Balance de Líneas de Producción

Ingeniería de métodos II

Tal vez no lo sepamos, pero las líneas de

montaje tuvieron una repercusión importante en nuestras vidas, al reducir costos y elaborar productos a precios más razonables.

Vestimos, usamos, respiramos y manejamos productos fabricados en las líneas de montaje

Henry Ford popularizo el termino al hacer accesible al famoso automóvil Ford T para la población en general.

Introducción

LINEA DE FABRICACION Y LINEA DE ENSAMBLE

La línea de fabricación construye componentes, tales como llantas para automóvil o partes metálicas para un refrigerador, en una serie de máquinas.

Una línea de ensamble junta las partes fabricadas en una serie de estaciones de trabajo.

Ambas pertenecen a los procesos repetitivos y en ambos casos la línea debe ser balanceada. Es decir, el trabajo llevado a cabo en una máquina o con por el operario, debe balancear el trabajo realizado en la siguiente máquina en la línea de producción.

LINEA DE FABRICACION Y LINEA DE ENSAMBLE

La meta de la administración es crear un flujo continuo suave sobre la línea de producción , con un mínimo de tiempo ocioso en cada estación de trabajo de la persona. Una línea de producción bien balanceada tiene la ventaja de la gran utilización del personal, y de la instalación y equidad entre las cargas de trabajo de los empleados.

¿Qué son las Líneas de Producción?

Una serie de estaciones de trabajo de montaje (ensamble) manual o automatizado, en las cuales se producen en secuencia un producto o varios.

H. A. Maynard

Es una disposición de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están colocadas inmediata y mutuamente adyacentes, donde el material se mueve continuamente y a un rimo 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.

Roberto García Criollo

¿Qué es un Balanceo de Línea?

• El Balanceo de líneas consiste en la agrupación de las actividades secuenciales de trabajo en centros de trabajo, con el fin de lograr el máximo aprovechamiento de la mano de obra y equipo y de esa forma reducir o eliminar el tiempo ocioso.

• La idea fundamental de una línea de ensamble es que un producto se arma progresivamente a medida que es transportado, pasando frente a estaciones de trabajo relativamente fijas, por un dispositivo de manejo de materiales, por ejemplo una banda transportadora.

¿Qué es un Balanceo de Línea?

o Una línea de producción está balanceada cuando la capacidad de producción de cada una de las operaciones del proceso tienen la misma capacidad de producción.

o Garantiza además, que todas las operaciones consuman las mismas cantidades de tiempo, y que dichas cantidades basten para lograr la tasa de producción esperada.

Principios básicos para un Balanceo de Línea

• Principio de la mínima distancia recorrida.

• Principio del flujo de trabajo.

• Principio de la división del trabajo.

• Principio de la simultaneidad o de las operaciones simultáneas.

• Principio de trayectoria fija.

• Principio de mínimo tiempo y del material en proceso.

• Principio de ínter cambiabilidad.

Principios básicos para un Balanceo de Línea

• Si los tiempos productivos que se requieren en todas las estaciones de trabajo fuesen iguales, y no existieran tiempos muertos, la línea estaría perfectamente equilibrada.

• El problema de diseño para encontrar las formas de igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones, se denomina problema de balanceo de línea.

Condiciones de una línea de ensamble

Deben existir ciertas 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.

Condiciones de una línea de ensamble

Deben existir ciertas condiciones para que la producción en línea sea práctica:

2.- Equilibrio: Los tiempos para cada operación en la línea deben ser aproximadamente iguales.

Condiciones de una línea de ensamble

Deben existir ciertas condiciones para que la producción en línea sea práctica:

3.- Continuidad: Una vez puesta en marcha, deberá ser continua. Deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material, piezas, sub-ensambles, etc., y la previsión de fallas en el equipo.

Beneficios • Reducción de costos y estandarización.

• Sistema de pago por productividad.

• Alcanzar la producción esperada en el tiempo requerido.

• Administración de la producción.

• Aumento de productividad general y motivación del personal.

Beneficios • Estudio de tiempos y movimientos para distribuir cargas de

trabajo.

• Eliminar inventarios y cuellos de botella.

• Dar continuidad a los flujos de los procesos.

• Se involucra al personal en la eliminación de los 7 desperdicios más comunes (sobreproducción, tiempos de espera, transporte, procesos, inventarios, movimientos, productos defectuosos).

Consideraciones

• Al diseñar y equilibrar una línea de producción, se debe considerar:

La configuración de la línea

Características de las estaciones de trabajo y de los trabajadores

Tareas asignadas a las estaciones de trabajo

Velocidad de la línea

Consideraciones

o El desafío del equilibrio es asignar paquetes de trabajo para reducir al mínimo los costos operativos e incrementar la productividad .

Otras Consideraciones

• El objetivo es precisar un ciclo de tiempo constante en todas las

estaciones de trabajo.

• Una línea de producción esta balanceada cuando la capacidad

de producción de cada una de las operaciones del proceso tienen

la misma capacidad de producción.

