GENERALIDADESLa lnea de produccines reconocida como la principal forma de producir grandes cantidades de elementos normalizados a costos bajos.El Balanceo de Lneas de Ensambleconsiste en agrupar actividades u operaciones que cumplan con el tiempo de ciclo determinado con el fin de que cada lnea de produccin tenga continuidad, es decir que en cada estacin o centro de trabajo, cuente con un tiempo de proceso uniforme o balanceado, de esta manera las lneas de produccin pueden ser continuas y no tener cuellos de botella.En su estado ms refinado, la produccin en lnea es una disposicin de reas de trabajo en el cual las operaciones consecutivas estn colocadas inmediata y mutuamente adyacentes, en donde el material se mueve continuamente y a un ritmo uniforme a travs de una serie de operaciones equilibradas que permiten efectividad simultnea en todos los puntos, movindose el producto hacia el fin de su elaboracin a lo largo de un camino razonable directo. Este total refinamiento en el proceso no es, sin embargo, absolutamente necesario.Los obstculos a los que no enfrentaremos al tratar de balancear una lnea de produccin sern: Lneas con diferentes tasas de produccin Inadecuada distribucin de planta Variabilidad de los tiempos de operacin.Para remediar esta situacin debemos nivelar las cargas de trabajo, de tal manera que los operarios tengan una misma cantidad de trabajo en un tiempo determinado, de modo que se pueda reducir al mximo el tiempo ocioso de las estaciones de trabajo mediante una secuencia tecnolgica predeterminada.Para poder realizar un balanceo de lnea es necesario contar con: Descripcin de las actividades Determinacin de la precedencia de cada operacin o actividad Determinar el tiempo de cada actividad u operacin. Tener un diagrama de proceso. Determinar el tiempo ciclo, Determinar el nmero de estaciones. Determinar el tiempo de operacin Determinar el tiempo ciclo. Determinar el tiempo muerto Determinar el numero de estaciones Determinar la eficiencia Determinar el retraso del balance Determinar que operaciones quedan en cada estacin de trabajo Determinar el contenido de trabajo en cada estacin Determinar el contenido total de trabajoLa idea fundamental de una lnea de ensamble es que un producto se arma progresivamente a medida que es transportado, pasando frente a estaciones de trabajo relativamente fijas, por un dispositivo de manejo de materiales, por ejemplo una cinta transportadora.Los principios bsicos en lnea son los siguientes: Principio de la mnima distancia recorrida Principio del flujo de trabajo Principio de la divisin del trabajo Principio de la simultaneidad o de las operaciones simultneas Principio de operacin conjunta Principio de la trayectoria fija Principio del mnimo tiempo y de material en proceso Principio de la intercambiabilidadLos elementos de trabajo, establecidos de acuerdo con el principio de la divisin del trabajo, se asignan a las estaciones de manera que todas ellas tengan aproximadamente la misma cantidad de trabajo. A cada trabajador, en su estacin, se le asignan determinados elementos y los lleva a cabo una y otra vez en cada unidad de produccin mientras pasa frente a su estacin.Si los tiempos productivos que se requieren en todas las estaciones de trabajo fuesen iguales no existiran tiempos muertos, y la lnea estara perfectamente equilibrada. El problema de diseo para encontrar las formas de igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones se denomina problema de balanceo de lnea.Deben existir ciertascondicionespara que la produccin en lnea sea prctica.1.- Cantidad.El volumen o cantidad de produccin debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparacin de la lnea. Esto depende del ritmo de produccin y de la duracin que tendr la tarea.2. Equilibrio.Los tiempos necesarios para cada operacin en la lnea deben ser aproximadamente iguales.3. Continuidad.Una vez puesta en marcha debe continuar pues la detencin en un punto, corta la alimentacin del resto de las operaciones. Esto significa que deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material, piezas, subensambles, etc., y la previsin de fallas en el equipo.Los casos tpicos en el balanceo de lneas de produccin son:I.-Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el nmero de operadores necesarios para cada operacin.II.-Conocido el tiempo de ciclo, minimizar el nmero de estaciones de trabajoIII.-Conocida el nmero de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a las mismas.Los resultados que se esperan alcanzar despus de balancear una lnea son: En toda la lnea de ensamble existen operaciones en secuencia. Los tiempos para completar los operaciones son distintos. Cada operario puede ejecutar una o varias operaciones.CASO I.NO = TE X IP / EIP = Unidades a fabricar / tiempo disponible de un operadorDonde:NO = Nmero de operadores para la lneaTE = Tiempo estndar de la piezaIP = Indice de produccinE = Eficiencia planeadaPara calcular el nmero de operadores por operacin se tiene:NO = TEop X IP / EDonde:TEop = Tiempo estndar de la operacin.Ejemplo: En una fbrica que se dedica ensamblar auto partes, cuenta con las siguientes operaciones y sus tiempos estndar respectivos. Se tiene una eficiencia en la planta del 90% y se desea fabricar 1000 artculos en un turno de 8 hrs.

