Balanceo de lineas

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BALANCEO DE LINEADefiniciones

• Centro de Trabajo: Conjunto de personas y/o máquinas que, para fines de planeación de la capacidad y de programación de la producción, pueden considerarse como una unidad.

• Disposición de Planta (Facility layout): Forma en que se arreglan o acomodan físicamente los equipos y las instalaciones.

• Objetivos de un Estudio de D de Planta: – Minimizar demoras y reducir manejo de materiales.– Mantener la flexibilidad.– Utilizar efectivamente la mano de obra y el espacio.– Proveer orden y mantenimiento.

• Patrones Típicos de Distribución de Planta:– Distribución por producto.– Distribución por proceso.– Distribución por grupo.– Distribución por posición fija.

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DISTRIBUCION POR PRODUCTO

Arreglo físico basado en la secuencia de las operaciones que se realizan para la producción.

Los materiales se mueven en una trayectoria continua de uno a otro departamento.

• VENTAJAS:

– Flujo de producción sencillo y lógico.– Uso de equipo especializado para manejo de

materiales.– Bajo inventario en proceso, tiempo de producción

corto, bajo manejo de materiales, bajos requerimientos de personal calificado y planeación y control de la producción simple.

• DESVENTAJAS:

– Falta de redundancia.– Flexibilidad limitada.– Capacidad de línea dada por cuello de botella.– Trabajo poco satisfactorio para operadores.

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DISTRIBUCION POR PROCESO

Arreglo físico según funciones. El flujo de materiales sigue diferentes secuencias entre departamentos.

VENTAJAS– Generalmente requieren menor inversión en equipo.– Flexibilidad.– Mayor satisfacción del operario.

DESVENTAJAS– Altos costos de manejo y transporte de

materiales.– Planeación y control de producción complejas.– Mayor tiempo total de producción.– Alto inventario en proceso.– Mayores requerimientos de personal calificado.

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DISTRIBUCION POR GRUPO

Disposición física según grupos de productos, también conocida como manufactura celular

(cellular manufacturing). Se basa en la tecnología de grupos (group technology), que clasifica a las

partes en familias o grupos.

La distribución se hace conforme a las diferentes máquinas (denominadas celdas) requeridas para

producir una familia de partes.

VENTAJAS– Cada celda funciona como una sola línea de

producción (en serie): reducción de tiempos de alistamiento, manejo de materiales, tiempos de espera, etc.

DESVENTAJAS– Requiere de un análisis sistemático de los procesos

de producción y de los productos por elaborar.

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DISTRIBUCION POR POSICION FIJADisposición en la cual las herramientas y los componentes se llevan al lugar de ensamble (en lugar de que la parte por procesar se desplace).

Se utiliza para la construcción de productos grandes, como maquinaria pesada, aviones,

locomotoras, etc.

COMPARACIÓN DE PATRONES BÁSICOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA

FACTOR DISTRIBUCIÓNPOR PROCESO

DISTRIBUCIÓNPOR PRODUCTO

DISTRIBUCIÓNPOR GRUPO

FLEXIBILIDAD ALTA BAJA MODERADAPOTENCIALPARA AUTO-MATIZACIÓN

BAJO ALTO MODERADO

TIPO DE EQUIPO PROPÓSITOGENERAL

ALTAMENTEESPECIALIZADO

MEDIANAMENTEESPECIALIZADO

VOLUMEN DEPRODUCCIÓN

BAJO ALTO MODERADO

UTILIZACIÓNDEL EQUIPO

BAJO ALTO MODERADO

COSTOS DEALISTAMIENTO

(SETUP)BAJO ALTO MODERADO

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LINEA DE PRODUCCION

Secuencia fija de diferentes etapas de producción. Cada etapa consta de una o más máquinas.

CONFIGURACIONES BÁSICAS DE UNA LÍNEA DE PRODUCCIÓN

LINEA EN SERIE

LINEA EN PARALELO

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BALANCEO DE LÍNEAS

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).

