BALANCEO DE LÍNEAS O BALANCE DE LÍNEAS LÍNE AS 1. CONCEPTO PTO: 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 inve invent ntar ario ioss de produ product cto o en proc proceso eso,, los los tiem tiempo poss de fabr fabric icac ació ión n y las 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. Esta Establ blec ecer er una una líne línea a de prod produc ucci ción ón bala balanc ncea eada da requ requie iere re de una una juic juicio iosa sa consecu consecució ción n de datos, datos, aplica aplicació ción n teóric teórica, a, movimi movimient ento o de recursos recursos e incluso incluso inve invers rsio ione ness econ económ ómic icas as.. Por Por ende ende,, vale vale la pena pena cons consid ider erar ar una una seri serie e 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. ales ales 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 proyectado de la producción "teniendo "teniendo en cuenta la duración que tendrá el proceso#.
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Continuidad: $eben tomarse medidas de gestión que permitan asegurar un aprov aprovis isio iona nami mient ento o conti continu nuo o de mate materi rial ales es,, insu insumo mos, s, pieza piezass y sub sub ensa ensamb mble les. s. %sí como como coord coordin inar ar la estr estrat ateg egia ia de mant manten enim imie ient nto o que que minimice las fallas en los equipos involucrados en el proceso.
2. OBJETIVOS: %signar una carga de trabajo entre diferentes estaciones o centros de trabajo que busca una línea de producción balanceada " carga de traa!o "i#i$ar para cada estación estación de trabajo, trabajo, satisfaciend satisfaciendo o requerimient requerimientos os de producción#. producción#. &tros objetivos objetivos del balance de línea son! '. (ono (onoci cido doss los los tiem tiempo poss de las las oper operac acio ione nes, s, dete determ rmin inar ar el n)me n)mero ro de operarios necesarios para cada operación. *. (onocido (onocido el tiempo tiempo de ciclo, ciclo, minimizar minimizar el n)mero n)mero de estaciones estaciones de trabajo. trabajo. +. (onocido (onocido el n)mero n)mero de estaciones estaciones de trabajo, trabajo, asignar asignar elementos elementos de trabajo trabajo a la misma. . -ayo -ayorr prod product uctiv ivid idad ad 1
. /. 0. 1.
Proces Procesos os con con tiem tiempos pos mínimo mínimoss Elimin Eliminaci ación ón del del desp desperdi erdicio cio.. %dmini %dministr straci ación ón de la produc producció ción n 2istem 2istema a de pago pago por por product productivi ividad dad..
%. &'TODO TÍPICO DE BALANCEO DE LÍNEAS: Condicione" (ara e$ a$anceo de $)nea": 2e da en producción en serie 2e cuenta con maquinaria especializada iene mantenimiento activo 3ay disponibilidad de materiales en ensambles y producción E4iste precedencia en las etapas que la componen
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In*or#aci+n re,uerida: $escripción detallada del proceso 5ol)menes 5ol)menes de producción &peraciones o elementos de trabajo iempos estándar de operación 2ecuencia de operaciones 6estricciones de la zona Estructura de la línea
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Procedi#iento: '. *. +. .
$esarro $esarrolla llarr red red de de preced precedenc encia ia 2i e4isten e4isten restric restricciones ciones por zona, zona, establecer establecer grupos por por zona (alcular (alcular el el peso peso posicional posicional para cada operación operación %signar %signar las operacion operaciones es a las estacio estaciones nes en secuencia secuencia tomando tomando en en cuenta cuenta las restricciones
&'TODO DE BALANCEO DE LÍNEA: LÍNE A:
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En el m7todo que aplicaremos es importante tener en cuenta las siguientes variables y su formulación!