IP = 1000 / 60X8 = 2.083No.1 = 1.15 X 2.083 / 0.9 = 2.66 No. reales = 3 operariosNo..............As sucesivamente para cada operacinLa operacin No. 5 determinar la produccin en lnea. Por lo tanto los minutos estndar asignados son:1.90 / 4 = 0.475........................Minutos estndar asignados4 hombres X 480 min. / 1.90 = 1010 piezas por da.La eficiencia de esta lnea es:E = Sumatoria de minutos estndar por operacin/minutos estndar asignados X nmero de operadoresE=7.77 / 0.475 X 18 = 0.90870.9087 X 100 = 90.87%CASO II."MODA", fabricante de artculos para dama, desea balancear la lnea de produccin, la tasa de produccin es de 8.5 pzas/hora si cuenta con la siguiente informacin:

CASO III.En una operacin que consta de 10 elementos se quiere asignar estos a 5 estaciones de trabajos y determinar la produccin diaria siendo que se trabajan los 3 turnos. El orden de los elementos no puede variar de acuerdo al proceso.ElementoT.E. (min.)

11.10

23.20

32.50

40.95

53.42

61.80

72.57

82.60

91.80

101.90

TOTAL22.84

Por lo tanto cada estacin de trabajo deber contener el siguiente tiempo:22.84/5 = 4.568 min.

Como podemos ver en el tiempo acumulado mayor se da en la estacin de trabajo No. 3, por lo tanto la produccin estar en funcin de ese tiempo.Tiempo = 24 X 60 = 1440 minutos al da.PRODUCCION = 1440/5.22 = 275.86Por lo tanto su produccin es de 276 unidades diarias

4.1 Conceptos Generales de Balanceo de lneas.

El Balanceo de lneas consiste en la agrupacin de las actividades secuenciales de trabajo en centros de trabajo, con el fin de lograr el mximo aprovechamiento de la mano de obra y equipo y de esa forma reducir o eliminar el tiempo ocioso.Las actividades compatibles entre s se combinan en grupos de tiempos aproximadamente iguales que no violan las relaciones de precedencia, las cuales especifican el orden en que deben ejecutarse las tareas en el proceso de ensamble.Una estrategia importante para balancear la lnea de ensamble es compartir los elementos de trabajo. Dos operarios o ms con algn tipo ocioso en su ciclo de trabajo pueden compartir el trabajo de otra estacin para lograr mayor eficiencia en toda la lnea.Una segunda posibilidad para mejorar el balanceo de una lnea de ensambles dividir un elemento de trabajo.Tambin una secuencia de ensamble distinta puede producir resultados ms favorables. En general, el diseo del producto determina la secuencia de ensamble. Sin embargo, no deben ignorarse las alternativas. Las lneas de ensamble bien balanceadas no solo son menos costosas, tambin ayudan a mantener un buen nimo en los trabajadores porque existen diferencias muy pequeas en el contenido de trabajo que realizan en la lnea.El siguiente procedimiento para resolver el problema de balanceo de lneas de ensamble se basa en el balanceo de lneas de General Electric. El mtodo supone lo siguiente:1.- Los operarios no se pueden mover de una estacin a otra para ayudar a mantener una carga de trabajo uniforme.2.- Los elementos de trabajo establecidos son de tal magnitud que dividirlos ms, disminuira la eficiencia del desempeo de manera sustancial. (Una vez establecidos, los elementos de trabajo deben identificarse con un cdigo).Para obtener un balanceo ms favorable, se puede resolver el problema para tiempos de ciclo menores de 1.50 minutos. El resultado puede ser ms operarios y ms produccin por da que tal vez tenga que almacenarse. Otra posibilidad incluye operar la lnea de balanceo ms eficiente durante un nmero limitado de horas al da.4.2. Descripcin y aplicacin de mtodos para el balanceo de lneas de produccin: peso posicional, Kildbrige & Wester y de acuerdo a un volumen de produccin.

BALANCEO DE LINEAS: es una distribucin de actividades secuenciales de trabajo en los centros laborales para lograr el mximo aprovechamiento posible de la mano de obra, as como del equipo, y de esa manera reducir o eliminar el tiempo ocioso.Ejemplo:En una lnea de ensamble hay 5 operarios

Cul es la produccin por hora?3.- RETRASO DE BALANCEO.Es la cantidad de tiempo ocioso que resulta en toda la lnea de ensamble, debido a los tiempos totales, desiguales de trabajo asignados a las diferentes estaciones.Ejemplo:En una lnea de ensamble de motores se reciben de todas las lneas productivas 1000 piezas diarias con excepcin del departamento de rotores de fundicin de aluminio que slo alcanza a surtir 800 por turno.A) cul es el tiempo muerto por retraso de balanceo; si en la lnea de ensamble hay 20 Operarios?20 operarios por 2 horas = 40 hrs. de tiempo muerto.B) cul ser el atraso de produccin al fin del mes considerando 24 das hbiles?Das hbiles ((24) x Retraso de balanceo en pzas. Por da ((200) = 4800 motores.C) La limitante para la inyectora de aluminio que produce los rotores es un horno de fundicin que funde hasta las 9 hrs. y empieza a inyectar la mquina a esa hora.Qu soluciones propone?Puesto que hay prdida en:No entregar a tiempo el producto..Mano de obra ociosa en ensamble.Costo de oportunidad (por las unidades dejadas de producir).SOLUCIONES:

1. Desfasar en la lnea de rotor (dos horas antes) al operario del horno.2. Aumentar el nmero de piezas en cada inyeccin (comprar molde nuevo).3. No apagar el horno.Eleva el costo por gas.Personal que opere el horno.Soluciones ms costosas:Que a la lnea de ensamble se quede a trabajar tiempo extra para cubrir diferencias por entrega de las otras lneas de produccin.Ejemplo: 40 operarios x $ 100 c/u + lunch + transporte $ 4900.00 por da.5.2 MTODOS DE BALANCEO DE LINEAS1. DIAGRAMA DE PRECEDENCIA.Es una representacin grfica de la secuencia de los elementos del trabajo segn la definan las restricciones de precedencia.Define grficamente para una observacin visual las restricciones de precedencia que existen entre los elementos de trabajo.

