Capítulo 18. Líneas de Capítulo 18. Líneas de Transferencia y Sistemas Transferencia y Sistemas

de Manufactura de Manufactura Automatizados similaresAutomatizados similares

Rafael MiyarRafael MiyarArturo LozanoArturo Lozano

Ricardo ValenzuelaRicardo Valenzuela

Abril 30, 2004Abril 30, 2004

Sistemas de Manufactura Sistemas de Manufactura AutomatizadosAutomatizados

Son utilizados para la producción Son utilizados para la producción masiva de partes que requieren de masiva de partes que requieren de varias operacionesvarias operaciones

Cada operación se realiza en una Cada operación se realiza en una estación de trabajoestación de trabajo

Las estaciones están integradas por Las estaciones están integradas por un sistema de transporte que un sistema de transporte que comunica a cada estación de trabajo comunica a cada estación de trabajo para formar una cadena de para formar una cadena de producción automatizada.producción automatizada.

Sistemas de Manufactura Sistemas de Manufactura AutomatizadosAutomatizados

Procesos comunes utilizados en estas Procesos comunes utilizados en estas cadenas de producción son:cadenas de producción son:– PerforarPerforar– TaladrarTaladrar– CortarCortar– Ensamblar Ensamblar – SoldarSoldar– InspeccionarInspeccionar– EtcéteraEtcétera

Sistemas de Manufactura Sistemas de Manufactura AutomatizadosAutomatizados

Requiere de una inversión de capital Requiere de una inversión de capital significativasignificativa

Condiciones para que el uso sea apropiado:Condiciones para que el uso sea apropiado:– Alta demanda del producto. Altas cantidades de la Alta demanda del producto. Altas cantidades de la

producciónproducción– Diseño del producto estable. Los cambios Diseño del producto estable. Los cambios

frecuentes del diseño son difíciles de hacer frente frecuentes del diseño son difíciles de hacer frente encendido a una cadena de producción encendido a una cadena de producción automatizadaautomatizada

– Vida del producto largo. Por lo menos varios años Vida del producto largo. Por lo menos varios años en la mayoría de los casosen la mayoría de los casos

– Operaciones múltiples. Se realizan en el producto Operaciones múltiples. Se realizan en el producto durante su fabricación durante su fabricación

Líneas de Producción Líneas de Producción AutomatizadasAutomatizadas

Varias estaciones de trabajo ligadas Varias estaciones de trabajo ligadas entre sí, por un sistema de trabajo el entre sí, por un sistema de trabajo el cual consiste en mover partes o cual consiste en mover partes o piezas de una estación a otra.piezas de una estación a otra.

Una pieza entra por un extremo de la Una pieza entra por un extremo de la línea, el proceso se va realizando línea, el proceso se va realizando secuencialmente conforme la pieza secuencialmente conforme la pieza va pasando de una estación a otra.va pasando de una estación a otra.

Líneas de Producción Líneas de Producción AutomatizadasAutomatizadas

Una línea puede tener estaciones Una línea puede tener estaciones de inspección para revisar la de inspección para revisar la calidad de la pieza.calidad de la pieza.

Se puede poner una estación de Se puede poner una estación de trabajo manual para realizar trabajo manual para realizar ciertas operaciones que sean ciertas operaciones que sean difíciles o poco económicas de difíciles o poco económicas de automatizar.automatizar.

Configuración de Sistemas de Configuración de Sistemas de Manufactura AutomatizadaManufactura Automatizada

Existen tres tipos:Existen tres tipos:– En líneaEn línea– En línea divida en SegmentosEn línea divida en Segmentos– RotacionalRotacional

Configuración de Sistemas de Configuración de Sistemas de Manufactura Automatizados : Manufactura Automatizados :

En líneaEn línea– Arreglo de estaciones de trabajo en línea recta Arreglo de estaciones de trabajo en línea recta – Esta configuración es común para trabajar Esta configuración es común para trabajar

objetos grandes, como motores y todos sus objetos grandes, como motores y todos sus componentes, transmisiones, etc.componentes, transmisiones, etc.