8alanceo de líneas de ensamble aplicación para ingeniería industrial! • •
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9as líneas de ensamble se caracterizan por el movimiento de una pieza de trabajo de una estación de trabajo a otra. 9as tareas requeridas para completar un producto son divididas y asignadas a las estaciones de trabajo tal que cada estación ejecuta la misma operación en cada producto. 9a pieza permanece en cada estación por un período de tiempo llamado tiempo de ciclo, el cual depende de la demanda. (onsiste en asignar las tareas a estaciones de trabajo tal que se optimice un indicador de desempe:o determinado. El criterio para seleccionar una asignación de tareas determinada puede ser el tiempo de ocio total. ;ste se determina por! < = >c ? Σ pi $ónde > es el n)mero de estaciones de trabajo, c representa el tiempo de ciclo y Σ pi corresponde al tiempo total de operación.
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El propósito es el de tener < = @. Esto se daría si la asignación de tareas puede hacerse a una cantidad entera de estaciones. $os m7todos heurísticos son proporcionados por Ailbridge B Cester y 3elgeson B 8irnie.
-. DIA/A&A DE P/ECEDENCIA. Es una representación gráfica de la secuencia de los elementos del trabajo seg)n la definan las restricciones de precedencia. $efine gráficamente para una observación visual las restricciones de precedencia que e4isten entre los elementos de trabajo.
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/EST/ICCIONES DE P/ECEDENCIA: ambi7n se conocen como requisitos tecnológicos de secuenciación y se refieren al orden en el cual los elementos del trabajo pueden ser ejecutados y que está normalmente limitado por los mismos hasta cierto punto. ELE&ENTO &INI&O /ACIONAL DE T/ABAJO: 2on las tareas más peque:as prácticamente indivisibles, en las que se puede dividir el trabajo. CONTENIDO TOTAL DE T/ABAJO: Es la suma de todos los elementos de trabajo a realizar sobre la línea. ESTACION DE T/ABAJO: Es una localización a lo largo del flujo de la línea donde se ejecuta trabajo, bien manualmente o con dispositivos automáticos. TIE&PO DE CICLO: Es el intervalo entre las piezas saliendo ya terminadas de la línea productiva.
0. LÍNEA DE AB/ICACIN 3 LÍNEA DE ENSA&BLE.
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Dna versión de una distribución orientada al producto es una línea de fabricación otra es una línea de ensamble. 9a línea de fabricación construye componentes, tales como llantas para automóvil o partes metálicas para un refrigerador, en una serie de máquinas. Dna línea de ensamble junta las partes fabricadas en una serie de estaciones de trabajo. %mbas pertenecen a los procesos repetitivos y en ambos casos la línea debe ser balanceada. Es decir, el trabajo llevado a cabo en una máquina debe balancear el trabajo realizado en la siguiente máquina en la línea de fabricación, de la misma manera en que se debe balancear la actividad realizada por un empleado en una estación de trabajo, dentro de una línea de ensamble, esto mismo debe llevarse a cabo con el trabajo hecho en la siguiente estación de trabajo por el siguiente empleado. 9as líneas de fabricación tienden a estar acompasadas por la máquina, y requieren cambios mecánicos y de ingeniería para facilitar el balanceo.
DIST/IB4CIN DE 4NA LÍNEA DE ENSA&BLE. Fa que los problemas de las líneas de fabricación y las líneas de ensamble son similares, se entablará la discusión en t7rminos de una línea de ensamble. En una línea de ensamble, el producto generalmente se mueve vía medios automatizados, tal como una banda de transportación, a trav7s de una serie de estaciones de trabajo hasta que se complete. Esta es la manera en que se ensamblan los automóviles, y se producen los aparatos de televisión y los hornos, o las hamburguesas de comida rápida.
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Ba$anceo de $)nea" de en"a#$e a($icaci+n (ara ingenier)a indu"tria$ G
9as líneas de ensamble se caracterizan por el movimiento de una pieza de trabajo de una estación de trabajo a otra. 9as tareas requeridas para completar un producto son divididas y asignadas a las estaciones de trabajo tal que cada estación ejecuta la misma operación en cada producto. 9a pieza permanece en cada estación por un período de tiempo llamado tiempo de ciclo, el cual depende de la demanda. (onsiste en asignar las tareas a estaciones de trabajo tal que se optimice un indicador de desempe:o determinado. El criterio para seleccionar una asignación de tareas determinada puede ser el tiempo de ocio total. ;ste se determina por! pi< = >c ? $ónde > es el n)mero de estaciones de trabajo, c representa el tiempo de pi corresponde al tiempo total de operación ciclo El propósito es el de tener < = @. Esto se daría si la asignación de tareas puede hacerse a una cantidad entera de estaciones. $os m7todos heurísticos son proporcionados por Ailbridge B Cester y 3elgeson B 8irnie.