Es importante considerar las operaciones por realizar y las relaciones de precedencia entre éllas.

EJEMPLOConsidere una línea de producción en serie. La eficiencia de la línea es del 90%. La siguiente figura muestra las operaciones que la conforman y los tiempos de operación (minutos/parte) requeridos en cada una de las operaciones.

A CB

0.5 min/parte 0.3 min/parte 0.2 min/parte

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EJEMPLO 1 (CONT.)a) Determine el tiempo requerido para fabricar una

parte (tiempo de manufactura, manufacturing leadtime).

b) Determine la capacidad diaria (1 día = 8 horas) de producción de la línea si se forma una estación de trabajo.

c) Determine la capacidad de producción de la línea si se forman tres estaciones de trabajo.

d) Determine la capacidad de producción de la línea si se forman dos estaciones de trabajo.

TIEMPO REQUERIDO PARA FABRICAR UNA PARTE

LINEA DE PRODUCCION CON UNA ESTACION DE TRABAJO

A CB


Capacidad Teórica:Capacidad Efectiva:

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EJEMPLO 1 (Cont.)

LINEA DE PRODUCCION CON TRES ESTACIONES DE TRABAJO

A CB


Capacidad teórica (1a estación):Capacidad efectiva (1a estación):



CAPACIDAD DE LA LINEA:

MIN{C1, C2,...,Cn}=

Capacidad teórica de la línea:

Capacidad efectiva de la línea:

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LÍNEA DE PRODUCCIÓN CON DOS ESTACIONES DE TRABAJO

A CB




CAPACIDAD DE LA LINEA:

MIN{C1, C2,...,Cn}=

Capacidad teórica de la línea:

Capacidad efectiva de la línea:

LA LINEA ESTA PERFECTAMENTE BALANCEADA!

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TIEMPO DE CICLO (Cr)Intervalo de tiempo (requerido o existente) entre partes

sucesivas que salen de una línea de producción o de una estación de trabajo.

EJEMPLO 2Para la línea de producción del ejemplo anterior, determine los tiempos de ciclo (en minutos) de las estaciones de trabajo y de la línea de producción.

a)Para la línea con una estación de trabajo.b)Para la línea con tres estaciones de trabajo.c)Para la línea con dos estaciones de trabajo.

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OBJETIVO DEL BALANCEO DE LÍNEAS

Asignar las cargas de trabajo a las estaciones de trabajo de tal manera que se minimice el costo de operación

de la línea, satisfaciendo las restricciones de precedencia y logrando la tasa de producción

deseada.

El balanceo de líneas depende de la similitud de los tiempos de ciclo entre las estaciones de trabajo y de

la línea de producción.

EJEMPLO 3El programa de producción de un producto es de 6,000 unidades por semana. La línea de producción opera 8 horas/turno, 3 turnos/día, 5 días/semana. La fabricación del producto requierede una serie de operaciones con los siguientes tiempos de procesamiento:

OPERACIÓN NUMERO TIEMPO DE PROCESAMIENTO(min.)

1 .42 .73 .54 .75 .46 .27 .18 .39 .4

10 .511 .6

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EJEMPLO 3 (Cont.)

a) Determine el tiempo de ciclo requerido (Cr) en min.

b) Determine el rango de los tiempos de ciclo factibles, [Crmin, Crmax] en min.

c) ¿Es posible cumplir con los requerimientos de producción?

d) Determina el número (teórico) mínimo de estaciones de trabajo.

e) Analiza la línea para una eficiencia del 90%

NUMERO MINIMO DE ESTACIONES DE TRABAJO:

NWmin = PR (Crmax/H)

PR: requerimientos de producciónCrmax : suma de tiempos de operaciónH : tiempo total disponible de operación

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ALGORITMOS PARA EL BALANCEO DE LÍNEAS

Procedimientos (generalmente heurísticos) para la formacionbalanceada de estaciones de trabajo.

El tiempo de ciclo de todas y cada una de las estaciones de trabajo debe ser menor o igual a cr.