Capacidad: tiempo disponible para producción

Otras Consideraciones

o En cada etapa (operación) del proceso debe existir la misma capacidad de procesamiento para lograr el balance.

o Un buen balanceo de línea significa tener todas las estaciones a un 95% de balance.

o El desafío del equilibrio es asignar paquetes de trabajo para reducir al mínimo los costos operativos e incrementar la productividad .

Criterios utilizados para el balanceo de líneas

Se requiere cambios en la línea de producción.

Repartir las tareas de ensamble en las estaciones afectadas.

Evaluar el sistema actual de producción para el área afectada.

Criterios utilizados para el balanceo de líneas

Encontrar áreas de oportunidad de mejora, verificar los equipos e instalaciones, herramientas y dispositivos necesarios.

Los cambios se deben ir utilizando poco a poco sin interrumpir el flujo de la línea de producción.

Se requiere aplicar herramientas como la simulación (para saber si hay disminución o aumentos de tiempos de producción, cuellos de botella, falta o sobra de operarios).

Búsqueda de la restricción

Recurso Cuello de botella: cualquier recurso cuya capacidad es menor o igual a la demanda.

1

52

2

60

4

50

3

65

Demanda 55

Puntos clave para recordar

o La determinación del número óptimo de operadores se llama balanceo de línea. Este es el proceso en el que se distribuyen los elementos de trabajo entre todos los operadores.

o Cuando determinemos el número de operadores requeridos:

• Si el decimal es mayor que 0.5, redondear al entero superior.

• Si el decimal es menor a 0.5, redondear al entero inferior.

• Utilizar kaizen para reducir los tiempos de ciclo lo más que se pueda.

Pasos para un Balance de Líneas de Ensamble

o Especificar las relaciones secuenciales.

o Determinar el tiempo del ciclo requerido.

o Determinar el número de estaciones de trabajo.

o Seleccionar las reglas de asignación.

o Asignar tareas, una a la vez, a la primera estación de trabajo hasta que la suma de los tiempos sea igual al trabajo del ciclo.

o Evaluar la Eficiencia.

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN

• Elemento de trabajo. o Es la unidad más pequeña de trabajo productivo que es separable de las

demás actividades; su naturaleza debe ser tal que pueda efectuarse en forma relativamente independiente, y posiblemente en secuencias diferentes.

• Operación. o Es un conjunto de elementos de trabajo asignados a un puesto de

trabajo.

• Puesto o estación de trabajo. o Es un área adyacente a la línea de ensamble, donde se ejecuta una

cantidad dada de trabajo (una operación).

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN

Al balanceo de línea de ensamble también se le conoce como la asignación de elementos de trabajo a los puestos de trabajo.

– Estación de Trabajo

• Agrupación de operaciones o elementos consecutivos, en donde el material se mueve continuamente a un ritmo uniforme.

– Tiempo de ciclo

• Es el tiempo máximo que permanece el producto en cada estación de trabajo.

– Demora de balance

• Es la cantidad total de tiempo ocioso en la línea que resulta de una división desigual de los puestos de trabajo

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN

Para calcular el número de operadores necesarios para el arranque de la operación, se aplica la siguiente formula:

IP = unidades a fabricar (producción deseada)

Tiempo disponible

NO = TE X IP

E

en donde:

NO=numero de operadores para la línea

TE=tiempo estándar de la pieza

IP=índice de productividad (Piezas Producidas por Unidad de Tiempo)

E=eficiencia planeada

T=Tardanza NOR = Número de Operadores Reales

T = T.E./NOR

Definición

Es el análisis de las líneas de producción, con el objetivo

de dividir por igual el trabajo a realizarse entre estaciones

de trabajo; minimizando la cantidad de estaciones de

trabajo requeridas en la línea de producción.

Terminología del análisis de Líneas de Producción

Tarea:

Elementos del trabajo. Ejemplo: Tomar lápiz, poner el lápiz sobre

el papel para escribir el numero x.

Precedencia de las tareas:

La secuencia u orden en la que deben ejecutarse las tareas. La

precedencia de cada tarea se conoce a partir de un listado de tareas

que la preceden.

Terminología del análisis de Líneas de Producción

Tiempos de las tareas:

El tiempo requerido para que un trabajador bien entrenado o

capacitado o una maquina sin atención ejecute la tarea. Por lo

general, los tiempos de las tareas se expresan en minutos.

Tiempos del ciclo:

El tiempo en minutos entre productos que salen al final de la línea

de producción.

Terminología del análisis de Líneas de Producción

Tiempo productivo por hora:

La cantidad en minutos de una hora que en promedio esta trabajando una estación de trabajo. Esta pudiera no estar trabajando debido a factores como almuerzo, tiempo personal, paradas por falla, arranques y detenciones.

Estación de trabajo:

Ubicación física donde se realiza un conjunto particular de tareas. Las estaciones de trabajo generalmente son de dos tipos: estación de trabajo con personal (que contiene a un trabajador que opera maquinas y/o herramientas) y estación sin personal (que contiene maquinas sin atención, como robots).

Terminología del análisis de Líneas de Producción

Centro de trabajo:

Ubicación física donde se localizan dos o mas estaciones de trabajo idénticas. Si se requiere mas de una estación de trabajo para proporcionar suficiente capacidad de producción, se combinan para formar un centro de trabajo.

