Balanceo de lneas de produccin

Balanceo de la celda de trabajo, de la lnea de ensamble y de la planta(UN VERDADERO FLUJO CONTINUO)

BALANCEO DE LNEASUNIDAD 4ESTUDIO DEL TRABAJO IIIntroduccinTal vez no lo sepamos, pero las lneas de montaje tuvieron una repercusin importante en nuestras vidas, al reducir costos y elaborar productos a precios ms razonables.

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

Henry Ford popularizo el termino al hacer accesible al famoso automvil Ford T para la poblacin en general.

2Qu son las Lneas de Ensamble?Definicin:

Una serie de estaciones de trabajo de montaje (ensamble) manual o automatizado, en las cuales se ensamblan en secuencia un producto o varios. H. A. MaynardEs una disposicin de reas de trabajo donde las operaciones consecutivas estn colocadas inmediata y mutuamente adyacentes, donde el material se mueve continuamente y a un rimo uniforme a travs de una serie de operaciones equilibradas que permiten la actividad simultanea en todos los puntos, movindose el producto hacia el fin de su elaboracin a lo largo de un camino razonadamente directo.Roberto Garca CriolloEl Balanceo de lneas consiste en la agrupacin de las actividades secuenciales de trabajo en centros de trabajo, con el fin de lograr el mximo aprovechamiento de la mano de obra y equipo y de esa forma reducir o eliminar el tiempo ocioso.

LINEA DE FABRICACION Y LINEA DE ENSAMBLE

La lnea de fabricacin construye componentes, tales como llantas para automvil o partes metlicas para un refrigerador, en una serie de mquinas.Una lnea de ensamble junta las partes fabricadas en una serie de estaciones de trabajo.

Ambas pertenecen a los procesos repetitivos y en ambos casos la lnea debe ser balanceada. Es decir, el trabajo llevado a cabo en una mquina o con por el operario, debe balancear el trabajo realizado en la siguiente mquina en la lnea de fabricacin.La meta de la administracin es crear un flujo continuo suave sobre la lnea de ensamble, con un mnimo de tiempo ocioso en cada estacin de trabajo de la persona. Una lnea de ensamble bien balanceada tiene la ventaja de la gran utilizacin del personal, y de la instalacin y equidad entre las cargas de trabajo de los empleados.

4Qu es el Balanceo?La idea fundamental de una lnea 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.

Los principios bsicos en lnea son los siguientes:

Principio de la mnima distancia recorrida.Principio del flujo de trabajo.Principio de la divisin del trabajo.Principio de la simultaneidad o de las operaciones simultneas.Principio de trayectoria fija.Principio de mnimo tiempo y del material en proceso.Principio de nter cambiabilidad.

Si los tiempos productivos que se requieren en todas las estaciones de trabajo fuesen iguales no existiran tiempos muertos, y la lnea estara perfectamente equilibrada. El problema de diseo para encontrar las formas de igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones se denomina problema de balanceo de lnea.

Condiciones de una lnea de ensambleDeben existir ciertas condiciones para que la produccin en lnea sea prctica:

1.- Cantidad: El volumen o cantidad de produccin debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparacin de la lnea. Esto depende del ritmo de produccin y de la duracin que tendr la tarea.

2.- Equilibrio: Los tiempos para cada operacin en la lnea deben ser aproximadamente iguales.

3.- Continuidad: Una vez puesta en marcha deben continuar pues la detencin en un punto, corta la alimentacin del resto de las operaciones. Esto significa que deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material, piezas, subensambles, etc., y la previsin de fallas en el equipo.

BeneficiosReduccin de costos y estandarizacin.Sistema de pago por productividad.Alcanzar la produccin esperada en el tiempo requerido.Administracin de la produccin.Aumento de productividad general y motivacin del personal.

7Estudio 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 eliminacin de los 7 desperdicios ms comunes (sobreproduccin, tiempos de espera, transporte, procesos, inventarios, movimientos, productos defectuosos).ConsideracionesAl disear y equilibrar una lnea el ing. ind. Debe considerar:

1) La configuracin de la lnea2) Caractersticas de las estaciones de trabajo y de los operarios3) Tareas asignadas a las estaciones de trabajo4) Velocidad de la lnea

El desafo del equilibrio es asignar paquetes de trabajo para reducir al mnimo los costos operativos e incrementar la productividad .

Balance de lneaEl objetivo es un ciclo de tiempo constante en todas las estaciones.

