Balanceo De Lineas

UNIDAD III BALANCEO DE LINEAS 3.1. Conceptos generales de balanceo de líneas. 3.2. Descripción y aplicación de métodos para el balanceo de líneas de producción: peso posicional, Kildbrige & Wester y de acuerdo a un volumen de producción. 3.3. Balanceo de líneas de ensamble para la producción simultanea de más de un modelo. 3.4. Balanceo de líneas asistido por computadora

INTRODUCCION El balance o balanceo de línea es una de las herramientas más importantes para el control de la producción, dado que de una línea de fabricación equilibrada depende la optimización de ciertas variables que afectan la productividad de un proceso, variables tales como los son los inventarios de producto en proceso, los tiempos de fabricación y las entregas parciales de producción. El objetivo fundamental de un balanceo de línea corresponde a igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones del proceso. Establecer una línea de producción balanceada requiere de una juiciosa consecución de datos, aplicación teórica, movimiento de recursos e incluso inversiones económicas. Por ende, vale la pena considerar una serie de condiciones que limitan el alcance de un balanceo de línea, dado que no todo proceso justifica la aplicación de un estudio del equilibrio de los tiempos entre estaciones. Tales condiciones son: 

 

Cantidad: El volumen o cantidad de la producción debe ser suficiente para cubrir la preparación de una línea. Es decir, que debe considerarse el costo de preparación de la línea y el ahorro que ella tendría aplicado al volumen proyectado de la producción (teniendo en cuenta la duración que tendrá el proceso). Equilibrio: Los tiempos para cada operación en la línea deben ser aproximadamente iguales. Continuidad: Deben tomarse medidas de gestión que permitan asegurar un aprovisionamiento continuo de materiales, insumos, piezas y sub ensambles. Así como coordinar la estrategia de mantenimiento que minimice las fallas en los equipos involucrados en el proceso.

LÍNEA DE FABRICACIÓN Y LÍNEA DE ENSAMBLE Dentro de las líneas de producción susceptibles de un balanceo se encuentran las líneas de fabricación y las líneas de ensamble. La línea de fabricación se encuentra desarrollada para la construcción de componentes, mientras la línea de ensamble se encuentra desarrollada para juntar componentes y obtener una unidad mayor.

Las líneas de fabricación deben ser balanceadas de tal manera que la frecuencia de salida de una máquina debe ser equivalente a la frecuencia de alimentación de la máquina que realiza la operación siguiente. De igual forma debe de realizarse el balanceo sobre el trabajo realizado por un operario en una línea de ensamble. En la práctica es mucho más sencillo balancear una línea de ensamble compuesta por operarios, dado que los cambios suelen aplicarse con tan solo realizar movimientos en las tareas realizadas por un operario a otro. Para ello también hace falta que dentro de la organización se ejecute un programa de diversificación de habilidades, para que en un momento dado un operario pueda desempeñar cualquier función dentro del proceso. Por otro lado, el ritmo de las líneas de fabricación suele ser determinado por los tiempos de la máquina, y se requiere de desarrollo ingenieril o cambios mecánicos para facilitar un balanceo. 3.1. Conceptos generales de balanceo de líneas.  Es una distribución de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están colocadas en una producción continua, el material se mueve a un ritmo uniforme a través de una serie de operaciones Equilibradas, que permite la actividad de todos los puntos moviéndose el producto hacia el fin de su elaboración. (García Criollo)  Asignación de carga de trabajo entre diferentes estaciones o centros de trabajo, que busca una línea de producción balanceada (carga de trabajo similar para cada estación de trabajo, satisfaciendo requerimientos de producción) VENTAJAS: Elimina tiempos de holguras Eliminar cuellos de botella Alcanzar la producción esperada en el tiempo requerido

LOS CASOS TÍPICOS DE BALANCEO DE LÍNEA DE PRODUCCIÓN SON:

 Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el número de operarios necesarios para cada operación.  Conocido el tiempo de ciclo, minimizar el número de estaciones de trabajo.  Conocido el número de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a las mismas. DETERMINACION DEL NUMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN Se aplica la sig. Formula: NO

NO=número de operadores para la línea TE=tiempo estándar de la pieza IP=índice de producción E=eficiencia planeada EJEMPLO 1: Se debe balancear la línea de ensamble que se muestra, la producción requerida es de 1200 piezas, el turno de trabajo es de 8 hrs, el analista planea una eficiencia de 90%.¿cuantos operarios debe haber en cada estación de trabajo? Operación 1 2 3 4 5

TE (min) 1.25 .95 2.18 1.10 .83

EJEMPLO 2: 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 min. Operación 6 = 3.16 min Operación 2 = 8.5 min Operación 7 = 7.24 min Operación 3 = 24.20min Operación 8 =16.88 min Operación 4 = 18.6 min Operación 9 = 15 min Operación 5 = 4.25 min Operación 10 = 22.16 min a) ¿Cuántos operadores se necesitarían si la eficiencia fuera de 80%? b) ¿Cuántos trabajadores tendrían que utilizarse en cada una de las 10 operaciones?

