Diagrama Hombre-Máquina
DIAGRAMA HOMBRE-MÁQUINA
Es la representación gráfica de la secuencia de elementos que componen las operaciones en la que intervienen Operadores (hombres) y máquinas, y que permite conocer el tiempo empleado por cada uno de ellos, es decir; conocer el tiempo utilizado por los hombres y el utilizado por las máquinas
Objetivos Determinar la eficiencia de los hombres y de las máquinas. Estudiar, analizar y mejorar una sola estación de trabajo a la vez. Conocer el tiempo para llevar a cabo el balance de actividades del hombre y su máquina.
PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR UN DIAGRAMA HOMBRE - MÁQUINA
Primero, se debe seleccionar la operación que será diagramada; se recomienda seleccionar operaciones importantes que puedan ser, costosas repetitivas y que causen dificultades en el proceso. En segundo lugar, determinar dónde empieza y dónde termina el ciclo que se quiere diagramar. En tercera, observar varias veces la operación, para dividirla en sus elementos e identificarlos claramente. El siguiente paso se dará cuando los elementos de la operación han sido identificados, entonces se procede a medir el tiempo de duración de cada uno. Finalmente, con los datos anteriores y siguiendo la secuencia de elementos, se construye el diagrama.
PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR UN DIAGRAMA HOMBRE - MÁQUINA
Se debe tener en cuenta: Descomponer el trabajo en elementos diferenciados. Obtener los tiempos que corresponden a cada elemento. Fijar una escala de tiempo sobre papel cuadriculado o milimetrado, situando en columnas distintas los tiempos correspondientes al hombre y los tiempos correspondientes a la máquina Calcular los resultados
DEFINICIONES
Finalmente, para obtener los porcentajes de utilización empleamos las siguientes igualdades. Ciclo total del operario = preparar + hacer + retirar. Ciclo total de la máquina = preparar + hacer + retirar. Tiempo productivo de la máquina = hacer. Tiempo improductivo del operario = espera. Tiempo improductivo de la máquina = ocio.
Porcentaje de utilización del operario = tiempo productivo del operador/ tiempo del ciclo total. Porcentaje de la máquina =tiempo productivo de la máquina/ tiempo del ciclo total.
Símbolos y clasificación de las actividades
Ejercicio de Aplicación N° 01 Calcular el porcentaje de utilización del tiempo de un operario, y dos máquinas, si el tiempo de ciclo es de 27 minutos y el operario ocupa 15 minutos de su tiempo en trabajo efectivo y el tiempo de maquinado de las máquinas 1 y 2 son de 6 y 7 minutos respectivamente.
Solución N° 01
Tiempo de ciclo = 27 minutos Porcentaje de utilización del operario = (15/27)*100 = 55.56 % Porcentaje de utilización de la máquina 1 = ( 6/27)*100 = 22.22 % Porcentaje de utilización de la máquina 2 = ( 7/27)*100 = 25.96%
Ejercicio de Aplicación N° 02 PROCESO 1 2 3
MAQUINA A B C
CARGA 7 8 4
MAQUINADO 18 20 8
DESCARGA 5 6 4
Para la fabricación de un determinado producto se necesitaran realizar 3 procesos sobre la pieza.
Actualmente un operario se encarga de hacer trabajar las 3 máquinas. El sueldo del operario es de $ 75/h. y el costo de las H-M son 100, 80, 105 respectivamente. Hacer un diagrama de H-M, tiempo de ciclo, costo unitario y producción por hora.
Solución N° 02 Como se puede observar el ciclo se determina en forma gráfica. El tiempo de ciclo es de 41 minutos. Producción por hora = Tiempo base / tiempo de ciclo = 60/41 = 1.46 unid. Costo por hora: • Operario= 75 , Maq. 1 = 100 , Maq. 2 = 80, Maq. 3 = 105.
Costo unitario: • Costo operario por hora = 75 • Costo por hora de las tres máquinas = 100+80+105 =285
Costo unitario = Costo total / producción por hora = (75+285)/1.46 = 246.58
Ejercicio de Aplicación N° 03 Descarga Operación Carga
Lavadora 1 3 15 2
Lavadora 2 4 16 3
Se asignan dos lavadoras a un operador, ocupándose los siguientes tiempos estándar:
Determinar: • Diagrama Hombre-Máquina • El tiempo de ciclo • El porcentaje de utilización
MINUTOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
OPERARIO 1 2 1 2 3
1 2 3 1 2 3 4
LAVADORA 1 LAVADORA 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Solución N° 03 Del gráfico el tiempo de ciclo es de 25 minutos Porcentaje de utilización: • Operario = (12/25)*100 = 48.00 % • Lavadora 1 = (15/25)*100 = 60.00 % • Lavadora 2 = (16/25)*100 = 64.00 %
Ejercicio de Aplicación N° 04 Dentro de un proceso de fabricación hay una máquina que es atendida por un operario. Se han tomado los siguientes tiempos sobre la operación de maquinado. Preparación del trabajo: 0.5 min. Duración del trabajo (maquina) 3.0 min. Descarga del producto: 0.5 min. Salario del operador: S/. 20.00 / h Costo de máquina: S/. 100.00 / h Costo de material: S/. 50.00 / unidad Costo de preparación: S/. 22.00 / preparación (por ciclo) Productos por ciclo 40 productos. Realice el diagrama hombre – máquina. ¿Cuántas piezas se pueden hacer en 8 horas? ¿Cuál es el costo por unidad?