RESTRICCIONES DE PRECEDENCIA: Tambin se conocen como requisitos tecnolgicos de secuenciacin y se refieren al orden en el cual los elementos del trabajo pueden ser ejecutados y que est normalmente limitado por los mismos hasta cierto punto.ELEMENTO MINIMO RACIONAL DE TRABAJO: Son las tareas ms pequeas prcticamente indivisibles, en las que se puede dividir el trabajo.CONTENIDO TOTAL DE TRABAJO: Es la suma de todos los elementos de trabajo a realizar sobre la lnea.ESTACION DE TRABAJO: Es una localizacin a lo largo del flujo de la lnea donde se ejecuta trabajo, bien manualmente o con dispositivos automticos.TIEMPO DE CICLO: Es el intervalo entre las piezas saliendo ya terminadas de la lnea productiva.2.- MTODO DE BALANCEO: CANDIDATO DE TIEMPO MAYOR.

C = TIEMPO DE CICLOH = HORAS PLANEADAS DE TRABAJOP = VOLUMEN DE PRODUCCIN DESEADOK mn. = NMERO MINIMO DE ESTACIONES DE TRABAJO

EJEMPLO:

DIAGRAMA DE PRECEDENCIA:

MTODO DE BALANCEO DE LINEAS: KILBRIDGE Y WESTER.

Contine la asignacin en el orden del nmero de la columna, hasta que el tiempo del ciclo sea alcanzado o bien que el candidato correspondiente provoque que dicho tiempo de ciclo se exceda.

El proceso de asignacin contina en esta forma hasta terminar con todos los elementos.

C = 1.00 min.

4.3. Balanceo de lneas de ensamble para la produccin simultanea de ms de un modelo.

BALANCEO DE LINEAS DE ENSAMBLE PARA LA PRODUCCIONDE MAS DE UN MODELO

Una estrategia importante para balancear la linea de ensamble es compartir los elementos de trabajo. Dos operarios o mas con algun tiempo ocioso en su ciclo de trabajo pueden compartir el trabajo de otra estacion para lograr la mayor eficiencia. Por ejemplo la figura 2-18 muestra la linea de ensamble con seis estaciones de trabajo. La estacion uno tiene tres elementos, A, B y C, con un total de 45 seg. Observe que los elementos B, D y E no pueden iniciar hasta terminar A y que B, D y E pueden ocurrir en cualquier orden. Es posible compartir el elemento H entre las estaciones 2 y 4 con un incremento de solo un segunto de tiempo de ciclo (de 45 a 46 seg.), a la vez que ahorrar 30 segundos por unidad ensamblada. Debe observarse que compartir elementos puede aumentar el manejo de materiales , pues quiza tengan que entregarse las partes en mas de un lugar. Ademas, es posible que se incrementen los costos por la duplicidad de herramientas.

Una segunda posibilidad para mejorar el balanceo de una linea de ensamble es dividir un elemento de trabajo. En la fig 2-18, es posible dividir el elemento H, en lugar de tener la mitad de las partes de la estacion 2 y la otra mitad en la estacion 4.

A menudo no es economico dividir un elemento. Un ejemplo seria atornillar ocho tornillos mecanicos con un desarmador electrico. Una vez que el operario localiza las partes, obtiene el control de la herramienta y la pone a funcionar, lo normal es que sea mas ventajoso atornillar los ocho tornillos y no solo una parte para dejar el resto a otro operario, Siempre que los elementos se puedan dividir, se obtendran estaciones de trabajo mejor valanceadas.Tambien cabe recalcar que una secuencia de ensamble distinta puede producir resultados mas favorables. En general, el diseo del producto determina la secuencia de ensamble. Sin embargo no deben ignorarse las alternativas. Las lineas de ensamble bien balanceadas no solo son costosas, tambien ayudan a mantener un buen animo en los trabajadores porque existen diferencias muy pequeas en el contenido de trabajo de los centros.

FIG 2-18LINEA DE ENSAMBLE CON SEIS ESTACIONES DE TRABAJO

Los clculos de servicio sincronizado y aleatorio y las tcnicas de balanceo de lneas se usan para desarrollar operaciones mas eficientes mediante mtodos cuantitativo.Balanceo de lneas (anlisis de la produccin)

El problema de diseo para encontrar formas para igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones se denomina problema de balanceo de lnea.Deben existir ciertas condiciones para que la produccin en lnea sea prctica:1)Cantidad. El volumen o cantidad de produccin debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparacin de la lnea. Esto depende del ritmo de produccin y de la duracin que tendr la tarea.2)Equilibrio. Los tiempos necesarios para cada operacin en lnea deben ser aproximadamente iguales.3)Continuidad. Deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo del material, piezas, subensambles, etc., y la prevencin de fallas de equipo.

