Ingeniería de Métodos
Capitulo II: Balance de Líneas de Producción El estudiante encontrará la teoría de estea Unidad en el Capitulo VI del texto de Burgos y en el Capitulo 6 del Niebel , que corresponde al Objetivo n° 5 del Plan de Curso: “ Resolver problemas de balance balance de líneas de ensamblaje ensamblaje de producción producción de una empresa, con el fin de optimizar el proceso de producción industrial de la misma.”
Síntesis Teórica: Se puede distinguir dos tipos de líneas de producción, “ Líneas de Fabricación “ y “ Líneas de Ensamble ”. Las líneas de fabricación se caracterizan por la formación o procesamiento de partes. En una línea de fabricación las operaciones realizadas en las áreas de trabajo pueden ser por ejemplo: taladrando, torneando, etc. Las líneas de ensamblaje se caracterizan por la adición de partes para obtener un ensamble total. Una definición de línea de ensamble ensamble sería: “ es una serie de estaciones de trabajo colocadas en forma sucesiva. En cada una de ellas se realiza trabajo sobre el producto, bien sea añadiendo partes o complementando operaciones de ensamblaje ”
La rata de producción de la línea viene determinada por el tiempo del ciclo y a su vez el tiempo del ciclo será igual al tiempo de operación mayor de los correspondientes a las estaciones de trabajo. Es decir, el tiempo del ciclo de la línea es igual al tiempo de operación de la estación de trabajo cuello de botella.
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El problema de balance de una línea de ensamble puede resolverse utilizando técnicas analíticas que tienen como finalidad asignar todas las unidades de trabajo a una serie de estaciones de trabajo a fin de que cada estación no realice sino el trabajo que permite el tiempo de ocio total mínimo. Para la aplicación de los modelos analíticos hemos considerado dos tipos de líneas de ensamble: • •
En la que se produce un solo tipo de producto En la que se producen diferentes variedades de un mismo producto o “productos mezclados”
Problemas Resueltos : Caso 1: Para un solo producto.
La Kia de Venezuela, utiliza un sistema flexible de producción controlado por robots para armar los carros que vende. En la operación de ensamblaje se deben completar las tareas especificas a continuación: Tarea A B C D E F G H I J K L
Tiempo ( seg. ) 12 22 19 47 14 12 29 07 21 22 34 20
Tarea (s) Precedente ------A A C C B E F,G D,H,I I J,K
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Sobre la base de la información anterior: a) Construya el diagrama de precedencias para esta operación. b) Balancee de la manera más eficiente las tareas en la línea de montaje para obtener 360 unidades por día de trabajo de 6 horas productivas. c) ¿ Cuál es la eficiencia del balance ?
Solución: a) Diagrama de Precedencias:
A
12
C
19
E
14
H
14 F B
22
14 D
G
7
21
22
I
J
20 L
14
K
14
b) Balance de Línea: • Paso 1 : Se
calculan las posiciones ponderadas para cada unidad, como recordará las posiciones ponderadas pueden interpretarse como el tiempo que se perdería si no se realiza la unidad de trabajo considerada, por ello son iguales a las sumas de los tiempos de ejecución de la unidad en cuestión y de aquellas unidades a las cuales debe preceder dicha unidad. 35
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Elemento ( tarea) A B C D E F G H I J K L •
Tiempo (seg.)