– Estas piezas requieren una gran cantidad de Estas piezas requieren una gran cantidad de operaciones, es por eso que una cadena de operaciones, es por eso que una cadena de producción con muchas estaciones es producción con muchas estaciones es necesaria. necesaria.

Configuración de Sistemas de Configuración de Sistemas de Manufactura Automatizados: Manufactura Automatizados: En línea Divida en SegmentosEn línea Divida en Segmentos

– Consiste en dos o mas secciones de Consiste en dos o mas secciones de configuraciones en línea para realizar la configuraciones en línea para realizar la transferencia transferencia

– Generalmente son perpendiculares los Generalmente son perpendiculares los segmentos (en forma de L, U, cuadrada, segmentos (en forma de L, U, cuadrada, etc.)etc.)

– Razones para la utilización de este tipo de Razones para la utilización de este tipo de configuración:configuración: El espacio disponible puede limitar la longitud El espacio disponible puede limitar la longitud

de la línea de la línea Permite que la reorientación del objeto presente Permite que la reorientación del objeto presente

diversas superficies para trabajar la pieza diversas superficies para trabajar la pieza

Configuración de Sistemas de Configuración de Sistemas de Manufactura Automatizados: Manufactura Automatizados:

RotacionalRotacional- Las estaciones de trabajo están colocadas en Las estaciones de trabajo están colocadas en

forma circular.forma circular.- Las piezas que se van a procesar se coloca sobre Las piezas que se van a procesar se coloca sobre

la mesa, esta gira, haciendo que la pieza se la mesa, esta gira, haciendo que la pieza se coloque en la primera estación, la mesa vuelve coloque en la primera estación, la mesa vuelve girar, haciendo que la pieza llega hasta la girar, haciendo que la pieza llega hasta la segunda estación y así sucesivamente pasa de segunda estación y así sucesivamente pasa de una a otra estación.una a otra estación.

- Estos sistemas se limitan comúnmente a piezas Estos sistemas se limitan comúnmente a piezas más pequeñas y a pocos sitios de trabajo; más pequeñas y a pocos sitios de trabajo;

- El sistema rotatorio implica generalmente menos El sistema rotatorio implica generalmente menos costos de equipo y requiere menos espacio. costos de equipo y requiere menos espacio.

MECANISMOS DE MECANISMOS DE TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA

Mueve las piezas entre las estaciones en la Mueve las piezas entre las estaciones en la cadena de producción cadena de producción

La transferencia sincrónica ha sido la La transferencia sincrónica ha sido la manera tradicional de mover piezas. Sin manera tradicional de mover piezas. Sin embargo, los usos de los sistemas de embargo, los usos de los sistemas de transferencia asincrónicos están transferencia asincrónicos están aumentando porque han mostrado algunas aumentando porque han mostrado algunas ventajas sobre los sincrónicos.ventajas sobre los sincrónicos.– Mayor flexibilidad Mayor flexibilidad – Requieren menos tipos de palletsRequieren menos tipos de pallets– Es más fáciles de cambiar o ampliar el sistema Es más fáciles de cambiar o ampliar el sistema

de producción. de producción.

MECANISMOS DE MECANISMOS DE TRANSFERENCIATRANSFERENCIA

Existen dos tipos de Mecanismos de Existen dos tipos de Mecanismos de Transferencia:Transferencia:

– MECANISMO LINEALMECANISMO LINEAL– MECANISMO ROTACIONALMECANISMO ROTACIONAL

ALMACENES ALMACENES

Es un lugar donde las piezas pueden Es un lugar donde las piezas pueden ser recogidas y ser almacenadas ser recogidas y ser almacenadas temporalmente antes de proceder a temporalmente antes de proceder a la siguiente estación de trabajo.la siguiente estación de trabajo.