Los casos tpicos de balanceo de lnea de produccin son:1)Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el nmero de operarios necesarios para cada operacin.2)Conocido el tiempo de ciclo, minimizar el nmero de estaciones de trabajo.3)Conocido el nmero de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a la misma.Para poder aplicar el balanceo de lnea nos apoyaremos de las siguientes frmulas:

Ejemplo 1:Se desea saber el Costo Unitario de la fabricacin de 500 artculo en un turno de 8 horas, donde el salario es de $50, entonces aplicando el tiempo estndar obtenido, tenemos que por cada elemento tenemos, teniendo en cuenta que se tiene una eficiencia del 90%TE minEPIPNOTNORTTA

3.64510.91.04174.350.7290.893

4.83840.91.04175.660.8060.893

5.64620.91.04176.570.8070.893

2.97800.91.04173.440.7440.893

2.67770.91.04173.130.8930.893

4.88320.91.04175.760.8140.893

4.16260.91.04174.850.8330.893

5.25340.91.04176.160.8760.893

0.57680.91.04170.710.5770.893

0.25620.91.04170.310.2560.893

0.59280.91.04170.710.5930.893

17.44200.91.041720.2200.8720.893

3.24480.91.04173.840.8110.893

11.07300.91.041712.8130.8520.893

4.72680.91.04175.560.7880.893

3.09580.91.04173.640.7740.893

1.76440.91.04172.020.8820.893

24.39600.91.041728.2280.8710.893

5.65660.91.04176.570.8080.893

2.27030.91.04172.630.7570.893

5.32540.91.04176.260.8880.893

2.63780.91.04173.130.8790.893

1.18320.91.04171.420.5920.893

10.74760.91.041712.4130.8270.893

19.52860.91.041722.6230.8490.893

2.96000.91.04173.440.7400.893

7.35970.91.04178.590.8180.893

1.76400.91.04172.020.8820.893

Ya que determinamos nuestro tiempo estndar, por cada elemento de nuestra tarea definida, que es la laminacin, pulido, etc., planteamos el costo unitario para la fabricacin de 500 artculos, en un jornada de 8 horas de trabajo, observando la situacin de la condiciones de trabajo.

4.4. Balanceo de lneas asistido por computadora.

AUTO-OBSERVACINMecanismo en que el individuo reflexiona sobre sus propios pensamientos, sentimientos, motivaciones y comportamientos, y acta de acuerdo con ellos.

La autoobservacin es un doble proceso:Atender deliberadamente a la propia conducta.Registrarla a travs de un procedimiento previamente establecido.En qu cosas es favorable la autoobservacin: Conductas ntimas y privadas. Conductas Encubiertas (difciles de observar: pensamientos, tomas de decisiones, fantasas...). Conductas que pueden estar desencadenadas por reacciones internas (ej.: fumar por nerviosismo). Puede ayudar al sujeto a motivarlo para seguir un tratamiento. La autoobservacin se usa como tcnica de evaluacin y como mtodo teraputico. Requiere entrenamiento y determinadas caractersticas personales. La autoobservacin se usa como tcnica de evaluacin y como mtodo teraputico. Requiere entrenamiento y determinadas caractersticas personales. El sistema de recogida de informacin es mediante lpiz y papel, o cronmetro (mecnica).

Balanceo de lnea de ensamble Es necesario conocer tres tipos de informacin: 1. El conjunto de tareas a ejecutar y el tiempo que se requiere para cada una; 2. Las relaciones de precedencia entre las tareas, es decir, la secuencia en la que deben ejecutarse; y 3. La tasa de produccin deseada o pronstico de la demanda de la lnea de ensamble