3.2 APLICACIÓN DE MÉTODOS PARA EL BALANCEO DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN: PESO POSICIONAL, KILDBRIGE & WESTER Y DE ACUERDO AUN VOLUMEN DE PRODUCCIÓN. Método de Peso Posicional (Método de Helgenson y Birnie) 1.-Elaborar el diagrama de precedencias 2.-Calcular el peso posicional de cada tarea se obtiene sumando el tiempo de la tarea más las de aquellas que le siguen. 3.-Asignar los elementos de trabajo a las diversas estaciones, basados en los pesos de posición y en el tiempo de ciclo del sistema.

EJEMPLO 1: Determine las estaciones de trabajo, aplicando el método posicional, considerando un tiempo de ciclo de 16 min.

Ejemplo 2: Para el ensamble final de un televisor se necesitan las operaciones que muestra la tabla, suponga que la producción diaria es de 50 unidades, 480 min. De trabajo diario y se espera un factor de eficiencia de 95%. Aplicando el método posicional determine las estaciones de trabajo y el tiempo ocioso de la línea. Operación

Tiempo (min)

Precedencias

1

0.5

-

2

1.0

1

3

3.5

1

4

3.0

1

5

1.5

4

6

1.0

2,3,5

7

3.5

6

8

3.0

7

Ejemplo 3: Una ensambladora de aviones desea balancear una línea para un componente del ala electrostática de un Boeing 737, el tiempo de ensamble total es de 66 min. Aplique el método de peso posicional considerando que se trabajan 8 hrs diarias y se producen 40 unidades determine las estaciones de trabajo, tiempo ocioso de la línea y la eficiencia de la línea los datos aparecen en la tabla. Tarea

Tiempo (min)

Tareas Precedentes

A

10

-

B

11

A

C

5

B

D

4

B

E

12

A

F

3

C,D

G

7

F

H

11

E

I

3

G,H

Ejemplo 4: La vagoneta WW debe ensamblarse sobre una banda transportadora, se requieren 500 unidades diarias, el tiempo de producción por día es de 420 min. Los datos se encuentran en la tabla. Determine: a) El diagrama de precedencias b) El número teórico de estaciones de trabajo c) Asignar tareas basándose en el peso posicional y tiempo de ciclo d) Calcular la eficiencia de la línea Tarea

Tiempo (seg)

Tareas Precedentes

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

12

F,G,H,I

K

9

J

MÉTODO DE KILDBRIDGE Y WESTER PASOS: 1. Construya un diagrama de precedencia, actividades en nodos (AEN), de tal manera que las actividades sin precedencia queden todas acomodadas en una misma columna que se etiquetará con el número I, la segunda columna se etiquetará con el número II y contendrá a todos los elementos que tenían como requerimiento alguna actividad previa que se encontraba en la columna I. Siga este procedimiento hasta terminar. 2. Determine un tamaño de ciclo ( C ). El tamaño de ciclo se puede definir con el fin de cumplir con dos objetivos: a) Cumplir una demanda o tasa de producción esperada C = T/Q Dónde: T = tiempo disponible para producir en un período dado, ejemplo: min/día, Horas/mes, etc. Q = Unidades a producir en el período anterior, Ejemplo: unidad/día, unidad/mes, etc b) Minimizar el tiempo ocioso en la red. El tiempo de ciclo (que debe ser un número entero) debe cumplir la siguiente condición

Además, una condición necesaria, pero no suficiente, para alcanzar un balance perfecto es que:

Entonces, para buscar las alternativas de tamaño de ciclo que logren lo anterior, se tratará de descomponer el contenido total de trabajo como un producto de números primos. 3. Representación tabular del diagrama de precedencias 4. Asignación de elementos a las estaciones de trabajo