Un parámetro muy importante de un Un parámetro muy importante de un almacén es su capacidadalmacén es su capacidad

Puede ser situado entre dos Puede ser situado entre dos estaciones de trabajo adyacentes o estaciones de trabajo adyacentes o en medio dos etapas de trabajo. en medio dos etapas de trabajo.

Razones por las que los almacenes se Razones por las que los almacenes se utilizan en las cadenas de producción utilizan en las cadenas de producción automatizadasautomatizadas– En caso de que haya un fallo en una estación, En caso de que haya un fallo en una estación,

que la otra pueda seguir trabajando, mientras que la otra pueda seguir trabajando, mientras se repara la estación. se repara la estación.

– Tener una reserva de pieza para que se pueda Tener una reserva de pieza para que se pueda alimentar automáticamente a esa estación sin alimentar automáticamente a esa estación sin la necesidad de tener a una persona ahí la necesidad de tener a una persona ahí supervisando la operación. supervisando la operación.

– Para almacenar los productos terminadosPara almacenar los productos terminados– Para permitir que la pieza se seque, se pegue, Para permitir que la pieza se seque, se pegue,

se cure o algún tipo de retraso que pueda se cure o algún tipo de retraso que pueda presentar ésta. presentar ésta.

CONTROL DE LA CADENA DE CONTROL DE LA CADENA DE PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN

Controlar una cadena de producción Controlar una cadena de producción automatizada es complejo debido al automatizada es complejo debido al gran número de actividades gran número de actividades secuénciales y simultáneas que se secuénciales y simultáneas que se deben lograr durante la operación de deben lograr durante la operación de la línea. la línea.

FUNCIONES DE CONTROLFUNCIONES DE CONTROL

Tres funciones de control básico Tres funciones de control básico – Control de la secuencia. Requisito operacional. Control de la secuencia. Requisito operacional.

Para coordinar la secuencia de las acciones del Para coordinar la secuencia de las acciones del sistema de transferencia y de los sitios de sistema de transferencia y de los sitios de trabajo asociadostrabajo asociados

– Supervisión de seguridad. Se asegura de que la Supervisión de seguridad. Se asegura de que la cadena de producción no funcione en cadena de producción no funcione en condiciones inseguras. Toma en cuenta a condiciones inseguras. Toma en cuenta a trabajadores y al equipotrabajadores y al equipo

– Control de calidad. Ciertas cualidades de las Control de calidad. Ciertas cualidades de las piezas se supervisan. Se detectan y rechazan piezas se supervisan. Se detectan y rechazan las unidades defectuosaslas unidades defectuosas

Existen dos funciones de control auxiliar Existen dos funciones de control auxiliar Control instantáneo. Este modo del control Control instantáneo. Este modo del control

para la línea inmediatamente cuando se para la línea inmediatamente cuando se detecta un defecto o un malfuncionamiento. detecta un defecto o un malfuncionamiento. Esta reacción a un problema es la más Esta reacción a un problema es la más simple, la más confiable, y la más fácil de simple, la más confiable, y la más fácil de poner en ejecución. poner en ejecución.

Control De la Memoria. Se diseña para que Control De la Memoria. Se diseña para que la línea siga funcionando. Si existe una falla la línea siga funcionando. Si existe una falla en cierta pieza, el programa manda una en cierta pieza, el programa manda una señal para que no se le haga ningún tipo de señal para que no se le haga ningún tipo de trabajo en las siguientes estaciones de trabajo en las siguientes estaciones de trabajo, hasta que llegue al final de la líneatrabajo, hasta que llegue al final de la línea

AplicacionesAplicaciones de Líneas de de Líneas de Producción AutomatizadasProducción Automatizadas

Aplicadas tanto en operación de Aplicadas tanto en operación de procesos como en ensamblesprocesos como en ensambles

El maquinado es una de las aplicaciones El maquinado es una de las aplicaciones de procesos mas comunesde procesos mas comunes