Tcnicas para realizar el balanceo de una lnea de ensamble Tcnica Heurstica:se utiliza para la resolucin de problemas usando procedimientos y reglas en vez de optimizacin matemtica; y Tcnica Ordenadora de las Posiciones Ponderadas (TOPP): se utiliza para la resolucin de problemas la optimizacin matemtica Pasos para balancear una lnea de ensamble, tcnica heurstica 1. Dibujar el diagrama de precedencia; 2. Determinar el tiempo de ciclo de la estacin de trabajo Tiempo de ciclo = TC TC = Tiempo de produccin por da Produccin por da Pasos para balancear una lnea de ensamble, tcnica heurstica 3. Determinar el nmero mnimo terico de estaciones de trabajo (Nt ) requeridas (el nmero real puede ser menor) Nt = Suma de los tiempos de las tareas (T) Tiempo del ciclo (TC) Pasos para balancear una lnea de ensamble, tcnica heurstica 4. Seleccionar las reglas de asignacin Regla Descripcin 1. Tiempo mas largo para una tarea (operacin) De las tareas disponibles, elegir la que tenga el tiempo mas grande (ms largo). 2. Ms tareas subsecuentes De las tareas disponibles, elegir la que tenga el mayor nmero de tareas subsecuentes. 3. Ponderacin de la posicin De las tareas disponibles elegir la tarea cuya suma de tiempos para las tareas subsecuentes sea mayor. 4. Tiempo mas corto para una tarea (operacin) De las tareas disponibles, elegir la que tenga el tiempo mas corto. 5. Menos nmero de tareas subsecuentes De las tareas disponibles, elegir la que tenga el menor nmero de tareas subsecuentes. 5. Hacer la asignacin de las tareas para formar las estaciones de trabajo Pasos para balancear una lnea de ensamble, tcnica heurstica 6. Calcular la eficiencia del balanceo Eficiencia = Suma de los tiempos de las tareas (T) . Nmero real de estaciones de trabajo (Na ) X Tiempo de ciclo de la estacin de trabajo (TC) 7. Evaluar la solucin Ejemplo de clase (tomado y adaptado del libro Principios de Administracin de Operaciones, Jay Heizer y Barry Render, pgina 367, sptima edicin) Tabla de precedencia TAREA TIEMPO DE REALIZACIN (en minutos) PRECEDE A 10 -- B 11 A C 5 B D 4 B E 12 A F 3 C, D G 7 F H 11 E I 3 G, H Tiempo total 66 1. Diagrama de precedencia 10 minutos 11 minutos 12 minutos 4 minutos 3 minutos 5 minutos 11 minutos 7 minutos 3 minutos 2. Determinar el tiempo de ciclo de la estacin de trabajo TC = Tiempo de produccin por da Produccin por da Tiempo de ciclo = 480 . 40 TC = 12 minutos por unidad 3. Determinar el nmero mnimo terico de estaciones de trabajo (Nt ) requeridas (el nmero real puede ser menor) Nt = Suma de los tiempos de las tareas (T) Tiempo del ciclo (TC) 3. Determinar el nmero mnimo terico de estaciones de trabajo (Nt ) requeridas (el nmero real puede ser menor) Nt = Suma de los tiempos de las tareas (T) Tiempo del ciclo (TC) Nt = (10+11+5+4+12+3+7+11+3) . 12 Nt = 66 12 = 5.5 6 estaciones 4. Seleccionar las reglas de asignacin a. Dar prioridad a las tareas que les siga un nmero mayor de otras tareas. TAREA # TAREAS SIGUIENTES A 8 B 5 C 3 D 3 E 2 F 2 G 1 H 1 I 0 4. Seleccionar las reglas de asignacin a. Dar prioridad a las tareas que les siga un nmero mayor de otras tareas. b. Dar prioridad a las tareas que requieran el tiempo ms largo, (esta es la regla secundaria, a la que debe remitirse cuando existen empates en la regla principal) TAREA # TAREAS SIGUIENTES A 8 B 5 C, D 3 E, F 2 G, H 1 I 0 5. Hacer la asignacin de las tareas para formar las estaciones de trabajo Estacin Tarea Tiempo de la tarea (minutos) Tiempo restante no asignado (minutos) Tareas factibles restantes Tarea con mayor nmero de tareas siguientes Tarea con el tiempo de operacin ms largo 1 A 10 2 -- -- -- 2 B 11 1 -- -- -- 3 C D F 5 4 3 7 3 0 D, F F -- D F -- -- -- -- 4 E 12 0 -- -- -- 5 H 11 1 -- -- -- 6 G I 7 3 5 2 I -- I -- -- -- Tiempo de ciclo: 12 minutos Tiempo ocioso: 6 minutos 1. Diagrama de precedencia 10 minutos 11 minutos 12 minutos 4 minutos 3 minutos 5 minutos 11 minutos 7 minutos 3 minutos Estacin 1 Estacin2 Estacin 4 Estacin 5 Estacin 3 Estacin 6 6. Calcular la eficiencia del balanceo Eficiencia = Suma de los tiempos de las tareas (T) . Nmero real de estaciones de trabajo (Na ) X Tiempo de ciclo de la estacin de trabajo (TC) 6. Calcular la eficiencia del balanceo Eficiencia = Suma de los tiempos de las tareas (T) . Nmero real de estaciones de trabajo (Na ) X Tiempo de ciclo de la estacin de trabajo (TC) Eficiencia = 66 . (6) * (12) Eficiencia = 0.9166 = 91.67% Opcin 2 Balancear usando la regla: ponderacin de la posicin (de las tareas disponibles elegir la tarea cuya suma de tiempos para las tareas subsecuentes sea mayor); y para desempatar la regla: dar prioridad a las tareas que les siga un nmero mayor de tareas 7. Evaluar la solucin, si la eficiencia es insatisfactoria, vuelva a balancear utilizando una regla de decisin diferente Divisin de las tareas Cuando el tiempo requerido para una tarea es mayor al tiempo de ciclo de la estacin de trabajo; las posibilidades de incluirlo son: Dividir la tarea; Compartir la tarea; Utilizar estaciones de trabajo paralelas; Emplear el trabajador ms capacitado; Trabajar horas extras; o Rediseo. Distribucin en lnea flexibles y en lnea con forma de U Este tipo de distribucin permite abordar los problemas de las lneas de ensamble, de tiempos desiguales de las estaciones de trabajo Esta distribucin se ejemplifica en la siguiente imagen Distribucin actual Trabajadores en pequeas reas cerradas. La produccin no aumentar sin un tercer trabajador Distribucin mejorada, los trabajdores con capacitacin cruzada pueden ayudarse entre s. Es posible agregar un tercer trabajador cuadno se requiera aumentar la produccin Figure 9.10 (a) Distribucin actual, las lneas rectas dificultan el balanceo de las tareas porque quiz el trabajo no se pueda dividir equitativamente. Distribucin mejorada en forma de U, los trabajadores tienen mejor acceso. Los cuatro trabajadores con capacitacin cruzada se redujeron a tres. Figure 9.10 (b) La clula de trabajo en forma de U puede reducir el movimiento de materiales y personal. La forma de U tambien puede disminuir los requerimientos de espacio, mejorar la comunicacin, reducir el nmero de trabajadores y facilitar la inspeccin Balanceo de la lnea de modelo mixto Utilizado por los fabricantes que tienen implementado el JIT (Justo a tiempo); busca satisfacer la demanda de una variedad de productos y evitar que se acumulen altos inventarios. Este balanceo busca programar diferentes modelos para producirlos por un da o una semana en la lnea de ensamble, de manera cclica A REFORZAR LOS TEMAS, CAPTULO 9 LIBRO DE TEXTO: JAY HEIZER Y BARRY RENDER 7. EDICIN

