planta se compone de cuatro
fases. Estas cuatro fases se presentan en la figura 1.2, que muestran su
comportamiento y desempeño con respecto al tiempo.
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13. 1. Localización: determina la localización del área a distribuir.
2. Distribución general: establece el arreglo general del área a distribuir.
3. Distribución detallada: ubica cada unidad específica de la maquinaria y
equipo.
4. Instalación. Planear la instalación, obtener la aprobación y efectuar los
arreglos físicos necesarios.
1. LOCALIZACIÓN
2. DISTRIBUCIÓN GENERAL
3. DISTRIBUCIÓN DETALLADA
T 4. INSTALACIÓN
TIEMPO
Figura 1.2. Fases de la planeación sistemática de la distribución de planta.
La planeación sistemática de la distribución se basa en tres fundamentos:
1. Relaciones: indican el grado relativo de proximidad deseado o requerido
entre máquinas, departamentos o áreas involucradas.
2. Espacio: se da por la cantidad, clase y forma o configuración de los equipos
a distribuir.
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14. 3. Ajuste: el arreglo físico de los equipos, maquinaria, servicios, en
condiciones reales.
Estos tres elementos constituyen la parte medular de cualquier proyecto de
distribución de planta, en su fase de planeación. La figura 1.3, nos muestra las
etapas del modelo de la planeación sistemática de la planeación de planta que fue
desarrollado por Richard Muther.
Anteriormente, indicábamos la importanciadel producto (P) y la cantidad (Q)
en cualquier diseño de distribución. Un análisis de ellos por separado y en su
combinación es una condición necesaria previa a cualquier proyecto de planeación
real. El proceso de la ruta y equipo, servicios de apoyo, información y los plazos
también son fundamentales en los datos de entrada. Y además, la identificación
de las distintas actividades (o áreas) incluidas en la distribución es un paso
preliminar de la planeación.
El recuadro 1, nos indica que, el aspecto más significativo en la planeación
de la distribución de una planta, es el flujo de materiales; en torno a la secuencia
de las operaciones y la intensidad de los materiales se busca un flujo efectivo a
través del proceso, siempre avanzando hacia su acabado final sin deterioros o
retrocesos excesivos.
Además de las áreas de producción, el soporte de las áreas de servicio
debe ser integral y planeada, como resultado tenemos el desarrollo de la Carta de
la Relación de actividades (casilla 2); es decir que, la cantidad de relaciones entre
las actividades de apoyo o servicios, con frecuencia es igual o de mayor
importancia que las relaciones basadas en el flujo de materiales únicamente.
Con la combinación de las casillas 1 y 2, obtenemos la casilla 3, que es el
diagrama de relación de actividades y/ o de flujo. Este diagrama nos presenta una
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15. Figura 1.3. LA PLANEACIÓN SISTEMÁICADE LA DISTRIBUCIÓN
DATOS BÁSICOS: P, Q, R, S, T, YACTIVIDADES
1. FLUJO 2. RELACIÓN DE
DEMATERIALES ACTIVIDADES
3. DIAGRAMA DE
RELACIÓN DE
ACTIVIDADES
4. REQUERIMIENTODE 5. ESPACIO
ESPACIO DISPONIBLE
6. DIAGRAMA
DERELACIÓN
DEESPACIO
7. CONSIDERACIONES 8. LIMITACIONES
MODIFICADORAS PRÁCTICAS
PLAN X PLAN Z
PLAN Y
SELECCIÓN 9. EVALUACIÓN
DEL PLAN
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16. distribución geográfica de las actividades, departamentos o áreas relacionadas
entre sí, sin tener en cuenta el espacio real de cada actividad en cuestión.
El siguiente paso, casilla 4, es la necesidad de espacio, que se desarrolla a
partir del análisis del proceso concerniente a las estaciones de trabajo, maquinaria
y equipo, así cómo, los centros de servicio. Cuando el proyecto de distribución lo
requiera, las necesidades de espacio se comparan con el espacio disponible
(casilla 6) y se toma la decisión adecuada referente a la selección del espacio.
