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4.3 Balanceo de líneas de ensamble para la producción simultánea de más de un modelo

A la línea de producción se le reconoce como el principal medio para fabricar a bajo costo grandes cantidades o series de elementos normalizados
En su concepto más perfeccionado, la producción en línea es una disposición de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están colocadas inmediata y mutuamente adyacentes (cercanas), donde el material se mueve continuamente y a un ritmo uniforme a través de una serie de operaciones equilibradas que permiten la actividad simultanea en todos los puntos, moviéndose el producto hacia el fin de su elaboración a lo largo de un camino razonadamente directo.

1.- CANTIDAD. El volumen o cantidad de producción debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparación de la línea. Esto depende del ritmo de producción y de la duración que tendrá la tarea.

2.- EQUILIBRIO. Los tiempos necesarios para cada operación en la línea deben ser aproximadamente iguales.

3.- CONTINUIDAD. Una vez iniciadas, las líneas de producción deben continuar pues la detención en un punto corta la alimentación del resto de las operaciones. Esto significa que deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material, piezas, subensambles, etc. y la previsión de fallas en el equipo.

a).- Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el número de operadores necesarios para cada operación.
b).- Conocido el tiempo del ciclo, minimizar el número de estaciones de trabajo.
c).- Conocido el número de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a las mismas.

Cada uno de estos problemas puede tener ciertas restricciones o no, de acuerdo con el producto y el proceso.

1. 4.3 Balanceo de líneas de ensamble para la producción simultánea de más de un modelo

2. GENERALIDDAES

3. CONDICIONES PARA QUE LA PRODUCCIÓN EN LÍNEA SEA PRÁCTICA 1 .- CANTIDAD. El volumen o cantidad de producción debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparación de la línea. Esto depende del ritmo de producción y de la duración que tendrá la tarea. 2.- EQUILIBRIO. Los tiempos necesarios para cada operación en la línea deben ser aproximadamente iguales. 3.- CONTINUIDAD. Una vez iniciadas, las líneas de producción deben continuar pues la detención en un punto corta la alimentación del resto de las operaciones. Esto significa que deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material , piezas, subensambles , etc. y la previsión de fallas en el equipo. a).- Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el número de operadores necesarios para cada operación. b).- Conocido el tiempo del ciclo, minimizar el número de estaciones de trabajo. c).- Conocido el número de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a las mismas. Cada uno de estos problemas puede tener ciertas restricciones o no, de acuerdo con el producto y el proceso.

4. DETERMINACION DEL NUMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN Para calcular el número de operadores necesario para el arranque de la operación, se aplica la siguiente fórmula. IP =   NO =   En donde : NO = Número de operadores para la línea. TE= Tiempo estándar de la pieza IP = Índice de producción E = Eficiencia planeada,

5. Ejemplo: Se debe balancear la línea de ensamble que muestra la siguiente tabla. La producción requerida es de 1200 piezas. El turno de trabajo es de 8 horas. El analista planea una eficiencia de 90 % OPERACIÓN TE ( Min) 1 1.25 2 0.95 3 2.18 4 1.10 5 0.83 Σ Total 6.31

6. IP = INDICE DE PRODUCCIÓN El número de operadores teóricos para cada estación será : NO 1 = NO 2 = NO 3 = NO 4 = NO 5 =   NO =   IP =  

7. OPERACIÓN TE(MIN) NO. OPERAD. TEORICOS NO. REALES 1 1.25 3.47 4 ( 3) 2 0.95 2.64 3 3 2.18 6.06 6 4 1.10 3.06 3 5 0.83 2.31 3 ( 2) Total E= 6.31   19 (17) Aplicamos los resultados en la siguiente tabla Se puede pensar en reajustar los tiempos de tal manera que no existan tiempos muertos. Para este ejemplo se consideran las restricciones de que los operadores no pueden moverse de una estación de trabajo a otra, además, debido al proceso ningún tiempo puede ser cambiado. Se desea que un trabajo donde participen varios operadores, cada uno de los cuales lleva a cabo operaciones consecutivas como una solo unidad, genere que la velocidad de producción a través de la línea dependa del operador más lento . NUMERO DE OPERARIOS