Capacidad: tiempo disponible para produccin. Una lnea de produccin esta balanceada cuando la capacidad de produccin de cada una de las operaciones del proceso tienen la misma capacidad de produccin.

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

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

Criterios utilizados para el balanceo de lneas

Se requiere cambios en la lnea de produccin.Repartir las tareas de ensamble en las estaciones afectadas.Evaluar el sistema actual de produccin para el rea afectada.Encontrar reas 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 lnea de produccin. Se requiere aplicar herramientas como la simulacin (para saber si hay disminucin o aumentos de tiempos de produccin, cuellos de botella, falta o sobra de operarios).Bsqueda de la restriccinRecurso Cuello de botella: cualquier recurso cuya capacidad es menor o igual a la demanda.1

522

604

503

65Demanda 55

Tiempos de produccinTiempo estndar de operacin: tiempo promedio permisible requerido para elaborar un producto en una estacin de trabajo, bajo las siguientes condiciones:(1) un operador calificado y bien capacitado,(2) que trabaja a una velocidad o ritmo normal, y(3) hace una tarea especifica.Cuando el tiempo estndar del operador es mayor que el tiempo de ciclo crea restricciones para que el flujo sea continuo.

Tiempos de produccinTakt time.

Cycle time.

Lead time.

Tiempos de produccinTakt time: tiempo disponible por turno para satisfacer la demanda del cliente.TAKT TIME es que tan seguido debe usted producir una parte, basado en las ventas para cumplir los requerimientos del cliente.

Cycle time: tiempo que permanece el producto en cada estacin de trabajo. Se busca igualar al takt time para poder tener flujo (CONTINUO) de una sola pieza, sin almacenaje ni cualquier otro tipo de desperdicio.

Juntos el tiempo de ciclo y el paso al que opera la lnea, determinan la tasa a la que los productos fluyen fuera de la lnea.

15Takt time, Cycle Time and Lead Time+++++=Lead TimeTakt TimeCycle Time

Lead time: periodo de tiempo que se da entre el pedido del cliente y la entrega del producto final. Es el plazo de entrega.Puntos clave para recordar

La determinacin del nmero ptimo de operadores se llama balanceo de lnea. Este es el proceso en el que se distribuyen los elementos de trabajo entre todos los operadores.Cuando determinemos el nmero 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 ms que se pueda.

Pasos para un Balance de Lneas de EnsambleEspecificar las relaciones secuenciales.Determinar el tiempo del ciclo requerido.Determinar el nmero de estaciones de trabajo.Seleccionar las reglas de asignacin.Asignar tareas, una a la vez, a la primera estacin de trabajo hasta que la suma de los tiempos sea igual al trabajo del ciclo.Evaluar la Eficiencia.

DETERMINACIN DEL NMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACINElemento de trabajo.Es la unidad ms pequea de trabajo productivo que es separable de las dems actividades; su naturaleza debe ser tal que pueda efectuarse en forma relativamente independiente, y posiblemente en secuencias diferentes. Operacin.Es un conjunto de elementos de trabajo asignados a un puesto de trabajo. Puesto o estacin de trabajo.Es un rea adyacente a la lnea de ensamble, donde se ejecuta una cantidad dada de trabajo (una operacin). 19Al balanceo de lnea de ensamble tambin se le conoce como la asignacin de elementos de trabajo a los puestos de trabajo. Una tarea o elemento de trabajo se define coma la mayor unidad de trabajo que no puede dividirse entre dos o ms operarios sin crear una interferencia innecesaria entre los mismos.

DETERMINACIN DEL NMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACINAl balanceo de lnea de ensamble tambin se le conoce como la asignacin de elementos de trabajo a los puestos de trabajo.

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

Tiempo de ciclo. Es el tiempo mximo que permanece el producto en cada estacin de trabajo. Demora de balance. Es la cantidad total de tiempo ocioso en la lnea que resulta de una divisin desigual de los puestos de trabajo20Una tarea o elemento de trabajo se define coma la mayor unidad de trabajo que no puede dividirse entre dos o ms operarios sin crear una interferencia innecesaria entre los mismos.