ALGORITMO: PRIMERO LA OPERACIÓN DE MENOR TIEMPO (LA DE MAYOR TIEMPO)

(SMALLEST TIME FIRST/LARGEST TIME FIRST)

1. Determine el tiempo de ciclo requerido para cumplir con los requerimientos de producción, cr.

2. Construya la red de precedencias de las operaciones.3. Para la estación de trabajo bajo formación, identifique las operaciones

candidatas para incorporar. Las operaciones:

• No asignadas y• Cuyos predecesores (todos) ya estan en alguna estación de trabajo.

4. Incorpore en esta estación de trabajo la operación:

• Con el menor (mayor) tiempo de proceso• Sin exceder cr.

(En caso de empate, seleccione la operación con el numero de etiqueta mas bajo).

Si no se puede incorporar ninguna operación, forme la siguiente estación de trabajo.

Continúe hasta que se hayan asignado todas las operaciones.

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ALGORITMO: JERARQUIZACIÓN SEGÚN EL PESO POSICIONAL

1. Determine el tiempo de ciclo requerido para cumplir con los requerimientos de producción, cr.

2. Construya la red de precedencias de las operaciones.

3. Para la estación de trabajo bajo formación, identifique las operaciones candidatas para incorporar. Las operaciones:

• No asignadas y• Cuyos predecesores (todos) ya estan en alguna estación de

trabajo.

4. Incorpore en esta estación de trabajo la operación:

• Con el mayor peso posicional (positional weight): suma de tiempos de proceso de todas las operaciones subsecuentes a una operación

• Sin exceder cr.

(En caso de empate, seleccione la operación con el numero de etiqueta mas bajo).

Si no se puede incorporar ninguna operación, forme la siguiente estación de trabajo.

Continúe hasta que se hayan asignado todas las operaciones.

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EJEMPLO 4 Las operaciones para fabricar el producto del ejemplo anterior

tienen las siguientes relaciones de precedencia:OPERACIÓN OPERACIONES PRECEDENTES

1 -2 -3 1,24 35 -6 4,57 68 79 -

10 8,911 10

a) Elabore la red de precedencias.b) Forme las estaciones de trabajo usando el algoritmo de

balanceo de líneas la operación con el tiempo mas largo entra primero.

c) Determine la eficiencia de la línea bajo las estaciones detrabajo del inciso anterior.

d) Forme estaciones de trabajo usando el algoritmo del mayor peso posicional.

EFICIENCIA DE LA LÍNEA:

E = CCr

rmaxNW min

= TTOTTO+ TTM

NWmin : número de estaciones de trabajoTTO: tiempo total de operaciónTTM: tiempo total muerto (ocioso, idle time)

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EJEMPLO 4 (Cont.)

RED DE PRECEDENCIAS

OPERACIÓN OPERACIONES PRECEDENTES1 -2 -3 1,24 35 -6 4,57 68 79 -

10 8,911 10

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EJEMPLO 4 (Cont.)

FORMACIÓN DE ESTACIONES DE TRABAJO, ALGORITMO: LA OPERACIÓN CON EL TIEMPO

MÁS LARGO ENTRA PRIMERO

CR = 1.2 min

ESTACION DE TRABAJO I

1

2

3 4

5

6 7 8

9

10 11

0.4

0.7

0.4

0.5 0.7

0.2 0.1 0.3

0.4

0.5 0.6

OPERACIONES ASIGNABLES,TIEMPO DE PROCESAMIENTO

OPERACIÓN ASIGNADA,TIEMPO

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EJEMPLO 4 (Cont.)

ESTACION DE TRABAJO II

ESTACIÓN DE TRABAJO III

ESTACIÓN DE TRABAJO IV







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EJEMPLO 4 (Cont.)

ESTACIÓN DE TRABAJO VOPERACIONES ASIGNABLES,

TIEMPO DE PROCESAMIENTOOPERACIÓN ASIGNADA,

TIEMPO

ESTACIÓN OPERACIONESASIGNADAS

TIEMPO DEOPERACIÓN

TIEMPOOCIOSO

IIIIIIIVVVI

TOTALES: -

EFICIENCIA DE LA LÍNEA =

21

EJEMPLO 4 (Cont.)

