Balanceo de lineas

1. BALANCEO DE LINEA
Definiciones
• 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.
1

2. 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.
2

3. 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.
3

4. 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.
4

5. DISTRIBUCION POR POSICION FIJA
Disposición 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 DISTRIBUCIÓN DISTRIBUCIÓN DISTRIBUCIÓN
POR PROCESO POR PRODUCTO POR GRUPO
FLEXIBILIDAD ALTA BAJA MODERADA
POTENCIAL
PARA AUTO- BAJO ALTO MODERADO
MATIZACIÓN
TIPO DE EQUIPO PROPÓSITO ALTAMENTE MEDIANAMENTE
GENERAL ESPECIALIZADO ESPECIALIZADO
VOLUMEN DE BAJO ALTO MODERADO
PRODUCCIÓN
UTILIZACIÓN BAJO ALTO MODERADO
DEL EQUIPO
COSTOS DE
ALISTAMIENTO BAJO ALTO MODERADO
(SETUP)
5

6. 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
6

7. 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.
EJEMPLO
Considere 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.
0.5 min/parte 0.3 min/parte 0.2 min/parte
A B C
7

8. EJEMPLO 1 (CONT.)
a) Determine el tiempo requerido para fabricar una
parte (tiempo de manufactura, manufacturing lead
time).
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
0.5 min/parte 0.3 min/parte 0.2 min/parte
A B C
Capacidad Teórica:
Capacidad Efectiva: 8

9. EJEMPLO 1 (Cont.)
LINEA DE PRODUCCION CON TRES
ESTACIONES DE TRABAJO
0.5 min/parte 0.3 min/parte 0.2 min/parte
A B C
Capacidad teórica (1a estación):
Capacidad efectiva (1a estación):
Capacidad teórica (2a estación):
Capacidad efectiva (2a estación):
Capacidad teórica (3a estación):
Capacidad efectiva (3a estación):
CAPACIDAD DE LA LINEA:
MIN{C1, C2,...,Cn}=
Capacidad teórica de la línea:
Capacidad efectiva de la línea:
9

10. LÍNEA DE PRODUCCIÓN CON DOS
ESTACIONES DE TRABAJO
0.5 min/parte 0.3 min/parte 0.2 min/parte
A B C
Capacidad teórica (1a estación):
Capacidad efectiva (1a estación):
Capacidad teórica (2a estación):
Capacidad efectiva (2a estación):
CAPACIDAD DE LA LINEA:
MIN{C1, C2,...,Cn}=
Capacidad teórica de la línea:
Capacidad efectiva de la línea:
LA LINEA ESTA PERFECTAMENTE
BALANCEADA!
10

11. 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 2
Para 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.
11

12. 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 3
El 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 requiere
de una serie de operaciones con los siguientes tiempos de
procesamiento:
OPERACIÓN NUMERO TIEMPO DE PROCESAMIENTO
(min.)
1 .4
2 .7
3 .5
4 .7
5 .4
6 .2
7 .1
8 .3
9 .4
10 .5
11 .6 12

13. 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 producción
Crmax : suma de tiempos de operación
H : tiempo total disponible de operación
13

14. ALGORITMOS PARA EL BALANCEO DE
LÍNEAS
Procedimientos (generalmente heurísticos) para la formacion
balanceada 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.
14

15. 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.
15

16. EJEMPLO 4
Las operaciones para fabricar el producto del ejemplo anterior
tienen las siguientes relaciones de precedencia:
OPERACIÓN OPERACIONES PRECEDENTES
1 -
2 -
3 1,2
4 3
5 -
6 4,5
7 6
8 7
9 -
10 8,9
11 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 de
trabajo del inciso anterior.
d) Forme estaciones de trabajo usando el algoritmo del
mayor peso posicional.
EFICIENCIA DE LA LÍNEA:
Crmax TTO
E= =
Cr NW min TTO
+ TTM
NWmin :
número de estaciones de trabajo
TTO: tiempo total de operación
TTM: tiempo total muerto (ocioso, idle time)
16

17. EJEMPLO 4 (Cont.)
RED DE PRECEDENCIAS
OPERACIÓN OPERACIONES PRECEDENTES
1 -
2 -
3 1,2
4 3
5 -
6 4,5
7 6
8 7
9 -
10 8,9
11 10
17