DETERMINACIN DEL NMERO DE OPERADORES NECESARIOS PARA CADA OPERACINPara calcular el nmero de operadores necesarios para el arranque de la operacin, se aplica la siguiente formula:I.P. = unidades a fabricar (produccin deseada) Tiempo disponible N.O. = TE X IP Een donde: N.O.=numero de operadores para la lneaTE=tiempo estndar de la piezaI.P.=ndice de productividad (Cantidad de Piezas Producidas por Unidad de Tiempo)E= eficiencia planeadaT = TardanzaNOR = Nmero de Operadores Reales

T = T.E./NOREJEMPLO # 1

Se debe de balancear la lnea de ensamble que se muestra en la figura.La produccin requerida es de 1200 piezas.El turno de trabajo es de 8 horas.El analista planea una eficiencia de 90%.

OPERACIONTE (MIN)11.2520.9532.1841.150.83SUMA6.31IP = 1200 unid = 2.5 (8hr) (60min)

El da consiste en 480 minutos (8hrs*60 minutos).El nmero de operadores terico para cada estacin ser:NO 1 = (1.25) (2.5) /.90 = 3.47NO 2 = (.95) (2.5) /.90 = 2.64NO 3 = (2.18)(2.5)/.90 = 6.06NO 4 = (1.10)(2.5)/.90 = 3.06NO 5 = (.83)(2.5)/.90 = 2.31Aplicando los resultados en la tabla 2.OPERACIONTE(MIN)NO TEORICONO REALES11.253.47320.952.64332.186.06641.13.06350.832.312TOTAL17TABLA 2

PROBLEMA A RESOLVER:El ensamble de la iluminacin trasera de un auto requiere de las siguientes 9 operaciones:

Se desea una tasa de produccin de 240 ensambles / hora y la eficiencia del proceso se estima en 90%.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 estacin de trabajo a otra; debido al proceso ningn tiempo puede ser cambiado.

Se desea que un trabajo donde participan varios operadores, cada uno de los cuales lleva a cabo operaciones consecutivas como una sola unidad, genera que la velocidad de produccin a travs de la lnea dependa del operador ms lento.OPERACIONTE (MIN)MIN. ESTANDAR ASIGNADOS11.25 / 3 =0.4160.41620.95 / 3=0.320.41632.18 / 6=0.360.41641.1 / 3=0.360.41650.83 / 2=0.4150.416TABLA 3Como se observa en la tabla 3, la operacin 4 es la que tiene el mayor nmero de minutos asignados y es la que determina la produccin de la lnea.Piezas por da = (3 operadores x 480 minutos) / 1.25 tiempo estndar = 1,152 pzs.

La eficiencia de esta lnea es:E = Minutos estndar por operador x 100 Minutos estndar asignados x no. De operarios E = 6.31 X 100 = 89% (.416)(17)MINIMIZACION DEL NMERO DE ESTACIONES DE TRABAJODIAGRAMA DE PRECEDENCIA. Es una grafica donde se establece el nmero limitado de las secuencias de elementos que sean fsica o econmicamente factibles de realizar en un procedimiento.

Por ejemplo, si para el ensamble final de un televisor son necesarias las siguientes operaciones.OPERACIONCONCEPTOTIEMPO1limpiar el gabinete0.52colocar bocinas en el gabinete13colocar tablero de control 3.54colocar cinescopio en el gabinete35colocar el yugo en el cinescopio1.56colocar la tapa del gabinete17ajustar el aparato3.58empacarlo313245687145267FIGURA 5 diagrama de precedencia.38El siguiente paso ser calcular el peso posicional por cada unidad de trabajo.

El peso posicional se obtiene calculando la sumatoria de cada unidad de trabajo y de todas aquellas unidades de trabajo que deben seguirse.ELEMENTOS DE TRABAJO:1=1,2,3,4,5,6,7,8=172=2,6,7,8=8.53=3,6,7,8=114=4,5,6,7,8=125=5,6,7,8=96=6,7,8=7.57=7,8=6.58=8=3ELEMENTOS DE TRABAJO DESORDENADOSPESO POSICIONAL11728.53114125967.576.583Ordenados en siguiente tabla con respecto al orden decreciente de los pasos posicionales, tenemos.ELEMENTOS DE TRABAJOPESO POSICIONAL1174123115928.567.576.583Asignar los elementos de trabajo a las diversas estaciones, basados en los pesos de posicin y en el tiempo de ciclo del sistema.Tiempo de ciclo tiempo disponible de un operador del sistema = Produccin diaria