FORMACIÓN DE ESTACIONES DE TRABAJO, ALGORITMO: MÁXIMO PESO POSICIONAL

CR = 1.2 min

1

2

3 4

5

6 7 8

9

10 11

0.4

0.7

0.4

0.5 0.7

0.2 0.1 0.3

0.4

0.5 0.6

ESTACIÓN DE TRABAJO I

OPERACIONES ASIGNABLES,PESO POSICIONAL


22

EJEMPLO 4 (Cont.)ESTACIÓN DE TRABAJO II

ESTACIÓN DE TRABAJO III

ESTACIÓN DE TRABAJO IV







23

EJEMPLO 4 (Cont.)

ESTACIÓN DE TRABAJO VOPERACIONES ASIGNABLES,

PESO POSICIONALOPERACIÓN ASIGNADA,

TIEMPO


TIEMPO DEOPERACIÓN

TIEMPOOCIOSO

IIIIIIIVVVI

TOTALES: -


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EJEMPLO 4 (Cont.)

Resultados con regla la operación con el tiempo más pequeño entra primero


TIEMPO DEOPERACIÓN

TIEMPOOCIOSO

1 1, 5 0.80 0.202 9 0.40 0.603 2 0.70 0.304 3 0.50 0.505 4, 6, 7 1.00 0.006 8, 10 0.80 0.207 11 0.60 0.40

TOTAL: - 4.8 min 2.2 min


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PROBLEMASUna compañía de componentes eléctricos estáinstalando una línea de ensamble con el fin de producir192 transformadores por turno de 8 horas. La siguientetabla muestra las operaciones y los tiempos deprocesamiento requeridos para cada una de ellas:

Operación Tiempo (seg)A 40B 80C 30D 25E 20F 15G 120H 145I 130J 115

TOTAL

a) Determina el tiempo de ciclo enseg/transformador.

b) Determina el rango de los tiempos deciclo factibles en seg/u.

c) Calcula el número teórico (mínimo) deestaciones.

d) Determina la eficiencia de la línea.

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PROBLEMAS

• El ensamble de un producto requiere de tres operaciones secuenciales.

• Cada una las tres operaciones pueden completarse en 0.8, 0.5 y 0.3 mins.

• Se dispone de 1 turno de 8 horas al día• Las operaciones pueden agruparse:

- En una sola estación de trabajo operada por una sola persona,- En 3 estaciones de trabajo, cada una operada por una persona distinta- En dos estaciones de trabajo separadas

• Qué agrupamiento (# de estaciones) permite obtener la maxima tasa de producción ?

• Cuántas estaciones se requieren con el objeto de minimizar el tiempo ocioso ?

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PROBLEMAS

• Una estaciónTiempo de ciclo = 0.8+0.5+0.3 = 1.6 mins.Vol. Producción = 480 min / día . = 300 unids. / día

1.6 min / unid.% Tiempo ocioso= 0

• Dos estacionesTiempo de ciclo = max {0.8, 0.5 + 0.3} = 0.8 mins.Vol. Producción = 480 min / día . = 600 unids. / día

0.8 min / unid.% Tiempo ocioso= 0

• Tres estacionesTiempo de ciclo = max {0.8, 0.5, 0.3} = 0.8 mins.Vol. Producción = 480 min / día . = 600 unids. / día

0.8 min / unid. % Tiempo ocioso= t. ocioso = (0.8 - 0.8) + (0.8-0.5) + (0.8-0.3) = 0.33

t. total 3 (0.8)

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• Para este sistema:

0.8 mins. ≤ Tiempo de ciclo ≤ 1.6 mins.300 unids/día ≤ Volumen producción ≤ 600 unids /día

• Al aumentar el # estaciones:

- el tiempo de ciclo tiende a disminuir- el % tiempo ocioso tiende a aumentar

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