G G G G G G G G
5. BALANCEO DE LÍNEAS 6AN7LISIS DE LA P/OD4CCIN8 El problema de dise:o para encontrar formas para igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones se denomina problema de balanceo de línea. $eben e4istir ciertas condiciones para que la producción en línea sea práctica! '# *# +#
(antidad. El volumen o cantidad de producción debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparación de la línea. Esto depende del ritmo de producción y de la duración que tendrá la tarea. Equilibrio. 9os tiempos necesarios para cada operación en línea deben ser apro4imadamente iguales. (ontinuidad. $eben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material, piezas, sub?ensambles, etc., y la prevención de fallas de equipo.
Lo" ca"o" t)(ico" de a$anceo de $)nea de (roducci+n "on: 6
'# *# +#
(onocidos los tiempos de las operaciones, determinar el n)mero de operarios necesarios para cada operación. (onocido el tiempo de ciclo, minimizar el n)mero de estaciones de trabajo. (onocido el n)mero de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a la misma.
9. &ETODOS PA/A EL BALANCE DE LINEA 9.1 &todo ;eur)"tico de a$anceo de $)nea" El balanceo de líneas casi siempre se realiza para minimizar el desequilibrio entre máquinas y personal mientras se cumple con la producción requerida. (on la finalidad de producir a una tasa especificada, la administración debe conocer las herramientas, el equipo y los m7todos de trabajos empleados. $espu7s, se deben determinar los requerimientos de tiempo para cada tarea de ensamble "como taladrar un agujero, apretar una tuerca o pintar con aerosol una parte#. 9a administración tambi7n necesita conocer la relación de precedencia entre las actividades, es decir, la secuencia en que deben desempe:arse las tareas. En el ejemplo siguiente se muestra como convertir estos datos de las tareas en diagramas de procedencias.
EJE&PLO: Hueremos desarrollar un diagrama de procedencias para una copiadora que requiere un tiempo de ensamble total de // minutos. Dna vez proporcionadas las 7
tareas, los tiempos de ensamble y los requerimientos de secuencia para la copiadora. Dna vez
construida la gráfica de precedencias que resuma las secuencias y los tiempos de ejecución, pasamos al trabajo de agrupar las tareas en estaciones de trabajo para lograr la tasa de producción especificada .este proceso incluye tres pasos!
1. tomar las unidades requeridas "demanda o tasa de producción# por día y dividir entre el tiempo productivo disponible por día "en minutos o segundos#. Esta operación da el tie#(o de$ cic$o, o sea, el tiempo má4imo que el producto esta disponible en cada estación de trabajo si debe lograrse la tasa de producción! (on base al diagrama de precedencias y los tiempos de las actividades dados, la empresa determina que se dispone de 1@ minutos productivos por vida. 9o que es mas, el programa de producción requiere @ unidades diarias como salida de la línea de ensamble. 8
Tie#(o de$ cic$o
iempo de ciclo =
= '* minutosIunidad
2. calcular el n)mero mínimo teórico de trabajo. Este es el tiempo total de duración de las tareas "el tiempo que lleva hacer el producto# dividido entre el tiempo del ciclo. 9as fracciones se redondean hacia arriba al siguiente numero entero! n
∑ i =1
N>#ero #)ni#o de e"taci+n de traa!o < cic$o
tie#(o (ara tarea i=tie#(o de$
66 12
J)mero de estaciones de trabajo =
= . o /
%. balancear la línea asignando tareas de ensamble específicas a cada estación de trabajo. Dn balanceo eficiente permite completar el ensamble requerido, seguir la secuencia especificada y mantener el tiempo muerto en cada estación de trabajo en un mínimo. Dn procedimiento formar para lograrlo es! a8 8 c8 d8
identificar una lista maestra de tareas eliminar las tareas que están asignadas eliminar las tareas cuya relación de precedencia no se satisface eliminar las tareas para las que el tiempo disponible en la estación de trabajo es inadecuada. e8 Dsar una t7cnica heurística de balanceo de líneas descrita en la tabla K. 9a solución no viola los requerimientos de secuencia y que agrupa las tareas en / estaciones. Para obtener esta solución, las actividades con el mayor n)mero de tareas se trasladaron a estaciones de trabajo de manera que usara lo mas posible del tiempo disponible en el ciclo de '* minutos. 9a primera estación de trabajo consume '@ minutos y tiene un tiempo muerto de * minutos.