existen 2 tipos de lineas: lineas de fabricacion y lineas de ensamble, las cuales pertenecen a procesos repetitivos y deben balancearce.Las lneas de ensamble, por lo tanto, pueden ser balanceadas moviendo las tareas de un individuo a otro.Las lneas de fabricacin requieren cambios mecnicos y de ingeniera para facilitar el balanceo

HEURSTICA PARA EL EQUILIBRADO DE LNEAS DE ENSAMBLES DEL TIPO TSSHEURISTIC FOR THE TSS ASSEMBLY LINE BALANCING PROBLEMPedro Palominos Belmar1Vernica Godoy Villalobos21Departamento de Ingeniera Industrial. Universidad de Santiago de Chile. Casilla 10233. Santiago, Chile. E-mail:pedro.palominos@usach.cl2Escuela de Ingeniera Industrial. Universidad Adolfo Ibez. Balmaceda 1625. Via del Mar, Chile. E-mail:vgodoy@uai.cl

RESUMENEl propsito de este trabajo es presentar una heurstica para el problema de equilibrado de lneas para clulas conformadas en "U". Particularmente para el sistema de fabricacin denominado Toyota Sewing System (TSS), que representa un nuevo concepto de organizacin en una lnea de produccin. Si bien este tipo de sistema ha sido abordado en la literatura bajo el ttulo de sistemas de produccin autoequilibrado, en donde el equilibrio se logra mediante la utilizacin de dos reglas bsicas, creemos que estas reglas no son suficientes para lograr el autoequilibrio. Por lo cual incorporamos el concepto de zonas de enlace que facilita el equilibrado de la lnea. De los resultados obtenidos mediante simulacin, concluimos que la heurstica es eficiente para este tipo de sistemas de produccin.Palabras clave:Heurstica, lnea autoequilibrada, manufactura celular, sistema Toyota de costura, equilibrado de lnea en U.

ABSTRACTThe purpose of this paper is to present a heuristic for the assembly line balancing problem in U-shaped cells, particularly for the manufacturing system called Toyota Sewing System (TSS), which represents a new production line organization concept. Although this type of system has been approached in the literature under the name of self-balanced production system, where the balance is achieved using two basic rules, we believe that these rules are not sufficient to achieve self-balance, so we have incorporated the concept of linkage zones that facilitate balancing the line. From the results obtained by simulation we conclude that the heuristic is efficient for this kind of production system.Keywords:Heuristics, self -balancing, celular manufacturing, Toyota Sewing System, U-line balancing.

INTRODUCCINLa adopcin de sistemas de produccin tipo just-in-time (JIT) en la manufactura y en particular en la industria de la confeccin ha modificado las convencionales lneas de produccin a lneas conformadas en "U", las cuales no pueden ser equilibradas mediante el tradicional enfoque de agrupar las tareas dentro de estaciones de trabajo a travs de un grafo de precedencia. Esto se debe a que los trabajadores pueden operar en cualquier lado de la lnea, ya que normalmente tiene un layout tipo "U", es decir, un trabajador puede hacerse cargo de las tareas iniciales o finales del proceso productivo, no respetando las restricciones de precedencia de las tareas. El problema simple de equilibrado de lneas en "U" (U -line assembly line balancing problem (UALBP)) fue modelado por primera vez por Miltenburg y Wijngaard (1.994) [1], definindolo como una minimizacin del nmero de estaciones de trabajo (N) para un tiempo de ciclo dado (C), bajo las siguientes consideraciones:Dado un conjunto de tareas F= {k/k = 1,2,....., n}, un conjunto de restricciones precedentes P = {(x,y)/ la tarea x puede ser completada antes de la tarea y}, un conjunto de tiempos de ejecucin de la tarea T = {t(k) / k = 1,2,...,n}, y un tiempo de ciclo C, encontrar una coleccin de subconjuntos de F, (S1,S2,...,Sn), donde Si = {k/ tarea k es hecha en la estacin i}. Es decir:(1)

satisfaciendo las siguientes condiciones:(2)

(3)

(4)

Para cada tarea y:(5)