18. EJEMPLO 4 (Cont.)
FORMACIÓN DE ESTACIONES DE TRABAJO,
ALGORITMO: LA OPERACIÓN CON EL TIEMPO
MÁS LARGO ENTRA PRIMERO
CR = 1.2 min
0.4
1
0.5 0.7
3 4
0.1 0.3
0.2
0.7
6 7 8
2
0.4 0.5 0.6
5 10 11
0.4
9
ESTACION DE TRABAJO I
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
TIEMPO DE PROCESAMIENTO TIEMPO
18

19. EJEMPLO 4 (Cont.)
ESTACION DE TRABAJO II
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
TIEMPO DE PROCESAMIENTO TIEMPO
ESTACIÓN DE TRABAJO III
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
TIEMPO DE PROCESAMIENTO TIEMPO
ESTACIÓN DE TRABAJO IV
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
TIEMPO DE PROCESAMIENTO TIEMPO
19

20. EJEMPLO 4 (Cont.)
ESTACIÓN DE TRABAJO V
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
TIEMPO DE PROCESAMIENTO TIEMPO
ESTACIÓN OPERACIONES TIEMPO DE TIEMPO
ASIGNADAS OPERACIÓN OCIOSO
I
II
III
IV
V
VI
TOTALES: -
EFICIENCIA DE LA LÍNEA =
20

21. EJEMPLO 4 (Cont.)
FORMACIÓN DE ESTACIONES DE TRABAJO,
ALGORITMO: MÁXIMO PESO POSICIONAL
CR = 1.2 min
0.4
1
0.5 0.7
3 4
0.2 0.1 0.3
0.7
6 7 8
2
0.4 0.5 0.6
5 10 11
0.4
9
ESTACIÓN DE TRABAJO I
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
PESO POSICIONAL TIEMPO
21

22. EJEMPLO 4 (Cont.)
ESTACIÓN DE TRABAJO II
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
PESO POSICIONAL TIEMPO
ESTACIÓN DE TRABAJO III
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
PESO POSICIONAL TIEMPO
ESTACIÓN DE TRABAJO IV
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
PESO POSICIONAL TIEMPO
22

23. EJEMPLO 4 (Cont.)
ESTACIÓN DE TRABAJO V
OPERACIONES ASIGNABLES, OPERACIÓN ASIGNADA,
PESO POSICIONAL TIEMPO
ESTACIÓN OPERACIONES TIEMPO DE TIEMPO
ASIGNADAS OPERACIÓN OCIOSO
I
II
III
IV
V
VI
TOTALES: -
EFICIENCIA DE LA LÍNEA =
23

24. EJEMPLO 4 (Cont.)
Resultados con regla la operación con el tiempo más
pequeño entra primero
ESTACIÓN OPERACIONES TIEMPO DE TIEMPO
ASIGNADAS OPERACIÓN OCIOSO
1 1, 5 0.80 0.20
2 9 0.40 0.60
3 2 0.70 0.30
4 3 0.50 0.50
5 4, 6, 7 1.00 0.00
6 8, 10 0.80 0.20
7 11 0.60 0.40
TOTAL: - 4.8 min 2.2 min
EFICIENCIA DE LA LÍNEA =
24

25. PROBLEMAS
Una compañía de componentes eléctricos está
instalando una línea de ensamble con el fin de producir
192 transformadores por turno de 8 horas. La siguiente
tabla muestra las operaciones y los tiempos de
procesamiento requeridos para cada una de ellas:
Operación Tiempo (seg)
A 40
B 80
C 30
D 25
E 20
F 15
G 120
H 145
I 130
J 115
TOTAL
a) Determina el tiempo de ciclo en
seg/transformador.
b) Determina el rango de los tiempos de
ciclo factibles en seg/u.
c) Calcula el número teórico (mínimo) de
estaciones.
d) Determina la eficiencia de la línea.
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26. 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 ?
26

27. PROBLEMAS
• U estación
na
Tiem de ciclo=0.8+0.5+0.3
po =1.6mins.
V Producción= 480m / día . =300unids. / día
ol. in
1.6m / unid.
in
%Tiem ocioso= 0
po
• D estaciones
os
Tiem de ciclo=m {0.8, 0.5+0.3} =0.8m
po ax ins.
V Producción= 480m / día . =600unids. / día
ol. in
0.8m / unid.
in
%Tiem ocioso= 0
po
• Tres estaciones
Tiem de ciclo=m {0.8, 0.5, 0.3} =0.8m
po ax ins.
V Producción= 480m / día . =600unids. / día
ol. in
0.8m / unid.
in
%Tiem ocioso= t. ocioso = (0.8- 0.8) +(0.8-0.5) +(0.8-0.3) =0.33
po
t. total 3(0.8)
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28. • 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
28