Cantidad de estaciones de trabajo en funcionamiento:

La cantidad de trabajo a realizarse en un centro de trabajo expresado en el numero de estaciones de trabajo. Ejemplo: 28 horas de trabajo en un centro de trabajo de un turno de 80 horas seria el equivalente de 28/8, es decir, a 3.5 estaciones de trabajo en funcionamiento.

Terminología del análisis de Líneas de Producción

Cantidad mínima de estaciones de trabajo:

El numero mínimo de estaciones de trabajo que pueden cumplir

con la producción requerida, calculado de la siguiente manera:

Suma de todos los tiempos de tareas Suma de todos los tiempos de tareas X Demanda por hora

----------------------------------------------------------- = -------------------------------------------------------------------------------------------------

Tiempo del ciclo Tiempo productivo por hora

Terminología del análisis de Líneas de Producción

Cantidad real de estaciones de trabajo:

El numero total de estaciones de trabajo requeridas en una línea completa de producción calculada, como el valor entero siguiente superior al numero de estaciones de trabajo en funcionamiento.

Utilización:

Porcentaje del tiempo que una línea de producción esta funcionando, esto por lo general se calcula de la siguiente manera:

Numero mínimo de estaciones de trabajo

-------------------------------------------------------------------------------------X 100 Numero real de estaciones de trabajo

Procedimiento

1. Determine las tareas que deben hacerse para completar una

unidad de un producto en particular.

2. Determine el orden o secuencia en la que deben de llevarse a cabo

las tareas.

3. Dibuje un diagrama de precedencia, se trata de un diagrama de

flujo, en que los círculos representan tareas y las flechas que las

interconectan representan las precedencias.

4. Estimar los tiempos de las tareas.

5. Calcule el tiempo de ciclo.

6. Calcule el tiempo mínimo de las estaciones de trabajo.

7. Utilice una de las heurísticas para asignar tareas a las estaciones de

trabajo, de manera que la línea de producción quede balanceada.

Heurísticas para el balanceo de línea

Los métodos heurísticos, es decir métodos basados en reglas simples,

se han utilizado para desarrollar buenas soluciones a los problemas de

balanceo. Tal vez no las optimas, pero si muy buenas soluciones.

Entre estos métodos tenemos:

1. La heurística de la utilización incremental

2. La heurística de la tarea mas larga

Heurística de la utilización incremental

Simplemente va agregando tareas a una estación de trabajo según su orden de

precedencia (una a la vez), hasta que se observa una utilización del 100% o esta se

reduce. Entonces se repite el procedimiento en la siguiente estación de trabajo

con las tareas que quedan.

Es apropiada cuando uno o mas tiempos de las tareas es igual o mayor que el

tiempo de ciclo.

También, es apropiada si el enfoque principal del análisis es minimizar la

cantidad de estaciones de trabajo o si las herramientas y equipo utilizados en la

línea de producción son abundantes o poco costosas.

Una ventaja importante de esta heurística es que es capaz de resolver problemas

de balanceo de líneas independientemente de la duración de los tiempos de las

tareas en relación con el tiempo del ciclo.

Heurística del tiempo de tarea mas largo

Agrega una tarea a la vez a una estación de trabajo, en el orden de

precedencia de las tareas. Si debe elegirse entre dos o mas tareas, se

agregara aquella que tenga el tiempo de tarea mas largo.

Esto tiene el efecto de asignar muy rápidamente las tareas mas

difíciles de ajustar dentro de una estación.

Las tareas con tiempos mas cortos se guardan para afinar la

solución.

Las condiciones para el uso de esta heurística son:

1. Solo se puede utilizar cuando todos y cada uno de los tiempos de las

tareas son inferiores o iguales al tiempo del ciclo.

2. No puede haber estaciones de trabajo duplicadas.

Pasos para la heurística del tiempo de tarea mas largo 1. Supongamos que i=1 donde i es el numero de la estación que se esta formando.

2. Haga una lista de todas las tareas que son candidatas a ser asignadas a esta

estación de trabajo. Para que una tarea quede en esta lista, deberá satisfacer

todas estas condiciones:

a) No puede haber sido asignada previamente a esta o a ninguna estación de trabajo anterior.

b) Sus predecesores inmediatos deben haber sido ya asignados a esta o a una estación de trabajo

anterior.

c) La suma de su tiempo de tarea y de todos otros tiempos de las tareas ya asignadas a

la estación de trabajo debe ser inferior que o igual al tiempo del ciclo. Si no

encuentra candidata, pase al paso 4.

3. Asigne la tarea de la lista con el tiempo de tarea mas largo a la estación de

trabajo.

4. Cierre la asignación de tareas en estación de trabajo i. Esto puede ocurrir de dos

formas. Si no existen tareas en las listas de candidatas para la estación de trabajo,

pero todavía quedan tareas para asignarse, haga que i=i+1 y regrese al paso 2. En

el caso que no haya mas tareas por asignar, el procedimiento ha terminado.