8. OPERACION TE( min) Minutos estándar asignados 1 1.25/3= 0.416 0.416 2 0.95/ 3 =0.32 0.416 3 2.18/ 6 = 0.36 0.416 4 1.10/ 3=0.37 0.416 5 0.83/ 2 =0.415 0.416 Como se observa en la tabla, la operación 1 es la que tiene mayor número de minutos asignados y es la que determinará la producción de la línea. Piezas por día = Eficiencia línea balanceada = La eficiencia de esta línea es: E= E=  

9. MINIMIZACION DEL NUMERO DE ESTACIONES DE TRABAJO Diagrama de precedencia: Es una gráfica donde se establece el número limitado de las secuencias de elementos que sean física o económicamente factibles de realizar en un procedimiento. Por ejemplo, si para el ensamble final de un televisor son necesarias las siguientes operaciones. Operación Concepto Tiempo 01 Limpiar el gabinete 0.5 min 02 Colocar bocinas en el gabinete 1.0 min 03 Colocar tableta de control 3.5 min 04 Colocar cinescopio en el gabinete 3.0 min 05 Colocar el yugo en el cinescopio 1.5 min 06 Colocar la tapa del gabinete 1.0 min 07 Ajustar el aparato 3.5 min 08 Empacarlo 3.0 min   TOTAL 17 min

10. Operación Concepto Tiempo ANTECES0R 01 Limpiar el gabinete 0.5 min - 02 Colocar bocinas en el gabinete 1.0 min 1 03 Colocar tableta de control 3.5 min 1 04 Colocar cinescopio en el gabinete 3.0 min 1 05 Colocar el yugo en el cinescopio 1.5 min 4 06 Colocar la tapa del gabinete 1.0 min 2,3,5 07 Ajustar el aparato 3.5 min 6 08 Empacarlo 3.0 min 7   TOTAL 17 min

11. DIAGRAMA DE PRECEDENCIA

12. DIAGRAMA DE PRECEDENCIA 0,5 3,5 1,0 3,0 1,5 1,0 3,5 3,0

13. Una vez elaborado el diagrama de precedencia(superioridad), el siguiente paso será calcular el peso posicional por cada unidad de trabajo, para ello se puede construir una tabla similar a : ELEMENTOS DE TRABAJO DESORDENADOS PESO POSICIONAL 01 17:00 02 12:00 (8.5) 03 11:00 04 9:00 (12) 05 8:50 ( 9) 06 7:50 07 6.5 08 3.00

14. El peso posicional se obtiene calculando la sumatoria de cada unidad de trabajo y de todas aquellas unidades de trabajo que deben seguirla. ELEMENTOS D ETRABAJO 01 = 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08= 17.00 min 02= 02, 06, 07, 08 = 8.5 min 03= 03, 06, 07, 08 = 11min 04= 04, 05, 06, 07, 08= 12 min 05= 05, 06, 07, 08= 9.0 min 06= 06, 07, 08= 7.50 min 07= 07, 08 = 6.5 min 08= 08 = 3 min

15. Ahora se deben asignar los elementos de trabajo a las diversas estaciones, basados en los pesos de posición y en el tiempo del ciclo del sistema , para lo cual elaboraremos la siguiente tabla. Tiempo del ciclo del sistema= Por ejemplo, se supone que la producción diaria es de 50 unidades y se espera un factor de eficiencia de 95 %. Tiempo del ciclo del sistema= PERMISIBLE De lo anterior se observa que 9 ( nueve ) es el más próximo al tiempo del ciclo del sistema que es 9.12 y será el número a tomar para determinar la producción diaria. El tiempo ajustado será de 9 minutos. Producción diaria =  

16. Elemento de trabajo Peso posicional Predecesores inmediatos Tiempo del elemento de trabajo Tiempo acumulativo de estación. Estación de trabajo No. 1 01 17   0.50 0.50 04 12 01 3.00 3.50 03 11 01 3.50 7.00 05 9 04 1.50 8.50 02 8.50 01 1.00 9.50 Estación de trabajo No.2 02 8.50 01 1.00 1.00 06 7.50 02,03,05 1.00 2.00 07 6.50 06 3.50 5.50 08 3.00 ,07 3.00 8.50

17. ASIGNACION DE ELEMENTOS DE TRABAJO A LAS ESTACIONES DE TRABAJO   No con mucha dificultad se encuentran fábricas donde debido a su distribución resulta inconveniente cambiar el modelo de un producto. Resulta más fácil trabajar con las estaciones de trabajo ya existentes asignándoles elementos de trabajo.