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9a segunda estación de trabajo usa '' minutos y la tercera por '* minutos completos. 9a cuarta estación de trabajo agrupa tres peque:as tareas y se balancea de manera perfecta en '* minutos. 9a quinta tiene ' minuto de tiempo muerto y la se4ta "con las tareas L e i# tiene * minutos de tiempo muerto por ciclo. El tiempo muerto total en esta solución es / minutos por ciclo. Es posible calcular la eficiencia de balanceo de una línea si se divide el tiempo total de las tareas entre el producto del n)mero de estaciones de trabajo. $e esta manera la empresa determina la sensibilidad de la línea a los cambios en la tasa de producción y en las asignaciones a las estaciones de trabajo! Efciencia
M iempos de tareas (Nme!o !ea" #e estaciones #e t!a$ao) * (&iem'o #e cic"o
66 minutos Efciencia =
(6 estaciones) * (12 minutos)
= 66/72 = 91.7%
66 minutos Efciencia =
(7 estaciones) * (12 minutos)
= 78.6%
9.2&'TODO DE PESO POSICIONAL &todo de (e"o (o"iciona$ o de ?@e$ge"on and Birnie 10
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(onsiste en estimar el peso posicional de cada tarea como la suma de su tiempo más los de aquellas que la siguen 9as tareas se asignan a las estaciones de acuerdo al peso posicional, cuidando no rebasar el tiempo de ciclo y violar las precedencias.
9as tareas se asignan a las estaciones de acuerdo al peso posicional, cuidando no rebasar el tiempo de ciclo y violar las precedencias. 9a primera estación se formaría entonces de las tareas ', * y con pesos de , +0 y +. El tiempo total es de '/ y no se violan precedencias
9a siguiente asignación corresponde a las tareas + y con pesos de * y 'K. El tiempo total en la estación << es de '/.
9a ultima asignacion incluye las tareas /, 0, 1 y K, con
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pesos de '/, K, y + respectivamente. El tiempo total de la estacion <<< es de '/.
EJE&PLO: se describe el siguiente diagrama de precedencias!
2e ve de este diagrama que la unidad de trabajo "@@# se debe terminar antes que las "@*#, "@+#, "@#, "@/#, "@#, "@0#, "@1#, "@K# y "'@# y que la unidad de trabajo "@'# debe ser terminada antes que las "@+#, "@#, "@0#, "@1#, "@K# y "'@#. 9a unidad "@@# o la "@'# pueden ser la primera, o bien, hacerse simultáneamente. 9a unidad de trabajo "@+# no se puede iniciar hasta que las unidades "@@# y "@'# est7n terminadas, y así sucesivamente. Para describir estas relaciones la computadora utiliza una matriz de precedencias, como se ilustra en la figura /?1. En este caso, el n)mero ' significa una relación de Ndebe preceder aN. Por ejemplo, la unidad de trabajo "@@# debe preceder a las 12
unidades "@*#, "@+#, "@#, "@#, "@/#, "@0#, "@1#, "@K# y "'@#. %simismo, la unidad de trabajo "@K# debe de preceder sólo a la "'@#. %hora debe calcularse un Npeso posicionalN para cada unidad. Esto se realiza calculando la suma de cada unidad de trabajo y de todas las unidades de trabajo que deben seguirla. Por tanto, el Npeso posicionalN correspondiente a la unidad de trabajo "@@# sería! 2umatoria 2 % - 0 5 9 1 < .-5 F .20 F .22 F 1.1 F .9 F .2 F .92 F 1.%2 F .- F .00 < 5.25. Enlistando los pesos posicionales en orden decreciente de magnitud queda!