Procedimiento de asignación: Asignar los elementos por columna. Dentro de cada columna, asignar primero el elemento de mayor duración, a menos que no haya tiempo de ciclo disponible, pasarse a elementos con menor duración. Una vez que se hayan asignado todos los elementos de una columna, pasarse al siguiente en el orden de numeración ascendente EJEMPLO 1: Considere el problema de balancear una línea de ensamble mediante el método de Kildbridge y wester , con el fin de minimizar el tiempo ocioso en la línea. El tiempo y los elementos de trabajo necesarios para completar una unidad de producto son:

Elemento

Duración

Precedencia

A

5

-

B

3

-

C

6

A

D

8

A,B

E

10

C,D

F

7

D

G

1

E,F

H

5

G

I

3

G

Ejemplo 2: Balancee la siguiente línea de ensamble, con el fin de minimizar el tiempo Ocioso en la línea, mediante el método de las columnas. Elemento

Tiempo

Precedencia

A

5

-

B

3

A

C

4

B

D

3

B

E

6

C

F

1

C

G

4

D,E,F

H

2

G

Ejemplo 3: Balancee la siguiente línea de ensamble, con el fin de minimizar el trabajo Ocioso en la línea utilizando el métodos de Kildbridge y Wester. Elemento A Precedencia Tiempo 9

B A 3

C A 3

D E B,C D 9 9

F 3

G F 3

H G 8

I G 6

J G 9

K L H,I,J K 4 4

M K 2

N O L,M N 3 5

3.3. Balanceo de líneas de ensamble para la producción simultanea de más de un modelo. 3.4. Balanceo de líneas asistido por computadora. MÉTODO DE BALANCEO DE LÍNEA En el método que aplicaremos es importante tener en cuenta las siguientes variables y su formulación:

El método consiste en alcanzar el mayor % de Balance de acuerdo a la necesidad de producción, mediante la aplicación de diversas iteraciones. El tabulado inicial debe ser como el siguiente: En este tabulado se debe consignar la información inicial del proceso, en cuanto a descripción de las operaciones, su tiempo de ejecución y la cantidad de operarios que las realizan. Por ejemplo, asumamos que en un proceso cualquiera se requiere de cuatro operaciones; una de corte (2 minutos por operario), una de pegado (1 minuto por operario), una de secado (3 minutos por operario), y una de empaque (0.5 minutos por operario). El proceso inicialmente se lleva a cabo con 4 operarios, cada operario realiza una operación diferente. La jornada laboral es de 8 horas por turno, y el salario diario corresponde a $20.000. Nuestro tabulado inicial sería el siguiente:

El anterior tabulado corresponde a nuestra primera iteración, en ella podemos apreciar que el ciclo de control equivale a la operación de secado (3 minutos), este ciclo de control corresponde a la operación cuyo tiempo debemos reducir, y el plan de acción corresponde a aumentar su número de operarios en una unidad, es decir un nuevo operario, ahora aplicaremos este cambio sustancial a nuestra nueva iteración:

En esta segunda iteración podemos observar, como nuestro tiempo de secado disminuye a la mitad, motivado por un aumento en el número de operarios que realiza esta operación. Si decidiéramos optar por esta configuración de trabajo tendríamos un Balance del 65% del proceso. Ahora nuestro ciclo de control varía, dado que el proceso que presenta el mayor tiempo de ejecución es el de corte (2 minutos), nuestro plan de acción será aumentar su fuerza laboral con un operario sobre la operación, de esta manera nuestro tabulado sería (iteración 3):

En esta iteración podemos apreciar los mismos cambios que apreciamos en el tabulado 2. Nuestro balanceo equivale al 72.22%, y cuando detenerse en las iteraciones depende de nuestra necesidad vital, la cual puede ser:



Unidades por turno, dependiendo si tenemos una demanda establecida en un plazo determinado.



Costo por unidad, dependiendo si el volumen es lo suficientemente grande en un tiempo considerable.

De esta manera tendríamos un juicio mucho más amplio para determinar que configuración de línea optimizaría nuestro proceso.

Las iteraciones siguientes podrán apreciarse en el siguiente gráfico: (Nota: El formato de balanceo de líneas, en blanco se encuentra en la unidad de balanceo del aula digital).

En él podremos observar como la octava iteración presenta el mayor porcentaje de balance y por ende el menor costo por unidad. En el siguiente gráfico observaremos el comportamiento de los costos a medida que aumente el número de operarios..."No siempre el mayor número de operarios representa el menor costo unitario".