Posición Ponderada
12 12+19+14+7+12+21+47+22+34+20 = 208 22 22+29+21+22+34+20 = 148 19 19+14+12+7+21+22+34+20 = 149 47 47+22+20 = 89 14 14+7+22+20 = 63 12 12+21+22+34+20 = 109 29 29+21+22+34+20 = 126 07 7+22+20 = 49 21 21+22+34+20 = 97 22 22+20 = 42 34 34+20 = 54 20 20 Paso 2: Se ordenan las posiciones ponderadas de mayor a menor: Elemento (Tarea) A C B G F I D E K H J L
• Paso 3:
Posición Ponderada 208 149 148 126 109 97 89 63 54 49 42 20
Se determina el tiempo del ciclo 6 horas 60 min ∗ = 1 min./unid.= 60 seg./unid. 360 unidades horas
• Paso 4: Se
realiza la asignación a estaciones de Trabajo: para esto debe tenerse presente que el tiempo de operación de trabajo no puede ser mayor que el tiempo del ciclo, en este caso no puede ser mayor que 60 36
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seg. La asignación de las unidades de trabajo se hace dando prioridad a aquellas unidades de trabajo con las mayores posiciones ponderadas. Las reglas de asignación las encontrará en las Pág. 173 de su libro texto. Estación
Elementos Asignados A B C G F E D I H J K L
I II III IV V
Precedencia Inmediata ----A B C C A F,G E D,H,I I J,K
Tiempo de la tarea (seg.) 12 22 19 29 12 14 47 21 7 22 34 20
Tiempo Acumulado (seg.) 12 34 53 29 41 55 47 21 28 50 34 54
c) La Eficiencia del Balance ( EB ) viene dado por EB = ∑ t = 259 seg
∑ t
x100 , Tiempo de ciclo x n ° de estaciones
donde
4,32 min.; Tiempo del ciclo = 1 min.; n° de estaciones = 5
entonces: EB =
4,32 ∗ 100 = 86,4 % 1∗ 5
Caso 2 : Productos Mezclados
En una fábrica de secadores de pelo se desea realizar un balance mezclado de la línea de producción. La planta produce tres modelos : A, B y C. Se trabaja 8 horas diarias con un receso de 35 min. La naturaleza del producto no permite previsión de inventario entre las estaciones de trabajo. El plan de producción diario es el siguiente:
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MODELO A B C
Nº unid. Requeridas 12 6 4
Operaciones que Lleva Todas No lleva 2 ni 4 No lleva 1 ni 2
Los tiempos de ejecución y restricciones de precedencia son : ELEMENTO 1 2 3 4 5 6 7 8
TIEMPO ( MIN. ) 4 6 4 7 6 5 6 4
PRECEDENCIA ----1 2 3, 4 5 5 6, 7
Sobre la base de la información anterior: a) Construya el diagrama de precedencias. b) Balancee la línea de producción. c) Formule posibles secuencias para llevar a cabo la programación. Solución:
a) Diagrama de precedencia: 1
4
3
4 6
1
4 8
5 2
6
4
7
7
4
6
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b) Balance de Línea: • Paso 1: Se
construye un cuadro en el cual se indica el tiempo total consumido por día para la realización de cada elemento o unidad de trabajo. La suma de estos tiempos representará el tiempo total necesario para cubrir la producción diaria.
Elemento
1 2 3 4 5 6 7 8
Tiempo (min.) 4 6 4 7 6 5 6 4
Unidades a producir por día y por modelo A B C 12 6 --12 ----12 6 4 12 --4 12 6 4 12 6 4 12 6 4 12 6 4
Tiempo Total Total Unidades (min.) 18 72 12 72 22 88 16 112 22 132 22 110 22 132 22 88 806
• Paso2:
Se determina el número mínimo de estaciones de trabajo necesarias para cumplir con la producción programada por jornada. Para esto se divide el tiempo total por día entre el tiempo efectivo disponible por jornada de trabajo. ( como el número obtenido no es entero, se aproxima al inmediato superior) Número mínimo de estaciones de trabajo :
806 = 1,81 ≅ 2 445
El número mínimo de estaciones de trabajo será 2 y el tiempo por estación es 806/ 2 = 403 min. • Paso 3: Se
realiza entonces la asignación de los elementos de trabajo a las diferentes estaciones de trabajo (Para esto puede utilizarse el método heurístico de Kilbridge y Wester o el de Posiciones Ponderadas)