Otros procesos de líneas de produccion Otros procesos de líneas de produccion automatizadas son el formado y cortado automatizadas son el formado y cortado de metales, operación de molinos de de metales, operación de molinos de rolado, soldadura de autopartes, entre rolado, soldadura de autopartes, entre otrosotros

Sistemas de maquinadoSistemas de maquinado

Líneas de Transferencia: Líneas de Transferencia:

Las estaciones de trabajo que Las estaciones de trabajo que hacen trabajo de maquinado hacen trabajo de maquinado pueden ser acomodadas en una pueden ser acomodadas en una configuración “en línea” o “en configuración “en línea” o “en línea segmentada”. Las piezas de línea segmentada”. Las piezas de estas estaciones se mueven estas estaciones se mueven entre estaciones por mecanismos entre estaciones por mecanismos de transferencia, como un de transferencia, como un sistema de vigas caminadoras. sistema de vigas caminadoras. (foto)(foto)

Este sistema de líneas de Este sistema de líneas de transferencia es el mas transferencia es el mas automatizado y productivo en automatizado y productivo en términos de el número de términos de el número de operaciones que pueden realizar. operaciones que pueden realizar. Es también el sistema mas caro. Es también el sistema mas caro.

... Líneas de Transferencia... Líneas de Transferencia

Las líneas de transferencia pueden incluir varias Las líneas de transferencia pueden incluir varias estaciones de trabajo, pero la confiabilidad del sistema estaciones de trabajo, pero la confiabilidad del sistema baja cuando el número de estaciones aumenta. baja cuando el número de estaciones aumenta.

En los últimos años, las líneas de transferencia han En los últimos años, las líneas de transferencia han sido diseñadas para facilitar el cambio de producto y sido diseñadas para facilitar el cambio de producto y permitir que se produzcan diferentes partes en la permitir que se produzcan diferentes partes en la misma línea.misma línea.

Las estaciones de trabajo en estas líneas consisten en Las estaciones de trabajo en estas líneas consisten en una combinación de herramientas fijas y maquinas una combinación de herramientas fijas y maquinas CNC, para que las diferencias en los productos puedan CNC, para que las diferencias en los productos puedan ser realizadas por las estaciones de CNC, mientras las ser realizadas por las estaciones de CNC, mientras las operaciones comunes son realizadas por estaciones operaciones comunes son realizadas por estaciones con herramientas fijas.con herramientas fijas.

Máquinas de Transferencia RotatoriaMáquinas de Transferencia Rotatoria

Consiste en una mesa circular, donde se Consiste en una mesa circular, donde se encuentran las partes que serán procesadas, y encuentran las partes que serán procesadas, y alrededor de la mesa se encuentran cabezas de alrededor de la mesa se encuentran cabezas de trabajo estacionariastrabajo estacionarias

Mesa de transferencia rotatoria

Entrada de partes

Accesorio para localización de partes

Salida de partes

Unidades horizontales

Máquinas de Transferencia RotatoriaMáquinas de Transferencia Rotatoria

Este tipo de máquinas tienen dos variaciones: Este tipo de máquinas tienen dos variaciones:

Máquina de Columna Central:Máquina de Columna Central: es considerada es considerada como una máquina de alta producción que hace como una máquina de alta producción que hace un eficiente uso de espacio.un eficiente uso de espacio.

Máquina trunnion (o de muñón):Máquina trunnion (o de muñón): son son adecuadas para la producción de piezas adecuadas para la producción de piezas pequeñaspequeñas

Consideraciones del Diseño de SistemasConsideraciones del Diseño de Sistemas

En la mayoría de las compañías que usan líneas de En la mayoría de las compañías que usan líneas de producción automatizada, el diseño del sistema es producción automatizada, el diseño del sistema es encargado a un productor de máquinas encargado a un productor de máquinas especializado en este tipo de equipo. El cliente especializado en este tipo de equipo. El cliente entrega dibujos del diseño de las partes a entrega dibujos del diseño de las partes a maquinar y la tasa de producción requerida de la maquinar y la tasa de producción requerida de la línea que las producirá. Las líneas de transferencia línea que las producirá. Las líneas de transferencia construidas usando este enfoque son conocidas construidas usando este enfoque son conocidas como como líneas de producción por unidad. líneas de producción por unidad.