La condicin (2) asegura que todas las tareas son asignadas a alguna estacin. Como resultado de la condicin (3), cada tarea es asignada sola a una. Esto es, que el problema de equilibrado simple de una lnea en U no permite tareas compartidas entre estaciones. La condicin (4) asegura que el tiempo contenido de trabajo en una estacin no exceda el tiempo de ciclo C. La condicin (5) asegura que la restriccin precedente no es violada en la lnea en "U". Como resultado de la condicin (1), el nmero de estaciones de trabajo debe ser minimizado.Sin embargo, este nuevo planteamiento que modifica los modelos convencionales, en estructuras de subconjuntos ideales, no se ajusta necesariamente a la operatoria de funcionamiento del sistema tipo TSS (Toyota Sewing System), pues este nuevo sistema de trabajo viola la condicin (3) planteada por Miltenburg y en consecuencia se debe buscar otra forma de abordar el problema de equilibrado, que es el objetivo del presente trabajo.EL MTODO TOYOTA SEWING SYSTEM (TSS)Este sistema fue desarrollado e instalado por primera vez en 1.978 por la empresa Aisin Seiki Co. (miembro del grupo Toyota), y es conocido tambin con el nombre dezona de relevo[2] olnea con asistencia mutua[3] y en la literatura ms tcnica aparece con el nombre de sistemas de fabricacinautoequilibrados[4-5],moving worker modules(MWM) [6]. Bsicamente el TSS es de un grupo de personas que trabajan en equipo, con la particularidad de que sus reas de trabajo, aunque en principio estn definidas, sobre la marcha se van adaptando y reajustando a la rapidez y habilidad que demuestran los integrantes del grupo.En laFigura 1se presenta un layout tpico del sistema Toyota, mostrndose los recorridos de los operadores (A, B, C,...) por las distintas operaciones (1,2,3,...), que deben ser realizadas para fabricar una prenda. Se puede apreciar adems que los recorridos se traslapan debido a la asistencia mutua entre trabajadores para equilibrar la lnea de produccin.Figura 1. Layout tpico del sistema Toyota [7].Las reglas bsicas del sistema de trabajo TSS [8] son las siguientes:A. Un operador desempea una operacin en una estacin y se mueve a la siguiente estacin con la prenda en el sentido antihorario para ejecutar la prxima operacin. El operador puede seguir movindose a la prxima estacin desempeando la operacin respectiva, hasta encontrar otro operador en la estacin. La prenda es entonces dejada frente a la estacin o pasada directamente al operador si ste se encuentra libre.B. Si un operador no est ocupado, el operador se mover en sentido del reloj hasta encontrar una prenda disponible. Si no hay prendas en espera, el operador interrumpir al primer operador y lo alcanza. El operador interrumpido se mueve en el sentido de reloj hasta encontrar una prenda disponible o interrumpir a otro operador que est ocupado. El operador que interrumpe terminar la operacin interrumpida.En base a lo anterior Bartholdi (1.996) [4] introdujo el concepto delneas de produccin autoequilibradas, demostrando matemticamente que la tasa mxima de produccin se alcanza si los trabajadores se ordenan en la secuencia asociada a la velocidad de los trabajadores, de menor a mayor velocidad en la ejecucin de los trabajos. A esta nueva forma se denominbucket brigades, que sera una instancia optimizada del sistema TSS [9]. No obstante, en la prctica no siempre es claro y evidente el poder discriminar la velocidad de los operarios en la realizacin de las operaciones, sobre todo cuando stas son diversas y, en algunos casos, se producen cambios de modelos en los productos a fabricar en la lnea.Es evidente que en base a las dos reglas generales planteadas por Schroer (1.991) [8] no se originara el autoequilibrado de la lnea en forma automtica, ya que en la prctica se emplean reglas adicionales para implementar estos sistemas, utilizando el concepto de zonas de intercambio o enlaces, como una posta atltica, dado que tener a todos los operarios con el potencial de manejar todas las mquinas, as como ser capaces de realizar todas las operaciones que necesita el producto, es poco probable que ocurra en la prctica, ya que la polivalencia total es poco factible. Por lo tanto, existen reglas adicionales obtenidas a travs de visitas a terreno [10], que ayudan a que el sistema TSS funcione adecuadamente. Las reglas son las siguientes:i) El operario seguir trabajando en la zona de relevo, hasta cuando venga el operario de los puestos posteriores;ii) El operario interrumpir la operacin que est realizando cuando venga el otro operario, quien seguir con la operacin. Por tanto, el operario que interrumpe la operacin volver a su primer puesto y sustituir al operario de los puestos anteriores, en el caso de que est trabajando en la zona de relevo;iii) El operario no deber trabajar o pasar ms all de la zona de enlace. En caso de que no venga el operario de los puestos posteriores a la zona de enlace, el operario debe volver a la cabeza del puesto que atiende y sustituir al otro en el caso que est;iv) Al volver a la cabeza del puesto que atiende el operario, al no estar otro y al no tener piezas preparadas para trabajar, espera hasta cuando venga el otro;v) Al presentarse la espera por piezas preparadas, el encargado (lder de la lnea) tomar las siguientes medidas:a) Al presentarse siempre la espera, cambiar la zona de enlace.b) Al presentarse de vez en cuando la espera, detectar posibles causas de fluctuaciones del tiempo de operacin y tomar las medidas correctivas de cambios de zonas de enlaces.vi) El volumen de trabajo en la zona de enlace ser de 20-30% del intervalo del tiempo de ciclo.vii) La zona de enlace no significa siempre un puesto, pueden ser una parte de la operacin de un puesto.Como se puede observar, el problema de equilibrado de lnea en este tipo de sistemas puede ser redefinido como un problema de definicin de las zonas de enlace o intercambio, el cual ser el enfoque del presente artculo, dado que los autores precedentes no abordan el tema desde esta perspectiva.UN NUEVO ENFOQUE PARA EL EQUILIBRADO DEL SISTEMA TSSComo se indic en la introduccin, la propuesta de Miltenburg [1] no es vlida para equilibrar el sistema TSS, pues no se cumple laecuacin (2),al ser esta una lnea de asistencia mutua y por lo tanto laecuacin (3)se transforma en:(6)