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Asignación a estaciones de trabajo: ( Posiciones Ponderadas ) Estación
Elemento Asignado 1 2 3 4 5 6 7 8
I II III
Tiempo Total (min.) 72 72 88 112 132 110 132 88
Tiempo asignado estación (min.) 344 374 88
Se determinan los tiempos que tarda cada unidad de cada uno de los modelos en cada estación ( según la asignación de elementos de trabajo a las estaciones )
• Paso 4:
Tiempos de operación en cada estación: Estación I II III
Tiempo de operación por modelo ( min. ) A B C 21 8 11 17 17 17 4 4 4
c ) Formulación de posibles secuencias: Se determina la secuencia a seguir para la programación del ensamblaje de los diferentes modelos. Para ello se calcula la proporción en que debe producirse cada modelo, de acuerdo con el programa de producción. Esto se hace sacando el Máximo Común Divisor ( MCD ) de las cantidades a producir de cada modelo, en nuestro caso será:
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MCD de 12, 6 y 4 es 2 Luego, las proporciones correspondientes a cada modelo serán: Modelo A = 12/ 2 = 6 ;
Modelo B = 6/ 2 = 3;
Modelo C = 4/ 2 = 2
Finalmente, algunas posibles secuencias son: AAABBBAAACC ; AAABCCAABBA ; AABBCAABCAA
Problemas Propuestos : 1.- En una fábrica de neveras se quiere hacer un balance mezclado de la línea
de producción. La planta produce cuatro modelos: ordinaria, estándar, de lujo y superior. Se trabajan 8 horas diarias con un receso de 30 min. El plan de producción es el siguiente: MODELO Ordinaria Estándar De lujo Superior
Nº UND. REQUERIDAS 20 30 10 5
OPERACIONES QUE LLEVA No lleva ni la 2 ni la 3 No lleva la 1 No lleva la 2 Todas
El diagrama de precedencias es el siguiente: 6 1
7 4
8 2
6 5
5 6
7 3
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Se pide: Balancear la línea y formular posibles secuencias para hacer la programación diaria. (no haga la programación) 2.- Una operación de ensamblaje, esta conformada por 8 elementos, los
tiempos de ejecución tomados con cronómetro se muestran en la siguiente tabla, al igual que las restricciones de precedencia: ELEMENTO 1 2 3 4 5 6 7 8
TIEMPO ( MIN. ) 5 6 7 8 6 9 7 6
PRECEDENCIA --1 1 2,3 4 4 5,6 7
Sobre la base de la información anterior: a) Construya el diagrama de precedencias. b) Balancee la línea de producción para obtener 35 unidades por día de trabajo de 8 horas. 3.- Una operación de ensamblaje está compuesta por 10 elementos, cuyos
tiempos de ejecución y restricciones de precedencia son los siguientes: ELEMENTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TIEMPO ( min. ) 8 2 5 7 3 1 5 7 4 5
PRECEDENCIA --1 2 1 4 4 5,6 3,7 7 8,9
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Se pide: a ) Construir el diagrama de precedencias. b ) Balancear la línea para obtener 30 unidades por día de trabajo de 8 horas. 4.- En la fábrica donde Ud. hace pasantías se debe realizar un balance de la
línea de producción; la empresa fábrica en este sector los siguientes tipos o modelos de aire acondicionado denominados así: para uso A, para uso B y tipo estándar E. En esta empresa se trabaja 8 horas/día con tiempo para almorzar de 45 minutos. La naturaleza del producto no permite previsión de inventario entre las estaciones de trabajo. Contando con el siguiente plan de producción diaria y el diagrama de precedencias: PLAN DE PRODUCCIÓN Modelo Tipo A Tipo B Estándar E
Nº de Unidades 8 6 8
Operaciones No lleva la 9 No lleva la 1 Las lleva todas
DIAGRAMA DE PRECEDENCIAS 7
7
1
5 6
3
8
5
4
4
5
7
8
2
6
10
5
6
6
9
Se le solicita llevar a cabo este balance de línea de producción y también, formular posibles secuencias que permitan hacer la programación diaria, sin hacer la programación. 43