18. EJEMPLO: En una fábrica existen cuatro estaciones de trabajo y los tiempos estándar elementales para elaborar un nuevo modelo son los que marca la siguiente tabla: Elementos TE(MIN) 01 0.20 02 0.36 03 0.18 04 0.47 05 0.62 06 0.58 07 0.49 08 0.22 09 0.58 TOTAL 3.70

19. La única restricción que se ha planteado es que las operaciones no pueden cambiar de orden. Para calcular el tiempo del ciclo por estación, se debe de dividir el tiempo total entre el número de estaciones . Ejemplo. Tiempo de ciclo =   Por lo anterior cada estación deberá tener elementos de trabajo lo más cercano a 0.93 como se observa en las siguientes tablas:

20. Elementos Tiempo elemental Tiempo acumulado Estación No. 1 01 0.20 0.20 02 0.36 0.56 03 0.18 0.76 = 1.5 Elementos Tiempo elemental Tiempo acumulado Estación No. 2 04 0.47 0.47 05 0.62 1.09= 1.56 Estación No. 3 06 0.58 0.58 07 0..49 1.07 =1.65 Estación No. 4 08 0.22 0.22 09 0.58 0.80 =1.02 0.93-0.76= 0.17 0.93-1.09=-0.16 0.93- 1.07=-0.14 0.93-.80= 0.13

21. El tiempo de la estación 2 es el que nos va a determinar la producción de la línea ya que es el tiempo mayor de todas las estaciones. La capacidad de producción estará determinada por la operación más lenta: Nota: se pone 1.09 porque la estación numero 2 ya que es el tiempo mayor  

22. PROBLEMAS DE APLICACIÓN En un proceso de ensamble que comprende 10 operaciones, es necesario producir 500 unidades por día de trabajo de 8 horas. Los tiempos de operación estándar son los siguientes: Operación 1 = 15 minutos Operación 6= 3.16 minutos Operación 2 = 8.5 minutos Operación 7= 7.24 minutos Operación 3 = 24.20 minutos Operación 8= 16.88 minutos Operación 4 = 18.6 minutos Operación 9= 15 minutos Operación 5 = 4.25 minutos Operación 10 = 22.16 minutos Tiempo de operación = 134.99 a).- ¿Cuantos operadores se necesitarían si la eficiencia fuera 80%? b).- ¿Cuántos trabajadores tendrían que utilizarse en cada una de las diez operaciones?

23. ELEMENTOS TE (MIN) 01 15 minutos 02 8.5 03 24.20 04 18.6 05 4.25 06 3.16 07 7.24 08 16.88 09 15 .0 010 22.16= 134.99 RESPUESTA: Tiempo del ciclo del sistema =   Producción diaria = = 7.68  

24. LINEA DE ENSAMBLE En un sentido general, el término línea de ensamble se refiere al ensamble progresivo enlazado por algún dispositivo de manejo de materiales como puede ser: bandas transportadoras, correas sinfín, grúas aéreas. Etc. La gama de productos parcial o totalmente ensamblados sobre las líneas incluyen , juguetes, herramientas, autos, aviones, ropa y una gran variedad de artículos electrónicos, se puede decir que prácticamente cualquier producto que tenga múltiples partes que se produzcan en grandes cantidades utiliza la línea de ensamble, ya que constituyen una importante tecnología.

25. PASOS PARA EL BALANCE DE UNA LÍNEA DE ENSAMBLE 1.- Especificar las relaciones secuenciales entre las tareas utilizando un diagrama de procedencia. 2.- Determinar el tiempo del ciclo requerido (C). C = 3.- Determinar el número de estaciones de trabajo (N) requeridas para satisfacer la limitación del ciclo. N = 4.- Seleccionar las reglas de asignación de las tareas en las diferentes estaciones de trabajo. 5.- Asignar las tareas, una a la vez, a la primera estación de trabajo hasta que la suma de los tiempos sea igual al trabajo del ciclo. 6.- Evaluar la eficiencia de equilibrio de la estación. E =  

26. EJEMPLO DE APLICACIÓN La vagoneta WW debe ensamblarse sobre una cinta transportadora. Se requiere 500 unidades diarias, el tiempo de producción real por día es de 420 minutos. La siguiente tabla indica los pasos y tiempo de ensamble. Encontrar: a).- El número de estaciones de trabajo b).- Calcular la eficiencia de la línea. c).- Asignar la tarea por estación.