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9os elementos de trabajo se deben asignar ahora a las diversas estaciones. Esto se basa en los pesos posicionales "las tareas o elementos de trabajo con mayor peso posicional se asignan primero# y el tiempo de ciclo del sistema. Por tanto, el elemento de trabajo con el mayor peso posicional se asigna a la primera estación de trabajo. El tiempo no asignado para esta estación se determina restando la suma de los tiempos de los elementos de trabajo asignados, del tiempo de ciclo estimado. 2i hubiera un tiempo no asignado adecuado, entonces se puede asignar el elemento de trabajo con el siguiente peso posicional mayor, siempre que los elementos de trabajo en la columna de Nantecesores inmediatosN hayan sido ya asignados. El procedimiento contin)a hasta haber asignado todos los elementos de trabajo. Por ejemplo, supóngase que la producción diaria requerida era de +@@ unidades y que se ha previsto un factor de apreciación o eficiencia de '.'@. Por tanto!
Tie#(o de cic$o de$ "i"te#a< 6-G928 61.18=% < 1.0 #inuto"
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2eg)n la disposición que se ilustra, con seis estaciones de trabajo se tiene un tiempo de ciclo de '.+* min "estación de trabajo Jo. #. al disposición cumplirá en e4ceso el requisito diario de +@@, y producirá!
6-G92861.18=1.%2 < %-1 unidade"
2in embargo, con seis estaciones de trabajo se tiene un tiempo de inactividad considerable. El tiempo muerto por ciclo es
Para un equilibrio más favorable el problema se puede resolver para tiempos de ciclo de menos de '.@ min. 9o anterior puede originar valores mayores del n)mero de operarios y de la producción por día, que tendrá que ser almacenada. &tra posibilidad comprende la operación de la línea con un balanceo o equilibrado más eficiente para un n)mero limitado de horas por día. 15
9.%&'TODO DE BALANCEO: CANDIDATO DE TIE&PO &A3O/.
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C < TIE&PO DE CICLO @ < @O/AS PLANEADAS DE T/ABAJO P < VOL4&EN DE P/OD4CCIN DESEADO H #)n. < N&E/O &INI&O DE ESTACIONES DE T/ABAJO EJE&PLO:
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DIA/A&A DE P/ECEDENCIA:
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9.- &'TODO DE BALANCEO DE LINEAS: HILB/IDE 3 ESTE/.
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(ontin)e la asignación en el orden del n)mero de la columna, hasta que el tiempo del ciclo sea alcanzado o bien que el candidato correspondiente provoque que dicho tiempo de ciclo se e4ceda.
El proceso de asignación contin)a en esta forma hasta terminar con todos los elementos.
( = '.@@ min.
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0. &ETODO P/OP4ESTO PO/ &.E. SLAVE/SON: O2laveson propone un tiempo de ocio igual a cero "ocio=@# Propone! G9as líneas de ensamble se caracterizan por el movimiento de una pieza de rabajo de una estación de trabajo a otra. G9as tareas requeridas para completar un producto son divididas y asignadas a 9as estaciones de trabajo tal que cada estación ejecuta la misma operación en (ada producto. G9a pieza permanece en cada estación por un período de tiempo llamado iempo de ciclo, el cual depende de la demanda. G(onsiste en asignar las tareas a estaciones de trabajo tal que se optimice un es el n)mero de estaciones de trabajo, c representa el tiempo pi corresponde al tiempo total de operación 2 de ciclo y GEl propósito es el de tener < = @. Esto se daría si la asignación de tareas puede hacerse a una cantidad entera de estaciones.
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