Otro enfoque de diseño de una línea automatizada Otro enfoque de diseño de una línea automatizada es el de usar herramientas estándar de máquinas, es el de usar herramientas estándar de máquinas, y conectarlas con dispositivos estándar de manejo y conectarlas con dispositivos estándar de manejo de materiales. El término de materiales. El término línea de acoplamientolínea de acoplamiento es usado en este tipo de construccion.es usado en este tipo de construccion.

... ... Consideraciones del Diseño de SistemasConsideraciones del Diseño de Sistemas

Comúnmente una compañia prefiere desarrollar una línea Comúnmente una compañia prefiere desarrollar una línea de acoplamiento en vez de una línea de producción por de acoplamiento en vez de una línea de producción por unidad debido a que puede usar equipo existente en la unidad debido a que puede usar equipo existente en la planta. Esto significa una instalación de línea mas rápida y planta. Esto significa una instalación de línea mas rápida y un menor costo, ya que las herramientas utilizadas son un menor costo, ya que las herramientas utilizadas son estándar y pueden ser reutilizadas cuando la corrida de estándar y pueden ser reutilizadas cuando la corrida de producción termina. producción termina.

Análisis de Líneas de Análisis de Líneas de Transferencia sin Almacén Transferencia sin Almacén

InternoInterno En el análisis de líneas de producción automatizada, En el análisis de líneas de producción automatizada,

existen dos áreas problemáticas: (1) Tecnología de existen dos áreas problemáticas: (1) Tecnología de procesos y (2) Tecnología de sistemas.procesos y (2) Tecnología de sistemas.

Tecnología de Procesos:Tecnología de Procesos: conocimiento de teoría y conocimiento de teoría y principios de los procesos de manufactura usados en la principios de los procesos de manufactura usados en la línea de producción. línea de producción.

El proceso de maquinado incluye la metalurgia y El proceso de maquinado incluye la metalurgia y manufacturabilidad del material de trabajo, la propia manufacturabilidad del material de trabajo, la propia aplicación de herramientas de corte, control de chip, aplicación de herramientas de corte, control de chip, economías de maquinado, vibraciones de herramientas, y economías de maquinado, vibraciones de herramientas, y otros problemas mas. otros problemas mas.

El uso de esta tecnología permite que cada estación de El uso de esta tecnología permite que cada estación de trabajo sea diseñada para operar cerca de su máximo trabajo sea diseñada para operar cerca de su máximo rendimiento.rendimiento.

Tecnología de SistemasTecnología de Sistemas

Existen dos aspectos importantes de esta área: Existen dos aspectos importantes de esta área:

Problema de balanceo de líneas:Problema de balanceo de líneas: el trabajo el trabajo total de una línea automatizada debe ser total de una línea automatizada debe ser dividida lo mas parejo posible entre todas dividida lo mas parejo posible entre todas estaciones. estaciones.

Ciertas operaciones deben ser realizadas antes Ciertas operaciones deben ser realizadas antes que otras, y los tiempos son determinados por que otras, y los tiempos son determinados por el tiempo de ciclo requerido para completar la el tiempo de ciclo requerido para completar la operación de una estación. operación de una estación.

Es mas difícil hacer un balanceo de líneas en un Es mas difícil hacer un balanceo de líneas en un ensamble manual, que en uno automatizado.ensamble manual, que en uno automatizado.

Problema de DependenciaProblema de Dependencia

En sistemas altamente complejos como una línea de En sistemas altamente complejos como una línea de producción automatizada, una falla en cualquier producción automatizada, una falla en cualquier componente puede detener todo el sistema. componente puede detener todo el sistema.