Entonces, se construye la casilla 6, el Diagrama de Relación de Espacio
El diagrama de relaciones espaciales es básicamente un diseño. Pero, no
se trata de un diseño efectivo hasta que sea ajustado y manipulado para integrar
con su espacio cualquier modificación que hubiere (casilla 7). Las consideraciones
se deben justificar con las limitaciones prácticas como los costos, la seguridad y
preferentemente con los empleados.
A medida que la integración y el ajuste de las modificaciones de diversas
consideraciones y sus limitaciones se elaboran, una idea tras otra se examinan y
prueban. Las ideas que tienen un valor práctico son retenidas y los que no se
aprueban se descartan. Por último, después de abandonar esos planes que no
parecen dignos; y con dos, tres, cuatro, o cinco alternativas dediseño propuestas,
cada una de ellas tiene valor y después, el problema radica en decidir cuál de
estos planes debe ser seleccionado. Estos planes alternativos pueden ser llama
Plan X, Y Plan, y el Plan Z.
En este punto, un análisis de costos debe hacerse con fines de
comparación y justificación. Además, algunas de evaluación de los factores
intangibles también deben hacerse. Como resultado de esta evaluación, una de
las alternativas deberá seleccionarse. La fase II del SLP es concluida (en la fase
III, básicamente se sostiene el mismo patrón.
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17. Enlace P, Q, R, S yT
Hemos visto, como se construye el procedimiento para la distribución
sistemática de la distribución. Ahora nos referiremos a los datos de entrada P, Q,
R, S y T.
P, Q, S, R y T se presentan en la mayoría de los cálculos necesarios para el
diseño de planeación de la distribución.
En la preparación de los datos correspondientes a las distintas casillas en el
SLP, el procedimiento inicia con estos cinco elementos. Los diseños de los
productos y los pronósticos de ventas deben integrarse al análisis PQ. En
concreto, este análisis de la combinación de productos, junto con los análisis de la
ruta (R), Servicios (S), y el tiempo (T), nos llevan a una identificación o
delimitación de las actividades individuales (áreas, grupos de máquinas,
estaciones de trabajo) involucradas, y en su momento a la distribución real.
P, Q, R y luego se combina con el flujo de materiales (casilla 1). P, Q, S y
se integran para desarrollar la carta de relación de actividades (casilla 2). Con la
carta de relación de actividades y el flujo de los materiales, ambos se combinan y
construimos el diagrama de relación de actividades (casilla 3).
La ruta o proceso (R), junto con el tiempo (T), determinan la maquinaria y
equipo necesarios. Del mismo modo, los servicios (S) se traducen en las
diversasinstalaciones de servicio que son necesarias para el proyecto. El proceso
y los centros de servicio, posteriormente se transforman en las necesidades de
espacio. Estas necesidades de espacio se trabajan en el SLP descritas
anteriormente.
Prosiga con la fase III. Planes de distribución detallada.
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18. El diseño general se desarrolla después de Pase II. La siguiente fase, III,
implica la realización de planes detallados de diseño de cada máquina y equipo,
pasillo, y área de almacenamiento, para cada una de las actividades,
departamentos o áreas que se presentaron preliminarmente el diseño de la
distribución general.
En la planeación de la distribución detallada, el mismo patrón usado en la
fase II se repite.Así que, ahora el flujo de materiales inicia el movimientode los
materiales dentro del departamento en cuestión; la relación de actividades dentro
del departamento en cuestión. Similarmente, los requerimientos de espacio, son el
espacio requerido para cada unidad de maquinaria y equipo; entonces se elabora
el diagrama de relación de espacio, un bosquejo del arreglo de los templetes o
replicas de las maquinas y equipos, personal y materiales o productos.
Finalmente el diseñador de instalaciones, tendrá varias alternativas y
deberá seleccionar aquel plan que le sea más satisfactorio.
El mismo patrón se repite para cada área departamental y será planteado al
detalle. Las fases se pueden empalmar, lo que indica que no es necesario concluir
una fase para iniciar otra.
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