Se supone que la produccin diaria es de 50 unidades y se espera un factor de eficiencia de 95%.Tiempo de ciclo del sistema = 480 x .95 = 9.12 509 es el ms aproximado al tiempo del ciclo del sistema que es 9.12 y ser el nmero a tomar para determinar la produccin diaria.Produccin diaria = (480) (.95) = 51 aparatos 9X eficiencia

33 ELEMENTOS DE TRABAJOPESOPOSICIONALPREDECESORESINMEDIATOSTIEMPO DEL ELEMENTO DE TRABAJOTIEMPO ACUMULADODE ESTACIONESTACION DE TRABAJO NO. 1117-0.50.5412133.531113.57591,41.58.5ESTACION DE TRABAJO NO. 228.511167.51,2,31276.51,2,3,63.55.5831,2,3,6,738.5TABLA 9.ASIGNACION DE ELEMENTOS DE TRABAJO A LAS ESTACIONES DE TRABAJONo con mucha dificultad se encuentra fabricas donde debido a su distribucin resulta inconveniente cambiar el modelo de un producto.

Resulta mas fcil trabajar con las estaciones de trabajo ya existentes asignndoles elementos de trabajo.

EjemploELEMENTOSTE (MIN)10.220.3630.1840.4750.6260.5870.4980.2290.58TOTAL3.7En una fbrica existen 4 estaciones de trabajo y los tiempos estndar elementales para elaborar un nuevo modelo.

La nica restriccin que se ha planteado es que las operaciones no pueden cambiar de orden. Para calcular el tiempo de ciclo por estacin, debe dividirse el tiempo total entre el nmero de estaciones (aproximada).

Tiempo del ciclo = 3.70 = .93 minutos 4Por lo anterior cada estacin deber tener elementos de trabajo lo mas cercano a .93.ELEMENTOSTIEMPO ELEMENTALTIEMPO ACUMULADOESTACION 110.20.220.360.5630.180.74ESTACION 240.470.4750.621.09ESTACION 360.580.5870.491.07ESTACION 480.220.2290.580.8El tiempo de la estacin 2 es el que nos va a determinar la produccin de la lnea ya que es el tiempo mayor de todas las estaciones.La capacidad diaria = 480/1.09= 440 piezas por turno por operador. Lneas de ensambleEn la distribucin por producto, el equipo, la maquinaria, la mano de obra y otras instalaciones estn destinadas a una lnea de produccin especfica conocida como "Lnea de Ensamble".

Una lnea de ensamble es un ensamble progresivo de artculos, unido por un dispositivo de manejo de materiales.

La lnea de ensamble ms comn es una banda transportadora que pasa por una serie de estaciones o centros de trabajo en un intervalo de tiempo (tiempo de ciclo).

38En cada centro de trabajo, se aaden partes al producto o se completa la operacin de ensamble.

El trabajo realizado en cada estacin consiste en una o ms actividades o tareas, por lo que el trabajo total por realizar en una estacin de trabajo es igual a la suma de las tareas asignadas a ese centro de trabajo.

Las lneas de ensamble tienden a ser acompasadas por tareas de trabajo asignadas a individuos o a estaciones de trabajo.

Las lneas de ensamble, por lo tanto, pueden ser balanceadas moviendo las tareas de un individuo a otro.

Balanceo de una lnea de ensamble

La vagoneta ww debe ensamblarse sobre una cinta transportadora. Se requiere 500 unidades diarias, el tiempo de produccin real por da es de 420 minutos.

Encontrar el balanceo que minimice:el nmero de estaciones de trabajo, sujeto al tiempo de ciclo y a las restricciones de precedencia.calcular la eficiencia de la lnea.asignar las tareas por estacin.

39TareasTiempo de la tarea(en segundos)Tareas de precedenciaA45-B11AC9BD50-E15DF12CG12CH12EI12EJ8F,G,H,IK9J195Paso 1. Especificar las relaciones secuenciales entre las tareas utilizando un diagrama de precedencia.ADBECHIFGJK45 seg11 seg9 seg12 seg12 seg8 seg9 seg50 seg15 seg12 seg12 segPaso 2: Determinar el tiempo de ciclo.C= Tiempo de produccin por da Produccin diaria requerida (en unidades)C= ( 60 segundos)(420 min) = 25,200 = 50.4 seg por unidad. 500 piezas 500Necesario convertir a seg. Por cuanto los tiempos para tareas estn en segundosTIEMPO EN QUE DEBO PRODUCIR UNA UNIDADPaso 3.