Solución N° 04 TIEMPO 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
OPERARIO MAQUINA 0,5
3,0
0,5
Piezas que se pueden hacer por 08 horas • • • •
Tiempo de ciclo = 4 Minutos Productos por ciclo = 40 unidades Ciclos por hora = 60 minutos / 4 minutos = 15 ciclos Productos por hora = (prod. por ciclo) x (cantidad de ciclos en una hora) • Productos por hora = 40 x 15 = 600 unidades • Productos en 08 horas = 600*8 = 4800 unidades
Costo por unidad • • • •
Salario del operario = $ 20/hora Maquina = $ 100/hora Material = $ 50/unidad Preparación por ciclo = $ 22
Costo por unidad = costo total en una hora / unidades por hora = $(20 +100 +50*600+22*15)/600 unidades = $30450/600 unidades = $ 50.75/unidad
Ejercicio de Aplicación N° 05 Para la elaboración de un perno, una fábrica emplea dos máquinas. La fábrica puede elaborar 400 piezas por máquina semanalmente, trabajando a un ritmo de 8horas por día y 5 días a la semana. El tiempo de cargar y descargar la máquina es de 4 min. Asuma que las máquinas están descargadas, además considerar ambas máquinas diferentes. Se pide: a) ¿Cuál es el tiempo del ciclo para elaborar una pieza en cada máquina? b) Elabore el diagrama H – M señalando los ciclos respectivos y el resumen. c) ¿Cuál es el porcentaje de ocio de las máquinas? d) ¿Cuánto cuesta una pieza al fabricante si los costos son: Operador 480 $./día Máquina 24 $./día?
Minutos Operario Máquina 1 Máquina 2 1 1 2 2 3 3 4 4 5 1 1 6 2 2 7 3 3 8 4 4 9 5 1 10 6 2 11 1 3 12 2 4 13 3 5 14 4 6 15 1 16 2 17 3 18 4
Solución N° 05 Tiempo de maquinado Producción = 400 piezas / semanales Horas semanales = 8 horas * 5 días = 40 horas/semanales Producción por hora = (400 piezas/semanal) / (40 horas / semanal) Producción por hora = 10 piezas / hora Tiempo de producción para una pieza = 6 minutos
¿Cuál es el porcentaje de ocio de las máquinas? % Ocio Maquina 1 = % Ocio Maquina 2 % Ocio = (12/18) x 100 = 67 %
Costo unitario de producción Costo de operación = Costo de operario + Costo de maquina Costo de operación = 480$/ día + 48$/día = 528$/día Costo por hora = Costo por día / horas día Costo por hora = ( 528 $/día) / ( 8 horas/día) = 66$/hora Producción por hora = 10 piezas/hora Costo unitario = Costo de producción / producción Costo unitario = (66$/hora) / (10 piezas/hora) = 6.6$/pieza
Ejercicio 6 Cierta compañía debe fabricar 10 000 unidades de un producto que requiere una sola operación de moldeo en su proceso de fabricación. El pedido deberá estar terminado en 26 semanas. En la fábrica se trabajan 88 horas por semana y hasta 40% de tiempo extra. Los tiempos estimados para cada uno de los elementos de la operación son: Operación del moldeo Cargar material en máquina
4 min
Moldear (automático)
20 min
Descargar pieza terminada
2 min
Inspeccionar
3 min
Caminar de máquina a máquina
1 min
El ciclo utilizado para determinar los costos se acostumbra corregir aumentándole un suplemento de 15%. Sólo se dispone de un operador y tres máquinas. Los costos son: Operación del moldeo
Costos
Salario del operador
500 US$/hora
Hora extra
750 US$/hora
Costo variable por máquina
100 US$/hora
Material
150 US$/hora
Costo preparación y montaje
40 000 US$/montaje
Se desea encontrar el método de producción más económico para fabricar el pedido, aplicando el método del diagrama hombre-máquina.
Solución
Operador
Máquina 1
Un hombre operando 1 máquina tc = 26 min
Descargar M1
Descarga
Tiempo estándar por pieza = 26 x 1,15 = 29,9 min/pieza Cargar M1
Cargar
Piezas por hora = 60 / 29,9 Ξ 2 Tiempo para 10 000 piezas = 10 000 / 2 = 5 000 horas
Inspeccionar pieza 1
Se cuenta con 26 semanas x 88 horas/semana = 2 288,0 horas Tiempo extra = 2288 x 40% = 915,2 horas Tiempo total =
3 203,8 horas
Moldeo Tiempo muerto
Por tanto, no se puede terminar el trabajo a tiempo
hombre máquina tpo. muerto
26
Solución Operador
Máquina 1
Máquina 2
Un hombre operando 2 máquinas tc = 26 min, se obtienen 2 piezas
Descargar M1
Descarga
Tiempo estándar por pieza = 26 x 1,15 / 2 = 14,95 min/pieza Cargar M1
Piezas por hora = 60 / 14,95 Ξ 4 piezas
Cargar
Tiempo para 10 000 piezas = 10 000 / 4 = 2 500 horas Inspeccionar pieza 1
Se cuenta con 26 semanas x 88 horas/semana = 2 288 horas
Camina a M2 Descarga
Descargar M2
Tiempo extra = 2500 - 2288
= 212 horas
Tiempo total =
2 500 horas
Cargar
Cargar M2
Costo total: Inspeccionar pieza 2
Moldeo
Camina a M1
Tiempo muerto Moldeo
26
hombre máquina tpo. muerto
Material
= 10 000 x
150 =
1 500 000
Tiempo normal
= 2 288 x
500 =
1 144 000
Tiempo extra
=
212 x
750 =
159 000
Costo de máquina = 2 500 x 2 x 100 =
500 000
Costo de montaje = 40 000 x 2
=
80 000 3 383 000 US$
Solución Operador
Descargar M1
Máquina 1
Máquina 2
Máquina 3
tc = 30 min, se obtienen 3 piezas
Descarga hombre
Cargar M1
Un hombre operando 3 máquinas
Cargar
máquina tpo. muerto
Tiempo estándar por pieza = 30 x 1,15 / 3 = 11,5 min/pieza Piezas por hora = 60 / 11,5 = 5,2 piezas
Tiempo para 10 000 piezas = 10 000 / 5,2 = 1 923 horas
Inspeccionar pieza 1
Se cuenta con 26 semanas x 88 horas/semana = 2 288 horas
Camina a M2 Descargar M2
Descarga
Cargar M2
Cargar
Inspeccionar pieza 2
Costo total:
Moldeo
= 10 000 x
150 =
1 500 000
Tiempo normal
= 1 923 x
500 =
961 500
Costo de máquina = 1 923 x 3 x 100 =
576 900
Costo de montaje = 40 000 x 3
Camina a M3 Descarga
Descargar M3
Cargar M3
Moldeo
Cargar
Inspeccionar pieza 3 Camina a M1
Material
30 Moldeo
=
120 000 3 158 400 US$
Resolución Matemática H-M Esta solución matemática se podrá utilizar única y exclusivamente cuando se esta trabajando con máquinas iguales e idénticas. Para lo cual se debe utilizar las siguientes fórmulas Número Óptimo de Máquinas Para: MN’ Tc = M(a+b) Io = 0 IM = M(a+b)-(a+T)
Donde:
Número Óptimo de Máquinas Entonces: Si Φ < 1 se escoge N máquinas Si Φ > 1 se escoge N+1 máquinas Si Φ = 1 se escoge N o N+1 máquinas
4. Resolución Matemática H-M Significado de la simbología:
a = Actividad concurrente (carga y descarga) b = Actividad independiente (inspección y traslado) T = Tiempo de maquinado (maquinado automático) N’ = Número de máquinas a asignar a un operario M = Número de máquinas a asignar a un operario Tc = Tiempo de Ciclo Io = Tiempo inactivo del operario durante el tiempo de ciclo. IM = Tiempo inactivo de la máquina durante el tiempo de ciclo. C1 = Costo del operario por hora C2 = Costo de la máquina por hora Φ = Número óptimo de máquinas a asignar a un operario
4. Resolución Matemática H-M Dadas las siguiente operaciones:
Costos
Carga
Tiempo (min) 0.50
Inspecciona Maquinado Automático Traslado Descarga
0.10 2.00 0.05 0.45
C1 = $ 3.00
Operación
Realice la resolución matemática H-M
C2 = $ 7.00
4. Resolución Matemática H-M
Número Óptimo de Máquinas Para: M
Para: M>N’ Tc = M(a+b) = 3(0.95+0.15) = 3.30 min Io = 0 IM = M(a+b)-(a+T)= 3(0.95+0.15)-(0.95+2.00) IM = 0.35 min del ciclo
Φ = 0.984 Entonces: Si Φ < 1 se escoge 2 máquinas para asignar al operario