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5.- Una empresa produce tres modelos de neveras clasificados como tipos A,
B y C. La empresa trabaja durante 8 horas con un receso de 30 min. Modelo A B E
Nº de Unidades 20 15 5
Operaciones Todas Menos 7 y 8 Menos 4, 5 y 6
El diagrama de precedencias se muestra a continuación: 2 1
3
6
5 4 3
1
7
2
6
9
5
10
4
7 9 5
8
2
Los tiempos están expresados en minutos. Balancee la línea de producción, formule los secuencias posibles para una programación diaria. ( No realice la programación ) 6.- -
Una operación de ensamblaje está integrada por 10 elementos. Los tiempos de ejecución y restricciones de precedencia de estos elementos, se indican a continuación: ELEMENTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TIEMPO (MIN) 6 5 3 4 5 7 3 6 5 5
PRECEDENCIA -1 1 2 3 4,5 6 6 7,8 9 44
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Se pide: a.- Construir el diagrama de precedencias. b.- Balancear la línea para obtener 30 unidades por día de trabajo de 8 horas. c.- ¿ Cuál es la eficiencia del balance? Se necesita implantar una operación de submontaje, en una línea de ensamblaje para añadir un componente que puede producir 90 unidades durante un turno normal de 8 horas. Las operaciones han sido diseñadas para tres actividades con los tiempos que se muestran a continuación: 7.-
Operación A B C
Actividad Montaje Mecánico Cableado Eléctrico Prueba
Tiempo Estándar ( min. ) 15 20 6
Sobre la base de esta información: a.- ¿ Cuántas estaciones de trabajo ( en paralelo ) se requerirán para cada actividad ? b.- Suponiendo que los trabajadores de cada estación no pueden ser utilizados para otras actividades en la planta ¿cuál es el porcentaje apropiado de tiempo ocioso para esta operación de subensamblaje ?
Respuesta Problemas Propuestos : 1.- Tiempo total para cubrir la producción diaria = 1588 min.
N° mínimo de estaciones = 4 Posible balance:
⇒
Tiempo de estación = 397 min.
Estación Elementos Asignados Tiempo estación I 1,2,4 340 II 3,5 286 III 6,7 364 IV 8,9 312 V 10,11 286 45
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Proporciones a producir: E = 3; L = 4; S = 6 Posibles secuencias ⇒ EEELLLSSSSSS ; EELLESSSLLSSS 2.- a)
6
2
5
5 1
8
4
7
7
7
3
6
6
8
6
8
b) Tiempo del ciclo = 14 min./und.
Posible asignación: Estación Elementos Asignados Tiempo estación I 1,3 12 II 2,4 14 III 5,6 14 IV 7,8 13
3.- a)
3 2
6
5
3
8
7 1
10 4
5
5 6
5 3
7
4 7 9
5
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b)
Tiempo del ciclo = 12 min./und. Posible asignación: Estación Elementos Asignados Tiempo estación I 1,4 12 II 5,6,2 11 III 7,3 10 IV 8,9 10 V 10 7
4.-
Tiempo total para cubrir la producción diaria = 1208 min. N° mínimo de estaciones = 3 ⇒ Tiempo de estación = 403 min. Posible balance: Estación Elementos Asignados Tiempo estación I 1,2 288 II 3,4,5 396 III 6,7,8 330 IV 9,10 194 Proporciones a producir: A = 4; B = 3; E = 4 Posibles secuencias ⇒ AAAABBBEEEE ; AABBBAAEEEE
5.- Tiempo total para cubrir la producción diaria =
N° mínimo de estaciones = 4
⇒
1580 min. Tiempo de estación = 395 min.
Posible balance: Estación Elementos Asignados Tiempo estación I 1,2 320 II 3,4,6 385 III 5,8 365 IV 7,9 300 V 10 160 Proporciones a producir: A = 4; B = 3; C = 1 Posibles secuencias ⇒ AAAABBBC ; AABBABAC 47
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6.- a)
5 2
4
3
4
7
6
7
1
6 3 3
b)
5 9
5 5
5 10
6 8
Tiempo del ciclo = 16 min./und. Posible asignación: Estación Elementos Asignados Tiempo estación I 1,2,3 14 II 4,5,6 16 III 8,7,9 14 IV 10 5
c) Para este balance la EB = 76,6 %
7.- a) 3 estaciones para A, 4 estaciones para B y 1 estación para B. b) 3,91%
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