Esta interseccin al no ser vaca significa que el operarioiexcede en su recorrido al operariojo que el operariojcoge parte del recorrido del operarioy. Por tanto, se plantea una nueva forma de abordar este problema, mediante el estudio de las zonas de relevos en conjunto con los tiempos de ciclos.Una primera aproximacin al problema es la asignacin de operaciones a los puestos de trabajo en forma secuencial, acercndonos lo ms posible al tiempo de ciclo establecido (C), aunque ser necesario definir las zonas de relevos o enlace para que el sistema funcione en su forma de autoequilibrio.Demarcacin de zonas de enlace y redefinicin del problema de equilibradoComo se ha indicado, en este sistema existe una autorregulacin del equipo de operarios, definido por sus recorridos que se solapan con el fin de ajustarse a las tasas de produccin definidas previamente. Estos solapamientos que se representan en laFigura 2son zonas de enlace o intercambio, donde se entrega la prenda de un operario a otro. En esta figura se puede apreciar, por ejemplo, que el operario A deber hacer la operacin 3 a la prenda; en caso de no poder, por alguna variabilidad propia de la operacin o cadencia del operario, esta operacin la ejecutar el operario B. De la misma forma se interpretan las otras zonas de laFigura 2.Figura 2. Zonas de intercambios de las prendas.En consecuencia, el problema de equilibrado se puede reformular de la siguiente manera: "Cmo se asignan las zonas de enlace (donde se intercambian los productos), de tal forma que la lnea de produccin quede equilibrada?".Propuesta de una heurstica al problema de equilibrado de lnea para el sistema TSSLa heurstica propuesta tiene dos fases, la primera de ellas asigna las operaciones, o tareas, a las estaciones de trabajo, en forma consecutiva, hasta acercarse al tiempo de ciclo (C), (y se basa en la heurstica de Helgenson y Birnie (1.961) [11]); luego, cuando la tarea j a ser asignada exceda el tiempo disponible de la estacin, sta se asignar a la estacin actual o siguiente, en funcin del clculo de , que representa la fraccin del tiempo que la tarea j se realizara en la actual estacin, si esta tarea pudiese ser dividida para ser realizada en la estacin actual y en la precedente.La segunda fase de la heurstica define las zonas de enlace en funcin del valor de . Aqu se definen la finalizacin de las tareas principales que son las que el operario debe desarrollar siempre; tareas parciales, las cuales el operario realiza a veces para ajustar el tiempo de ciclo, y finalmente las tareas eventuales que se ejecutan cuando ocurre algn evento inesperado que retrase el enlace con el prximo operario de la estacin siguiente. Por tanto, las reas de enlace quedan definidas por la interseccin del conjunto de las estaciones.Finalmente cabe sealar que el nmero de estaciones de trabajo para una clula y por consiguiente de operarios se consigue cuando el cuociente entre el tiempo total de las operaciones ( ti) y el tiempo de ciclo (C) es un nmero entero.Inicio de la heursticaDados un conjunto de tareas F= {k/k = 1,2,....., n}, un conjunto de restricciones precedentes P = {(x,y)/ la tarea x puede ser completada antes de la tarea y}, un conjunto de tiempos de ejecucin de la tarea T = {t(k)/k = 1,2,...,n}, y un tiempo de ciclo C para fabricar una prenda, se procede de la siguiente manera:Primera Fase:Asignacin de las operaciones a las estaciones de trabajoPaso 1:Se abre la estacin 1 y se le asigna el tiempo de ciclo que ser el disponible.Paso 2:Sea j la estacin abierta y Td el tiempo disponible. Se asigna la tarea k a la estacin j, si se cumple con las siguientes condiciones:Condicin 1: no haber sido asignada todava,Condicin 2: tener las tareas precedentes inmediatas asignadas a una estacin,Condicin 3: tener una duracin inferior al tiempo disponible.Si no hay ms tareas que asignar de la lista de operaciones, vaya al paso 6.Paso 3:Si no hay tareas que cumplan con las condiciones sealadas vaya al paso 5.Paso 4:Reducir el tiempo disponible en ti. Si el tiempo disponible es nulo defina j=0 y luego ir al paso 6, en caso contrario ir al paso 2.Paso 5:Calcule la relacin:(7)

Siendo Td: tiempo disponible y tk+1: tiempo de la tarea K+1.Si >1 asigne la tarea k+ 1 a la estacin j. Defina j= y luego vaya al paso 7.Si =1 elija al azar la asignacin de la tarea k+ 1 a la estacin j. Si elige asignarla tarea k+ 1 a la estacin j, y defina j=1,5 y luego vaya al paso 7. En casocontrario defina j=0,5 y vaya al paso 6.{La asignacin de j=1,5 y j=0,5 son indicativos, para definir las reas de enlaceen la fase 2.}Si 1 asigne a la estacin j la primera tarea de la estacin j+1 (que denominaremos tarea eventual), y asigne tambin la ltima tarea de la estacin j a la estacin j+1 (que denominaremos tarea parcial), luego vaya al paso 2.Si