27. TAREA TIEMPO D ELA TAREA TAREAS DE PRECEDENCIA A 45 - B 11 A C 9 B D 50 - E 15 D F 12 C G 12 C H 12 E I 12 E J 8 F,G,H,I K 9 J   195  

28. 2.- DETERMINACION DEL TIEMPO DE CICLO C = 3. NUMERO TEORICO MINIMO DE ESTACIONES DE TRABAJO N= 4.- SELECCIÓNAR REGLAS DE ASIGACIÓN a).- Asignar las tareas en orden descendente   TAREA NUMERO DE TAREAS QUE LE SIGUEN A 6 BD 5 CE 4 F,G,H,I 2 J 1 K

29. b).- ASIGNAR TAREAS CON BASE EN EL TIEMPO MÁS LARGO ESTACION TAREA TIEMPO DE LA TAREA EN SEGUNDOS TIEMPO NO ASIGNADO 1 A 45 5.4   2 D 50 0.4 3 B 11 39.4   E 15 24.4   C 9 15.4   F 12= 47 3.4 4 G 12 38.4   H 12 26.4   i 12 14.4   J 8= 44 6.4 5 K 9 41.4 50.4 – 45 = 5.4, 50.4-50= 0.4, 50.4-11= 39.4 etc. ESTACION 3 = 50.4-11=39.4 , 39.4-15=24.4 , 24.4-9=15.4,15.4-12=3.4 Ya que el tiempo de ciclo es de 50.4 no debe rebasar el tiempo.

30. 5.- ASIGNACION DE LAS TAREAS EN LAS ESTACIONES DE TRABAJO

31. 6.- CALCULO DE LA EFICIENCIA: E = Si quisiéramos utilizar solamente cuatro estaciones de trabajo y eliminar la quinta estación. Y se contara con todas las herramientas se haría lo siguiente. a).- Se puede utilizar sobrante (superabundante) de las estaciones de trabajo 1, 3 y 4, ya que únicamente se requiere un tiempo de 9 segundos. b).- Si no se tuviera todo lo necesario se tendría que trabajar tiempo extra. Con cuatro estaciones se incrementaría la eficiencia de la línea. E =  

32. EJEMPLO: Una industria desea estructurar una línea de ensamblaje para producir un determinado producto, requiriendo para ello la realización de 10 tareas como se muestra en el siguiente cuadro. En la cual la línea de trabaja 8 horas diarias con una producción deseada de 360 unidades. Tareas Tarea dada en segundos Procedencia A 70 B 50 A C 30 A D 40 A E 10 A F 20 BC G 40 DE H 30 IFG I 20 B J 80 H total=390

33. A 70 D 40 C 30 B 50 G 40 F 20 I 20 H 30 J 80 E 10 DIAGRAMA DE PROCEDENCIA E-1 E-2 E-3 E-4 E-5

34. Tiempo de ciclo C:   C:   C: Unidades. Se tarda en producir un producto 80 seg .   N: = 390 /80 = 4.875 = 5   NUMERO TEORICO MINIMO DE ESTACIONES DE TRABAJO ASIGNA TAREAS EN ORDEN DESCENDENTE TAREA NO. DE TAREAS QUE LE SIGUENJ A 9 B 4 CDE 3 IGG 2 H 1 J

35. ESTACION TAREA TIEMPO D E LA TAREA EN SEG. TIEMPO NO ASIGNADO 1 A 70 10 E 10 =80 70 2 B 50 30 C 30 = 80 50 3 D 40 40 G 40 = 80 40 4 F 20 60 H 20 60 I 40= 80 40 5 J 80= 80 ASIGNAR TAREAS EN BASE AL TIEMPO MÁS LARGO:

36. 5.- ASIGNACION DE LAS TAREAS EN LAS ESTACIONES DE TRABAJO A E C B G D I H F J ESTACION 1 ESTACION 2 ESTACION 3 ESTACION 4 ESTACION 5 6.- CALCULO D ELA EFICIENCIA T: