REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

POLITCNICA ANTONIO JOS DE SUCRE

VICE-RECTORADO LUIS CABALLERO MEJIAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA

CTEDRA: ELEMENTOS DE PRODUCCION II

BALANCEO DE LINEAS DE MANUFACTURA Y ENSAMBLAJE

Profesor: Integrantes:

Ing Daniel Oliveros Palomares, Reinaldo Exp. 2008103081

Jonathan Ibaez Exp: 2010203098

Darwin Cabezas Exp:2009100031

Brian Gutierrez Exp: 2009100014

Carlos Allen Exp: 2010203169

Caracas, Julio de 2015

INTRODUCCION

Aunque la mayor parte de la sociedad lo ignora, el empleo de lneas de

montaje y manufactura tuvo una gran repercusin sobre la vida humana ya

que permiti reducir costos adems elaborar ms y mejores productos,

donde sin duda el pionero en la popularizacin de estos trminos es Henry

Ford con su vehiculo Ford T en los Estados Unidos.

Las lneas de ensamblaje son una serie de estaciones de trabajo

automticas o manuales, donde se ensamblan en secuencia un producto o

varios. El balance de lneas de produccin consiste en distribuir fsicamente

las tareas o procesos individuales entre estaciones o celdas de trabajo, con

el objetivo (idealmente) de que cada estacin de trabajo nunca est ociosa,

reduciendo tiempos de trabajo y aprovechando efectivamente la mano de

obra.

Las lneas de manufactura consisten en la fabricacin de elementos como

llantas de automviles a travs de varias maquinas, as mismo, las lneas de

ensamblaje junta las piezas ya pre fabricada en estaciones de trabajo.

BALANCEO DE LINEAS DE MANUFACTURA Y ENSAMBLAJE

Conceptos fundamentales

La productividad: es una medida del rendimiento del proceso, pudiendo

expresarse como el cociente salidas/entradas. Los recursos o factores

productivos considerados como entradas podrn tener tanto carcter material

como humano. Los productos resultantes considerados como output, pueden

hacer referencia a bienes de uso o a servicios prestados.

La manufactura, como campo de estudio en el contexto moderno puede

definirse de dos maneras: tecnolgica y econmica. Tecnolgicamente es

una aplicacin de procesos qumicos y fsicos que alteran la geometra,

propiedades o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o

productos terminados; la manufactura tambin incluye ensambles de partes

mltiples para fabricar productos terminados. Econmicamente, la

manufactura es la transformacin de materiales en otros de mayor valor, a

travs de una o ms operaciones de ensamblaje

Figura 1 Definicin de manufactura

La lnea de produccin es reconocida como la principal forma de producir

grandes cantidades de elementos normalizados a costos bajos.

El Balanceo de Lneas de Ensamble consiste 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.

Una lnea de produccin balanceada requiere de una juiciosa consecucin

de datos, aplicacin terica, movimiento de recursos e incluso inversiones

econmicas. Por ende, vale la pena considerar una serie de condiciones que

limitan el alcance de un balanceo de lnea, dado que no todo proceso justifica

la aplicacin de un estudio del equilibrio de los tiempos entre estaciones.

Tales condiciones son:

Cantidad: el volumen de la produccin debe ser suficiente para cubrir

la preparacin de una lnea. Es decir, que debe considerarse el costo

de preparacin de la lnea y el ahorro que ella tendra aplicado al

volumen proyectado de la produccin (teniendo en cuenta la duracin

que tendr el proceso).

Continuidad: Deben tomarse medidas de gestin que permiten

asegurar un aprovisionamiento continuo de materiales, insumos,

piezas y sub ensambles. As como coordinar la estrategia de

mantenimiento que minimice las fallas en los equipos involucrados en

el proceso.

La lnea de fabricacin: se encuentra desarrollada para la construccin

de componentes. Estas deben ser balanceadas de tal manera que la

frecuencia de salida de una mquina debe ser equivalente a la

frecuencia de alimentacin de la mquina que realiza la operacin

siguiente. El ritmo de las lneas de fabricacin suele ser determinado

por los tiempos de la mquina, y se requiere de desarrollo ingenieril o

cambios mecnicos para facilitar un balanceo.

La lnea de ensamble: se encuentra desarrollada para juntar

componentes y obtener una unidad mayor. En la prctica es mucho

ms sencillo balancear una lnea de ensamble compuesta por

operarios, dado que los cambios suelen aplicarse con tan solo realizar

movimientos en las tareas realizadas por un operario a otro. Para ello

tambin hace falta que dentro de la organizacin se ejecute un

programa de diversificacin de habilidades, para que en un momento

dado un operario pueda desempear cualquier funcin dentro del

proceso.

Figura 2 Comparacin entre lnea de fabricacin y lneas de

ensamblaje

Elementos de trabajo

Es la mayor unidad de trabajo que no puede dividirse entre dos o ms

operarios sin crear una interferencia innecesaria entre los mismos.

Estaciones de trabajo

Las estaciones de trabajo son agrupaciones de tareas que trabajan en

paralelo, lo que implica que se realiza la actividad al mismo tiempo. La idea

es que las estaciones de trabajo se pasen el producto en proceso todas a la

vez en el mismo momento y ninguna puede pasar su producto hasta que la

otra haya terminado su proceso. Este sistema progresa a la velocidad de la

estacin ms lenta.

Figura 3 Ejemplo grafico de Estaciones de trabajo: agrupacin de

elementos de trabajo

Lneas de componentes simples.

Son los Proceso que elabora un solo tipo de producto de caractersticas

tcnicas homogneas.

Lnea de familia de partes

Lnea de familia de partes corresponde a una minifabrica dentro de la

fabrica La manufactura celular es una aplicacin de la tecnologa de grupo

en el cual maquinas o procesos diferentes han sido agregados en bloques de

trabajo, cada una est dedicada a la produccin de una parte o familia de

productos o un grupo limitado de familia de productos.

Los objetivos de la manufactura celular son similares a la tecnologa de

grupos:

Acortar los tiempos de manufactura

Reducir el inventario dentro del proceso

aumentar la calidad simplificar la calendarizacin de la produccin

reducir los tiempos de instalacin.

Las familias de partes son definidas por el hecho de que sus miembros

tengan caractersticas similares de diseo o de manufactura. El concepto de

parte compuesta toma esta definicin de familia de partes a su conclusin

lgica. Concibe una parte hipottica, una parte compuesta para una

familiaridad, lo cual incluye todos los atributos de diseo y manufactura de la

familia. En general una parte individual tendr solo algunas de las

caractersticas de la familia pero no todas. La parte compuesta posee todas

las caractersticas

En general una parte individual tendr solo algunas de las caractersticas

de la familia pero no todas. La parte compuesta posee todas las

caractersticas.

Una parte compuesta puede tener las siguientes caractersticas de

diseo:

Tabla1 Ejemplo de caractersticas de diseo

Figura 4 - Ejemplo de partes compuestas

En la prctica, el nmero de atributos de manufactura y diseo sern ms

de las de la parte compuesta y se permitirn variaciones de tamao y forma

de las partes de la familia.

La implementacin de una manufactura celular es la responsabilidad total

sobre el proceso y el producto; que permite regular costos operativos y

tiempos de entrega, al igual de administrar su estructura determinando la

necesidad de recursos tcnicos y humanos. Tiene la versatilidad de una

estructura compacta muy liviana, por lo general permite procesar una familia

de productos con ciertas similitudes, lo cual favorece a una etapa de

estandarizacin de procesos y equipos, permitiendo con esto cambios

rpidos de modelo.

Distribucin de los elementos de trabajo en las estaciones de trabajo

El problema de balance de lneas de produccin consiste en distribuir

fsicamente las tareas o procesos individuales entre estaciones o celdas de

trabajo, con el objetivo (idealmente) de que cada estacin de trabajo nunca

est ociosa. Se genera en organizaciones orientadas al producto dispuesta

para fabricar un producto especfico.

Asignar tareas individuales a estaciones de trabajo tal que se optimice

una cierta medida de desempeo definida para tal fin.

Existe un balance perfecto en una lnea de produccin, cuando todas sus

estaciones de trabajo tienen la misma cantidad de labor y el producto fluye

sin retrasos.

Su objetivo es minimizar el desbalance en la lnea de fabricacin o

ensamblaje:

Balancear la salida de cada estacin de trabajo Reducir los desequilibrios

entre mquinas o personal, al tiempo que se obtiene la produccin deseada

de la lnea.

Crear un flujo suave y continuo sobre la lnea de produccin. Mnimo de

tiempo ocioso entre cada estacin. Maximizar la eficacia. Minimizar el

nmero de las estaciones de trabajo.

Ejemplo: Una industria desea estructurar una lnea de ensamblaje para

producir un determinado producto, requiriendo para ello, la realizacin de 10

tareas.

Tarea Tiempo

(s) Tarea

predecesora

1 40 2,3

2 30 4,5

3 50 6,7

4 36 8

5 20 8

6 25 9

7 19 9

8 10 10

9 14 10

10 30 -

Tabla 2- Tareas para la realizacin de la lnea de ensamblaje

Figura 5 Tareas y sus precedencias

Agrupando los elementos de trabajo por la sumatoria del tiempo en funcin

de hacerlo lo ms similar posible.

Figura 6 Distribucin posible en funcin del tiempo de trabajo en conjunto

Ws1 representa a la primera estacin de trabajo, Ws2 a la segunda y Ws3 a

la tercera. En la solucin planteada si:

Ws1->Ws2->Ws3; en la lnea de produccin planteada, el tiempo de

ensamblaje dura 120 segundos.

Disposicin fsica segn grupos de productos

Tambin conocida como manufactura celular (cellular manufacturing).

Se basa en la tecnologa de grupos (group technology), que clasifica a

las partes en familias o grupos.

La distribucin se hace conforme a las diferentes mquinas (denominadas

celdas) requeridas para producir una familia de partes.

Ventajas

Cada celda funciona como una sola lnea de produccin (en

serie): reduccin de tiempos de alistamiento, manejo de materiales,

tiempos de espera, etc.

Desventajas

Requiere de un anlisis sistemtico de los procesos de produccin y

de los productos por elaborar.

Determinacin de los elementos de produccin y del tiempo de trabajo

disponible

Carga de trabajo (tiempo de la operacin): La hoja de operacin

estndar muestra la carga de trabajo que el supervisor quiere asignar

a cada uno de los subordinados. El supervisor debe definir el tiempo

objetivo de cada operacin unitaria, A travs de su realizacin por un

operador promedio. Ya teniendo un tiempo para cada operacin

unitaria, deber distribuir la carga de trabajo entre todos los

operadores, de acuerdo al takt time de produccin.

Secuencia de operacin: El supervisor debe clarificar la secuencia

de operacin y la ruta de desplazamientos, por ejemplo la secuencia

de ensamble de las partes, la carga de partes a una mquina, etc.

Puntos crticos: el cuarto elemento de la operacin estndar son los

puntos crticos. Con ellos se consigue la calidad, facilidad y seguridad

en la operacin. Para poder lograr estos resultados se debe

considerar el ingenio y la intuicin para definirlos. Es importante

clarificar los puntos crticos de la operacin, para despus ensearla a

los operadores y hacer que las respeten, y as poder tener el mismo

nivel de habilidad.

Forma para establecer la operacin estndar: Es muy importante

establecer la operacin estndar, ensearla, y hacer que se respete.

Tambin es importante disminuir la variacin de la calidad y mejorar la

productividad, sin embargo hay operaciones que no son fciles de

establecer debido a sus caractersticas, por lo que es importante

estandarizarlas buscando la forma ms adecuada para su rea de

trabajo.

Base de equilibrado, Tiempo de ciclo, porcentaje de desbalanceo.

El balance o equilibro implica (idealmente) la reparticin por igual, entre

todas las estaciones de trabajo de la lnea, del trabajo que hay que realizar

para la elaboracin de un producto. Son necesarios entonces un concepto y

una unidad de medida que permitan cuantificar la cantidad de trabajo. El

concepto sugerido es el de contenido de trabajo, y la unidad de medida es el

tiempo necesario para realizar el trabajo. As, el contenido de trabajo de una

tarea involucrada en la elaboracin de un producto ser igual al tiempo que

lleva realizarla; de la misma manera, el contenido de trabajo total del proceso

de elaboracin de ese producto ser la sumatoria de los contenidos de

trabajo de cada una de las tareas que forman parte de ese proceso.

Cuantificado as, en unidades de tiempo, es posible repartir el trabajo entre

todos los puestos o estaciones de trabajo aspirando a que cada uno de stos

le corresponda una cantidad igual.

Realizada una particular reparticin del contenido de trabajo total entre un

determinado nmero de estaciones (esto sera una propuesta de trabajo en

lnea), el contenido de trabajo de una estacin o puesto de trabajo cualquiera

ser igual a la sumatoria de los contenidos de trabajo de las tareas que se

realizan en ese puesto o estacin de trabajo; y ese contenido de trabajo ser

el ritmo o tiempo de ciclo (medido en unidades de tiempo por unidades de

producto) al cual se desempear la estacin.

Formulas a emplear:

Tc = Jornada de trabajo (min/da) Tiempo de ciclo o ritmo, en min/unidad

Produccin (unids/da)

Balanceo de lneas

El balance o balanceo de lnea es una de las herramientas ms

importantes para el control de la produccin, dado que de una lnea de

fabricacin equilibrada depende la optimizacin de ciertas variables que

afectan la productividad de un proceso, variables tales como los son los

inventarios de producto en proceso, los tiempos de fabricacin y las entregas

parciales de produccin.

El objetivo fundamental de un balanceo de lnea corresponde a igualar los

tiempos de trabajo en todas las estaciones del proceso.

Establecer una lnea de produccin balanceada requiere de una juiciosa

consecucin de datos, aplicacin terica, movimiento de recursos e incluso

inversiones econmicas. Por ende, vale la pena considerar una serie de

condiciones que limitan el alcance de un balanceo de lnea, dado que no

todo proceso justifica la aplicacin de un estudio del equilibrio de los tiempos

entre estaciones. Tales condiciones son:

Cantidad: El volumen o cantidad de la produccin debe ser suficiente

para cubrir la preparacin de una lnea. Es decir, que debe

considerarse el costo de preparacin de la lnea y el ahorro que ella

tendra aplicado al volumen proyectado de la produccin (teniendo en

cuenta la duracin que tendr el proceso).

Continuidad: Deben tomarse medidas de gestin que permitan

asegurar un aprovisionamiento continuo de materiales, insumos,

piezas y sub ensambles. As como coordinar la estrategia de

mantenimiento que minimice las fallas en los equipos involucrados en

el proceso.

Tiempo de ciclo nico

El tiempo de ciclo nico c es el tiempo que permanece cada pieza o

producto en proceso en cada estacin. El tiempo del ciclo es el tiempo real

que se invierte para completar un paso de la tarea o del proceso. Algunos

pasos del proceso pueden ser necesarios para completar el producto. El

tiempo takt*, que se analiz anteriormente, est determinado por el cliente y

es la velocidad a la cual deben producirse las unidades terminadas para

satisfacer la demanda del cliente.

El tiempo de ciclo es el tiempo que demarca la velocidad de

procesamiento del producto. Cada vez que se cumple el tiempo de ciclo,

cada estacin debe pasar el producto en proceso a la siguiente estacin.

Tomar las unidades requeridas (demanda o tasa de produccin) por da y

dividir entre el tiempo productivo disponible por da (en minutos o segundos).

Esta operacin nos proporciona lo que se denomina tiempo del ciclo a saber,

el tiempo mximo permitido en cada estacin de trabajo si debe lograrse la

tasa de produccin:

Tiempo de ciclo = C

C = Tiempo de produccin por da

Produccin por da

A partir del Tiempo de Ciclo, podemos establecer la capacidad de produccin, correspondiente a la mxima cantidad que un proceso, una mquina o un sistema puede producir.

Capacidad Terica o Nominal

Capacidad de Clculo

Capacidad Real

Se mide mediante el Takt Time: ritmo al que el cliente est demandando

y al cual se requiere producir con el fin de satisfacerlo.

Figura 7 Relacin entre takt time y tiempo de ciclo

Tiempo de ciclo nico por producto y balanceo total

Despus de determinar la tasa de produccin deseada para una lnea

dada, el analista puede calcular el tiempo de ciclo de la lnea. El tiempo de

ciclo de una lnea como anteriormente se dijo, es el tiempo mximo permitido

para trabajar en la elaboracin de una unidad en cada estacin. Si el tiempo

requerido para trabajar con elementos de una estacin es mayor que el

tiempo de ciclo de la lnea, entonces seguramente habr cuellos de botella

en la estacin, los cuales impedirn que la lnea alcance su tasa de

produccin deseada. El tiempo de ciclo establecido como objetivo es el

recproco de la tasa de produccin por hora que se desea alcanzar:

Donde;

C: tiempo de ciclo (hr/uni)

R: tasa de produccin (uni/hr)

Balanceo total

El balanceo de lneas se realiza comnmente para minimizar el

desequilibrio entre mquinas y personal al mismo tiempo que se cumple con

la produccin requerida de la lnea. Con el fin de producir a una tasa

especificada, la administracin debe conocer las herramientas, el equipo y

los mtodos de trabajo empleados. Despus debe determinar los

requerimientos de tiempo para cada tarea de ensamble (por ejemplo, taladrar

un agujero, apretar una tuerca o pintar con aerosol una parte). La

administracin tambin necesita conocer la relacin de precedencia entre las

actividades es decir, la secuencia en que deben realizarse las diferentes

tareas.

Caractersticas del Balanceo de lnea de produccin

Busca minimizar el desequilibrio entre mquinas y personas al mismo

tiempo que se cumple con la produccin requerida de la lnea.

Asignar tareas individuales a estaciones de trabajo tal que se optimice

una cierta medida de desempeo definida para tal fin.

Existe un balance perfecto en una lnea de produccin, cuando todas sus

estaciones de trabajo tienen la misma cantidad de labor y el producto fluye

sin retrasos.

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.

Tcnica Ordenadora de las Posiciones Ponderadas (TOPP): se utiliza

para la resolucin de problemas la optimizacin matemtica.

Pasos para balancear una lnea de ensamble por la tcnica heurstica

1.-Especificar la secuencia de las relaciones de las tareas utilizando un

diagrama de precedencia, el cual est compuesto por crculos y flechas. Los

crculos representan tareas individuales y las flechas indican el orden en que

se realizan.

2.-Determinar el tiempo de ciclo C que requieren las estaciones de trabajo

utilizando la formula:

C= Tiempo de produccin por da/Producto requerido por da (en unidades)

3.-Determinar el nmero mnimo de estaciones de trabajo Nt qu, en teora,

se requiere para cumplir el lmite de tiempo de ciclo de la estacin de trabajo

utilizando la siguiente frmula (Se debe redondear al siguiente entero ms

alto).

Nt = Suma de Tiempos de las tareas (T) / Tiempo de ciclo C

4.-Escoja la primera regla que usar para asignar las tareas a las estaciones

de trabajo y una segunda regla para romper los empates.

5.-Asignar las tareas de una en una, a la primera estacin de trabajo hasta

que la suma de los tiempos de las tareas sea igual al tiempo del ciclo de la

estacin de trabajo o que no haya ms tareas viables debido a restricciones

de tiempo o de secuencias. Repita el proceso con la estacin de trabajo 2, la

estacin de trabajo 3, y as sucesivamente hasta que haya asignado todas

las tareas.

6.- Evaluar la eficiencia del equilibrado obtenido empleando la formula:

Eficiencia= Suma de los tiempos de las tareas (T)/N real estaciones trabajo

(Na) x tiempo de ciclo de la estacin de trabajo C

Eficiencia = T/ ( Na x C)

7.-Si la eficiencia no es satisfactoria volver a equilibrar utilizando otra regla de

decisin

Pasos para balancear una lnea de ensamblaje por la tcnica

ordenadora de las posiciones ponderadas ( Hegelson y Birnie)

La lgica de este mtodo particular de equilibrado de lnea es la siguiente:

cuando se asignan elementos de trabajo a las operaciones, primero se

asignan aquellos elementos ms alejados en cuanto a tiempo del punto de

terminacin. Esta asignacin puede lograrse mediante el siguiente

procedimiento.

Paso 1: Se determina, para cada elemento, la ponderacin de posicin (Es

el tiempo que, como mnimo, falta para terminar el montaje del producto,

contado a partir del inicio de le ejecucin del mismo) sumando el tiempo de

duracin (ti) de este elemento en s y de todos los que an faltan por realizar.

Por ejemplo, la ponderacin de posicin del elemento nmero 8 del

grfico de la figura D.1 ser: 20 + 50 + 70 = 140

El clculo de la ponderacin de posicin de todos los elementos cuyas

relaciones de precedencia pueden verse mediante el grfico de la figura 8 se

muestra a continuacin en la tabla

Figura 8

Tabla 3 Ponderacin de posicin de los elementos de trabajo

Paso 2: Los elementos se ordenan y se reagrupan en orden decreciente, de

acuerdo con sus pesos de posicin. La tabla muestra el nuevo ordenamiento.

La ltima fila de la tabla muestra, para cada elemento, el o los elementos que

deben precederlo de inmediato.

Tabla - 4: Reordenacin de los elementos, segn sus ponderaciones de

posicin.

Tabla - 4: Reordenacin de los elementos, segn sus ponderaciones de

posicin.

Paso 3: Determinar el Takt time (Tiempo mximo del ciclo).Para este

ejemplo, supongamos un takt time de 100 centsimas de minuto.

Paso 4: Asignacin de tareas. Se asignan elementos a las operaciones con

base al ordenamiento que aparece en la tabla D.4. La suma de los tiempos

de los elementos asignados a una operacin no puede exceder el takt time.

Deben observarse las restricciones de precedencia. Si un elemento viola

cualquiera de estas dos restricciones que acabamos de mencionar, se pasa

por alto y se ensaya con el siguiente (en orden decreciente segn la

ponderacin de posicin).

Este proceso contina hasta que no se puedan asignar ms elementos a

la operacin. Entonces, repetimos el anterior proceso para la siguiente

operacin, empezando con el primero de los elementos que fueron pasados

por alto en la iteracin previa. Este proceso contina hasta que todos los

elementos hayan sido asignados a una operacin. La tabla D.5 muestra el

equilibrado de lnea que resulta para nuestro ejemplo.

Este es un balance posible, aunque no necesariamente el mejor que

podemos obtener. Intuitivamente, podra mejorarse, tanteando manualmente

cambios de los elementos entre las operaciones.

Podemos ver que en este caso el takt time coincide con el tiempo de ciclo.

Tabla 5: Balance obtenido mediante el algoritmo de Hegelson y Birnie

Tabla 5- Clculo de la eficiencia mxima posible

Al ser el tiempo de ciclo de 100 centsimas de minuto, y la suma de

tiempo de los elementos de operacin 580, el nmero mnimo de operarios

necesarios ya vimos que era: 580/100 = 6(Redondeando)

La eficiencia mxima posible sera:

E = 580/(6 x 100) = 0,966

Calculo la eficiencia obtenida.

Como puede verse en la tabla D.5, el nmero de operarios que se

necesitaran es de 7; luego la eficiencia obtenida es de e = 580/(7 x 100) =

0,83

Nivelado de cadena de montaje, con tiempo de ciclo inferior al tiempo

del elemento de mayor duracin

En algunos libros, errneamente, se indica que el tiempo de ciclo no

puede ser menor que el del elemento de mayor duracin. Ello es porque se

considera que un elemento de operacin es una parte pequea de trabajo

que no se puede subdividir para ser ajustada por dos operarios que se

ayudan mutuamente. Esta consideracin es cierta, pero siempre existe la

posibilidad de obtener un tiempo de ciclo menor que el tiempo de dicho

elemento.

Distribucin fsica de la cadena de montaje.

Figura 10 Distribucin fsica de una cadena de montaje

Divisin de tareas

Muchas veces el tiempo ms largo requerido para una tarea constituye el

tiempo ms breve de ciclo de la estacin de trabajo de la lnea de

produccin. Este tiempo de la tarea representa el lmite ms bajo de tiempo,

a no ser que sea posible dividir la tarea entre dos o ms estaciones de

trabajo.

Pensemos en la siguiente situacin: supongamos que los tiempos de las

tareas de una lnea de ensamble en segundos son: 40, 30, 15, 25, 20, 18, 15

La lnea opera 7,5 horas por da y la demanda es de 750 productos por da.

El tiempo de ciclo de la estacin de trabajo necesario para producir 750

unidades por da es de 36 segundos (7,5 horas x 60 minutos x 60

segundos)/750. El problema es que tiene una tarea que toma 40 segundos

Cmo manejar esta tarea?

Existen varias formas de poder acomodar una tarea de 40 segundos en

un ciclo de 36 segundos:

1.-Dividir la tarea: Se puede dividir la tarea de modo que dos estaciones

de trabajo procesen unidades completas?

2.-Compartir la tarea: Es posible compartir la tarea de modo que una

estacin de trabajo contigua desempee parte del trabajo? Esta solucin es

diferente de la divisin de la tarea de la primera opcin porque la estacin

contigua intervienen para ayudar y no para hacer algunas unidades que

abarcan la tarea entera.

3.-Utilizar estaciones de trabajo paralelas: Tal vez es necesario asignar la

tarea a dos estaciones de trabajo que operaran en paralelo.

4.-Recurrir a un trabajador ms capacitado. Dado que esta tarea excede

del tiempo nicamente un 11 % quiz un trabajador ms hbil podra cumplir

el tiempo requerido.

5.-Trabajar horas extras: El tempo necesario para cubrir la falta de

produccin.

La produccin a un ritmo de una unidad cada 40 segundos a dara 675 por

da o 75 menos de los 750.

El tiempo extra necesario producir las 75 adicionales suma 50 minutos (75 x

40seg/60seg)

6.-Redisear: Tal vez sea necesario redisear el producto de modo que

disminuya ligeramente el tiempo de la tarea.

Otras posibilidades para reducir el tiempo de la tarea son actualizar

equipamiento, ayudante itinerante, cambio de materiales,etc

Distribucin flexible de la lnea y en forma de U

Como se vio en el ejemplo anterior, el balanceo de la lnea de ensamble

muchas veces da por resultado que los tiempos de las estaciones de trabajo

sean asimtricos. Las distribuciones flexibles de la lnea, como los de la

ilustracin 12, son comunes para atacar el problema. En el ejemplo de la

compaa de juguetes, la lnea en forma de U para compartir trabajo, como

se presenta en la base de la figura, ayuda a resolver el desbalance.

Figura 11 Tipos de distribucin

DISTRIBUCIN FISICA DE UNA LINEA DE PRODUCCIN

Se emplea cuando se trata de fabricar un reducido nmero de productos

diferentes, altamente estandarizados y, habitualmente en grandes lotes. El

ejemplo ms claro lo encontramos en la fabricacin de automviles.

Este tipo de distribucin se caracteriza por agrupar en un departamento

todas las operaciones necesarias para fabricar un producto o servicio, de

forma que se trata de colocar cada operacin tan cerca como sea posible de

su predecesora. El producto sigue de este modo una secuencia establecida,

recorriendo la lnea de produccin de un puesto a otro, a medida que se

realizan las operaciones necesarias.

La distribucin en lnea, est formada por mquinas de distinto tipo

colocadas (alineadas) unas a continuacin de otras, de acuerdo con el

proceso de fabricacin de la pieza o familia de piezas.

Se constituyen secciones de fabricacin por productos o familias de

productos, que son grupos de piezas distintas entre s pero parecidas en su

proceso. En este tipo de distribucin, mquinas de distintos tipos estn

colocadas unas a continuacin de otras, de acuerdo con el proceso de

fabricacin de la pieza o de la familia de piezas. El nmero de mquinas de

cada tipo depender de la produccin por hora que cada una de ellas puede

realizar, de forma que se consiga un flujo lo mas continuo posible, evitando

stocks excesivos.

En muchos casos, las piezas van pasando de una en una de una mquina

a otra sin necesidad de intervencin humana.

La cadena de montaje es un caso particular de la distribucin en lnea, en

la que se pretende que la cantidad de trabajo asignada a los diferentes

operarios sea la misma, consiguiendo un flujo continuo. Existe tambin la

posibilidad de combinar los tipos de distribucin funcional y en lnea; a este

tipo de distribucin se el llama mixta.

Las formas ms habituales de este tipo de distribucin son: en lnea, en L, en

U, en O y en S.

Si hubiera que disear una lnea para fabricar una pieza determinada (es

de suponer que la cantidad a fabricar de sta cada mes es importante), la

disposicin de las mquinas necesarias para hacer cada una de las

operaciones seguira, como es lgico, el mismo orden de su proceso de

fabricacin.

El nmero de mquinas de cada tipo estara en funcin de la cantidad total

de piezas a fabricar y de la produccin por hora de cada una de ellas,

pudiendo ocurrir que de unos tipos de mquinas slo hubiera una, mientras

que de otros tipos podran ser necesarias dos, tres o ms mquinas.

En todas ellas se utiliza maquinaria altamente especializada, que requiere

habitualmente un largo tiempo de adaptacin para pasar a fabricar un

producto diferente. Como ventajas de esta distribucin podemos sealar:

Menores retrasos en la fabricacin al seguirse rutas mecnicas directas.

Plazos de ejecucin ms cortos.

Programacin de la produccin ms fcil.

Tiempo total de fabricacin menor, al evitarse los retrasos entre

mquinas. Eliminacin del trasporte entre operaciones.

Menores cantidades de trabajo en curso.

Menor manipulacin de materiales debido a que el recorrido es ms corto

ya que los puestos de trabajo son adyacentes.

Estrecha coordinacin de la fabricacin debido al orden definido de las

operaciones sobre mquinas contiguas.

Menor superficie de suelo ocupado por unidad de producto debido a la

concentracin de la fabricacin.

Los trabajadores realizan un reducido nmero de tareas especializadas

de forma repetida, requiriendo por tanto, un escaso grado de

cualificacin, formacin y supervisin.

Como inconvenientes podemos destacar:

Elevada inversin en maquinaria, debido a sus duplicidades en diversas

lneas de productos

Menos flexibilidad en la ejecucin del trabajo, ya que las tareas no

pueden asignarse a otras mquinas similares, como en la distribucin por

procesos.

Menor nivel de cualificacin de los operarios, al estar el proceso

altamente automatizado

Los costes de fabricacin pueden mostrar tendencia a ser ms altos,

especialmente cuando las lneas trabajan con poca carga o estn

ocasionalmente ociosas.

Peligro de que se pare toda la lnea de produccin si una mquina sufre

una avera.

Peor ocupacin de las mquinas, porque en una distribucin en lnea las

mquinas estn dedicadas nica y exclusivamente a la fabricacin de la

pieza o la familia de piezas para las que se han diseado y nos

encontramos con que las producciones por hora de las distintas mquinas

no coinciden. Algunas de ellas estn por duplicado o triplicado para

igualar lo ms posible el flujo, pero no es exactamente coincidente.

Ejemplo: La primera mquina puede hacer 100 piezas por hora, que es la

produccin deseada de la lnea, pero para la siguiente operacin se requiere

un tipo de mquina que puede realizar solo 80 piezas por hora, en este caso

tendremos que poner dos mquinas de ese tipo, que como solo deberan

realizar 100 piezas por hora, quedarn desaprovechadas en casi un 40 %

TECNICAS PARA LA DISTRIBUCIN POR PRODUCTOS

Generalidades y Conceptos bsicos

En 1913 Ford introdujo la cadena de montaje., que permiti la automatizacin

de la produccin, con lo que se lograron multitud de ventajas. La mas

significativa fue el tiempo empleado en el montaje de cada vehculo se redujo

de 12 horas 30 minutos a 1 hora 33 minutos. Las funciones se diversificaron

y cada persona se encargaba siempre de realizar la misma tarea. A pesar de

la monotona que conllevaba este tipo de trabajo, poco a poco se fue

implantando en otras fbricas, con lo que qued demostrada su eficacia.

La cadena de produccin o montaje puede definirse como una sucesin de

puestos de trabajo fijos en cada uno de los cuales se realizan una serie de

operaciones especificas. Dentro de esta amplia definicin se incluyen tipos

muy diversos de lneas de produccin en funcin de diferentes parmetros:

A) Tipo de sistema de transporte de los materiales: Lneas transfer o lneas

manuales o Lneas transfer donde el transporte de productos es automtico

entre los distintos puestos o Lneas manuales, Transporte manual entre los

distintos puestos.

B) Tipo de configuracin de la lnea, en forma de I, de L, de S , ...etc

C) De su longitud

D) Del tipo de productos a fabricar,...etc

La lnea de ensamblaje ms comn consiste en un elemento de

transporte mvil que pasa por una serie de estaciones o puestos de trabajo

en un intervalo uniforme denominado tiempo de ciclo. En cada puesto de

trabajo se realizan una serie de tareas sobre el producto, siendo el total de

trabajo que debe ejecutarse en un puesto la suma de todas las tareas

asignadas a dicho puesto.

Partiendo de lo anterior, el problema de distribucin o equilibrado de lneas

consiste en agrupar diversas operaciones elementales en un mismo puesto

de trabajo, de forma que cada puesto tenga un tiempo asignado para la

realizacin de operaciones aproximadamente igual al del resto de puestos.

Sin embargo el problema se complica debido a la existencia de una serie de

restricciones que deben tenerse en cuenta:

A) Relaciones de precedencia, ya que las distintas operaciones deben

realizarse en un orden predeterminado.

B) Restricciones de zona, debido a que algunas operaciones deben

realizarse en zonas predeterminadas. As por ejemplo, las tareas de

pintado deben realizarse en zonas aisladas del resto de los puestos,

debido a las emisiones txicas que generan.

C) Restricciones de posicin, que motivan que el producto deba situarse

en una determinada posicin en relacin a los operarios.

D) Restricciones de estructuras fijas. Pueden existir mquinas que por su

peso y volumen no puedan transportarse, lo que supone una limitacin

al equilibrado de lnea.

El equilibrado de lneas parte de una serie de hiptesis iniciales:

El proceso puede definirse como un conjunto de operaciones indivisibles.

o Los tiempos de duracin de las operaciones son conocidos.

Las operaciones pueden agruparse en puestos de trabajo con ciertas

limitaciones

Antes de analizar el procedimiento para lograr el equilibrio de una lnea

resulta conveniente definir los siguientes conceptos:

Tiempos de ciclo: Tiempo disponible en cada puesto para ejecutar el

trabajo. Tiempo que permanece el producto en cada estacin o puesto de

trabajo.

Tiempo de servicio: Tiempo necesario para realizar todos los elementos

de trabajo de un puesto para cada unidad de producto. A su vez puede

dividirse en tiempo productivo (realmente destinado a producir) y tiempo

improductivo (descansos, averas, etc)

Tiempo muerto: Diferencia entre el tiempo de ciclo y el tiempo de servicio.

Elementos de trabajo: Es una cantidad de trabajo que ya no se puede

dividir ms y que no podra ser realizada por dos operarios trabajando

sobre el mismo producto sin que se interfirieran.

Operacin: Conjunto de elementos de trabajo asignados a un puesto o

estacin.

Puesto de trabajo: rea adyacente a la lnea de ensamblaje donde se

realiza la operacin correspondiente.

Takt time: Tiempo que, como mximo, debe durar el ciclo.

Demora de balance: Cantidad total de tiempo ocioso en la lnea.

Figura 12

Figura 13

La lnea de produccin est constituida por una serie de puestos o centros

de trabajo distribuidos de forma secuencial a lo largo de la lnea (ver figura).

Si un puesto de trabajo es un rea donde un trabajador y/o mquina

realiza una serie de actividades predeterminadas, el objetivo del equilibrado

ser determinar el nmero de puestos de trabajo y las tareas a asignar a

cada puesto para minimizar el nmero de trabajadores y mquinas

necesarios para proporcionar la capacidad productiva requerida y al mismo

tiempo, lograr equilibrar la carga de cada puesto para evitar al mximo los

tiempos ociosos.

Un equilibrado perfecto de una lnea de montaje supondra que el nmero

de puestos de trabajo (N) por el tiempo de ciclo (Tc) debe ser igual a la suma

de los tiempos necesarios para realizar cada uno de los elementos de trabajo

(Tei)

De donde despejando tendramos que el nmero mnimo terico de

puestos de trabajo necesarios sera:

Una cadena de montaje est formada por un transportador del producto y

operarios que situados a un lado y/u otro a lo largo de l realizan las

operaciones asignadas de ensamblaje. El trmino lnea de ensamblaje se

refiere a un ensamble progresivo que est ligado por algn tipo de aparato

que maneja los materiales. El supuesto comn es que los pasos siguen

alguna forma de ritmo y que el tiempo permitido para el procesamiento es el

mismo en todas las estaciones de trabajo. Dentro de esta definicin general,

existen importantes diferencias entre tipos de lneas. Algunas de ellas son los

elementos que trasportan los materiales (bandas, rodillos transportadores,

gra area), la configuracin de la lnea (En forma de U, recta, con

ramificaciones)etc. La gama de productos que se arman parcial o

totalmente en las lneas incluye juguetes, aparatos electrodomsticos,

automviles, armas de fuego, componentes electrnicosetc. De hecho

sera vlido decir que casi todo el producto que tiene varias partes y que se

produce en grandes volmenes utiliza las lneas de ensamblaje en alguna

medida. Por supuesto que las lneas son una tecnologa importante y para

entender sus requisitos administrativos, se debe estar familiarizado con la

manera de equilibrar una lnea. El transportador puede ser del tipo en que el

producto va ligado, como en el caso de un conveyor en el montaje de

automviles, o del tipo en que el producto est depositado sobre l, como

sera el caso de una cinta transportadora para el montaje de los calefactores

o los faros en la industria auxiliar del automvil.

Una cadena se dice que est equilibrada cuando todos los operarios

tienen asignada la misma cantidad de trabajo. Para poder asignar lo ms

exactamente posible la misma cantidad de trabajo a cada uno de ellos se

requiere descomponer el trabajo total de montaje en elementos de operacin

(o elementos de trabajo)

Ejemplo prctico: red de precedencias de operaciones necesarias para el

ensamblaje de un producto electrodomstico

Se quiere arreglar (balancear o equilibrar) una lnea para que atienda una

demanda de 20 unidades por hora de este producto, considerando que la

empresa en cuestin trabaja con una eficiencia de planta de 90%, es decir,

reconoce que pierde el 10% de su tiempo productivo

Figura:

Solucin:

Se debe calcular la base de equilibraje, ya que este valor servir de

referencia para la estimacin de los operarios y el nmero de estaciones.

Base de equilibraje = b.e.= tiempo til / unidades requeridas en ese tiempo

til

unidunid

ebequilibriodebase min/7,220

)90,0(min60..

La idea de equilibrar o balancear la lnea, como se dijo antes, trata de que

el contenido de trabajo de la lnea sea repartido equitativamente de manera

que exista ese equilibrio buscado. Esto es, se trata de repartir los 7 minutos

totales de trabajo de todas las operaciones (sumatoria de los tiempos

estndares de las operaciones de la red de precedencias), lo que se llama

contenido de trabajo, entre tantos puestos de trabajo como sean necesarios

para que todos trabajen a un ritmo de 2,7 minutos por unidad.

Segn este clculo, se requiere un mnimo de 3 estaciones de trabajo para poder atender esta demanda. Existen varios criterios o reglas para realizar la asignacin de las operaciones a las estaciones de trabajo, entre stos se pueden mencionar los siguientes:

Asignar las tareas dando prioridad a aquellas que tienen mayor nmero de operaciones que dependen de ellas (operaciones a las cuales preceden).

Asignar las tareas dando prioridad a las que consumen mayor tiempo de realizacin (mayor tiempo estndar).

Asignar las tareas dando prioridad a las que tienen mayor posicin ponderada (tiempo que se perdera en la lnea si no se realiza la operacin) o algoritmo de Heguelson y Birnie.

Dada la sencillez del ejemplo que se viene desarrollando, no se acudir a

ninguna de estas reglas, slo se utilizar el diagrama de precedencias como

gua. Sobre la misma figura que representa la red, se pueden imaginar las

estaciones de trabajo agrupando operaciones de tal manera que sumen,

como mximo, 2,7 minutos.

Arreglo para estaciones

El arreglo que se muestra en la figura 2, se puede describir de la siguiente

manera: Est constituido por 3 estaciones de trabajo identificadas como I, II y

III, con contenidos de trabajo (o ritmos de trabajo) de 2,5 min, 2,25 min y 2,25

min respectivamente. Observe que las precedencias han sido respetadas.

Esta lnea, de acuerdo con este arreglo, podra trabajar a un ritmo (o tiempo

de ciclo, definido como el tiempo que transcurre entre la fabricacin de dos

unidades sucesivas) de 2,5 min/unid, que es el mayor de los ritmos de sus

estaciones de trabajo. Este ritmo es superior (ms rpido) que el exigido para

cumplir con la demanda de 20 unid/hr, que es el fijado por la base de

equilibraje. De acuerdo con ello, la lnea podra producir ms de 20 unidades

por hora.

las estaciones II y III, por cada unidad de producto que pasa por la lnea,

tienen 0,25 minutos de ocio; son en total 0,50 minutos de ocio en la lnea,

que representan una medida del desequilibrio que existe en este arreglo.

Matemticamente, esto se expresa de la siguiente manera:

. Arreglo de la lnea para tres estaciones de trabajo mostrando el ocio en las

estaciones II y III

CONCLUSION

Las lneas de produccin y de ensamblaje son elementos necesarios de

conocer para todo ingeniero mecanico, a pesar de que la estimacin de su

equilibraje no es el rol que el cumplir, tener ese conocimiento le permitir en

muchos casos considerar estos factores como la productividad y la eficiencia

en los clculos de diseos.

La distribucin en lnea (por producto o lnea dedicada) es un arreglo o

disposicin espacial de los equipos y puestos de trabajo en general que,

desde el punto de vista econmico, se justifica cuando el volumen de

produccin es elevado (produccin en masa), ya se trate de un solo artculo

o de varios con poca diferencia entre ellos.

Bsicamente existen unos parmetros fundamentales a seguir para

realizar el balanceo de una lnea de produccin:

Redefinir algunas tareas, bien para dividirlas y realizarlas en

estaciones de trabajo diferentes, o bien para combinarlas y realizarlas

en una misma estacin.

Utilizar estaciones de trabajo paralelas.

Utilizar un trabajador ms rpido en aquellas estaciones que pudieran

ser cuellos de botella o estar ligeramente por encima de la base de

equilibraje.

Utilizar tiempo extra en aquellas estaciones que sobrepasen la base

de equilibraje.

Realizar estudios de mtodos que contribuyan a reducir el tiempo de

algunas operaciones.

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