Numero terico mnimo de estaciones de trabajo requeridas (el numero real puede ser mayor).N= Suma de los tiempos de las tareas (T)Tiempo del ciclo (C).

N= 195seg = 4 estaciones (recomendado) 50.4segPASO 4.

Seleccionar reglas de asignacin.Asignar las tareas en orden descendente, desde el mayor numero de tareas que siguen.TAREASNUMERO DE TAREAS QUE LE SIGUENA6B,D5C,E4F,G,H,I2J1K0Realizar asignaciones de tareas para formar laestacin de trabajo 1, la estacin de trabajo 2, y as sucesivamente hasta que todas las tareas hayan sido asignadas. Balanceo logrado de acuerdo con la regla del nmero mas largo de tareas que siguen:ESTACION TAREA TIEMPO DE LA TAREA (EN SEGUNDOS)TIEMPO RESTANTE NO ASIGNADO1A455.4 inactivo2D500.4 inactivo

3B1139.4E1524.4C915.4F123.4 inactivo

4G1238.4H1226.4I1214.4J86.4 inactivo

5K941.4 inactivo

TABLA 14. t.c. = 50.4 seg. tiempo tareaGrafica de precedenciaHay un total de 57 seg de inactividad, y se debe decidir que hacer con la estacin de trabajo 5Apretar perno y tuerca A D B EC H I F G J K45 seg11 seg9 seg12 seg12 seg8 seg9 seg50 seg15 seg12 seg12 segEstacin de trabajo 1Estacin de trabajo 5Estacin de trabajo 4Estacin de trabajo 3Estacin de trabajo 2PASO 5.Calculo de la eficiencia.E = T = 195 = 077= 77% N X C (5) (50.4)

Si quisiramos utilizar solamente cuatro estaciones de trabajo y eliminar la quinta estacin y se contara con todas las herramientas se hara lo siguiente:Se puede utilizar sobrante de las estaciones de trabajo 1, 3, y 4. ya que nicamente se requiere un tiempo de 9 segundos.Si no se tuviera todo lo necesario se tendra que trabajar tiempo extra.Una eficiencia de 77% indica un desequilibrio o tiempo de inactividad de 23% a travs de toda la lnea.Existe la posibilidad de un mejor equilibrio?

En este caso, si. Trate de equilibrar la lnea con la regla b y rompa los nexos con la regla a (esto le dar un equilibrio factible de cuatro estaciones).

La regla secundaria que se invoca cuando existen nexos con la regla primaria es:

2. Asignar tareas en orden desde el tiempo mas largo de la tarea.

Regla secundariaESTACION TAREA TIEMPO DE LA TAREA (EN SEGUNDOS)TIEMPO RESTANTE NO ASIGNADO1A455.4 inactivo2D500.4 inactivo

3E1535.4I1223.4H1211.4B110.4 inactivo

4C941.4F1229.4G1217.4J89.4

K90.4 inactivo

Balanceo logrado de acuerdo con la regla de tiempo de la tarea mas larga :Grafica de precedencia A D B EC H I F G J K45 seg11 seg9 seg12 seg12 seg8 seg9 seg50 seg15 seg12 seg12 segEstacin de trabajo 1Estacin de trabajo 4Estacin de trabajo 3Estacin de trabajo 2Calculo de la eficienciaCon cuatro estaciones se incrementara la eficiencia de la lnea N = T = 195 = .97 = 97% N X C (4)(50.4)

Estrategias al balancear una lnea de ensamble Compartir los elementos de trabajo. Dos operarios o ms con algn tipo ocioso en su ciclo de trabajo pueden compartir el trabajo de otra estacin para lograr mayor eficiencia en toda la lnea.Una segunda posibilidad para mejorar el balanceo de una lnea de ensamble es dividir un elemento de trabajo.Una secuencia de ensamble distinta puede producir resultados ms favorables.

En general, el diseo del producto determina la secuencia de ensamble. Sin embargo, no deben ignorarse las alternativas. Mtodos para lograr el balance de operaciones de ensambleDividir las operaciones y proporcionar los elementos.Combinar las operaciones y equilibrar los grupos de trabajo.Hacer que se muevan los operarios.Mejorar las operaciones, eliminando movimientos intiles.Crear un buffer de productos y operar las maquinas mas lentas en horas extras.Mejorar el desempeo del operario, en particular, en la operacin de cuello de botella.