Terminología Básica y Medidas Terminología Básica y Medidas de Rendimientode Rendimiento

Se asume lo siguiente acerca de la operación de Se asume lo siguiente acerca de la operación de líneas de transferencia y máquinas rotatorias:líneas de transferencia y máquinas rotatorias:

1.1. Las estaciones de trabajo realizan operaciones de Las estaciones de trabajo realizan operaciones de procesos tales como maquinado, no ensamblajeprocesos tales como maquinado, no ensamblaje

2.2. Los tiempos de procesamiento son constantes, Los tiempos de procesamiento son constantes, pero no necesariamente igualespero no necesariamente iguales

3.3. La transferencia de partes es sincronizada La transferencia de partes es sincronizada

4.4. No hay intermediarios de almacenaje interno No hay intermediarios de almacenaje interno

Tiempo de ciclo ideal Tiempo de ciclo ideal TcTc

En la operación de una línea de producción automatizada, las En la operación de una línea de producción automatizada, las partes introducidas a la primer estacion de trabajo son procesadas partes introducidas a la primer estacion de trabajo son procesadas y transportadas en intervalos regulares a las siguientes y transportadas en intervalos regulares a las siguientes estaciones. Este intervalo define el tiempo de ciclo ideal estaciones. Este intervalo define el tiempo de ciclo ideal TcTc de la de la línea de producción. línea de producción. TcTc es el tiempo de procesamiento para la es el tiempo de procesamiento para la estación mas lenta en la línea mas el tiempo de transferencia:estación mas lenta en la línea mas el tiempo de transferencia:

TcTc = Max { = Max {TsiTsi} + } + TrTr

Donde:Donde: TcTc = tiempo de ciclo ideal en la línea (min) = tiempo de ciclo ideal en la línea (min) TsiTsi = tiempo de procesamiento en la estación = tiempo de procesamiento en la estación ii (min) (min) TrTr = tiempo de reposición, llamado tiempo de transferencia (min) = tiempo de reposición, llamado tiempo de transferencia (min)

Se usa Max{Se usa Max{TsiTsi} porque este tiempo de servicio debe esperar a la } porque este tiempo de servicio debe esperar a la estación mas lenta. Por lo tanto, las otras estaciones tendrán estación mas lenta. Por lo tanto, las otras estaciones tendrán tiempo de ocio. tiempo de ocio.

Razones comunes para tiempos muertos en Razones comunes para tiempos muertos en línea automatizada de producciónlínea automatizada de producción

En la operación de una línea de transferencia, En la operación de una línea de transferencia, interrupciones no planeadas y paros programados interrupciones no planeadas y paros programados causan tiempo muerto en la línea. Algunas causan tiempo muerto en la línea. Algunas razones comunes para estos tiempos muertos son razones comunes para estos tiempos muertos son los siguientes:los siguientes:

Fallas de herramientas en estaciones de trabajoFallas de herramientas en estaciones de trabajo Ajustes de herramientas en estaciones de trabajoAjustes de herramientas en estaciones de trabajo Cambios programados de herramientasCambios programados de herramientas Malfuncionamiento eléctricoMalfuncionamiento eléctrico Falla mecánica en la estación de trabajoFalla mecánica en la estación de trabajo Falla mecánica en el sistema de transferenciaFalla mecánica en el sistema de transferencia Stockout de unidades de trabajoStockout de unidades de trabajo Espacio insuficiente para partes completadasEspacio insuficiente para partes completadas Mantenimiento preventivo en la líneaMantenimiento preventivo en la línea Descansos del trabajadorDescansos del trabajador

Tiempo Promedio Actual de ProducciónTiempo Promedio Actual de Producción

Estos tiempos muertos causan que el tiempo de ciclo de Estos tiempos muertos causan que el tiempo de ciclo de producción promedio de la línea sea mas largo que el producción promedio de la línea sea mas largo que el tiempo de ciclo ideal. Podemos formular la expresión del tiempo de ciclo ideal. Podemos formular la expresión del tiempo promedio actual de producción tiempo promedio actual de producción TpTp de la siguiente de la siguiente manera:manera:

TpTp = = TcTc + + FTdFTdDonde:Donde:

FF = frecuencia de tiempo muerto (paros de línea/ciclo) = frecuencia de tiempo muerto (paros de línea/ciclo) TdTd = tiempo muerto por paro de línea (min) = tiempo muerto por paro de línea (min)

El tiempo muerto El tiempo muerto TdTd incluye el tiempo en el que el equipo incluye el tiempo en el que el equipo de reparación entra en acción, diagnostica el problema, lo de reparación entra en acción, diagnostica el problema, lo arregla y reanuda la línea. arregla y reanuda la línea.

Tasa de producciónTasa de producción

Una importante medida de rendimiento en una línea de Una importante medida de rendimiento en una línea de transferencia automatizada es la tasa de producción, que transferencia automatizada es la tasa de producción, que puede ser formulada como el reciproco de puede ser formulada como el reciproco de TpTp::

RpRp = 1 / = 1 / TpTpDonde:Donde:

RpRp = tasa actual promedio de producción (pc/min) = tasa actual promedio de producción (pc/min) TpTp = tiempo actual promedio de producción (min) = tiempo actual promedio de producción (min)

Es interesante comparar esta tasa con la tasa ideal de Es interesante comparar esta tasa con la tasa ideal de producción:producción:

RcRc = 1 / = 1 / TcTcDonde:Donde:

RcRc = tasa ideal de producción (min) = tasa ideal de producción (min)

Eficiencia de LíneasEficiencia de Líneas

En el contexto de sistemas de producción automatizada, la En el contexto de sistemas de producción automatizada, la eficiencia de línea se refiere a la proporción de tiempo en la eficiencia de línea se refiere a la proporción de tiempo en la línea y es realmente una medida de confiabilidad mas que línea y es realmente una medida de confiabilidad mas que de eficiencia. Sin embargo, ésta es la terminología de las de eficiencia. Sin embargo, ésta es la terminología de las líneas de producción. La eficiencia de línea puede ser líneas de producción. La eficiencia de línea puede ser calculada de la siguiente manera:calculada de la siguiente manera:

EE = = TcTc / / Tp Tp = = TcTc / ( / (TcTc + + FTd)FTd)Donde:Donde:

E = la proporcion de tiempo en la línea de producciónE = la proporcion de tiempo en la línea de producción

Una alternativa para medir el rendimiento es la proporción Una alternativa para medir el rendimiento es la proporción de tiempo de paros en la línea, dada por:de tiempo de paros en la línea, dada por:

D = D = FTdFTd / / TpTp = = FTdFTd / ( / (TcTc + + FTd)FTd)Donde:Donde:

D = la proporción de tiempo de paro en la línea. Es obvio D = la proporción de tiempo de paro en la línea. Es obvio queque

EE + + DD = 1 = 1

Costo por unidad producidaCosto por unidad producida

Una importante medida económica del rendimiento de una línea Una importante medida económica del rendimiento de una línea de producción automatizada es el costo por unidad producida. de producción automatizada es el costo por unidad producida. Este costo de pieza incluye el costo del proceso en la línea, el Este costo de pieza incluye el costo del proceso en la línea, el costo de tiempo en la línea y el costo de cualquier uso de costo de tiempo en la línea y el costo de cualquier uso de herramienta. El costo de pieza puede ser expresado por la suma herramienta. El costo de pieza puede ser expresado por la suma de estos tres factores:de estos tres factores:

CpcCpc = = CmCm + + CoTpCoTp + + CtCt

Donde:Donde: CpcCpc = costo por pieza ($/pieza) = costo por pieza ($/pieza) CmCm = costo del material ($/pieza) = costo del material ($/pieza) CoCo = costo por minuto por operar en la línea ($/min) = costo por minuto por operar en la línea ($/min) TpTp = tiempo promedio de producción por pieza (min/pieza) = tiempo promedio de producción por pieza (min/pieza) CtCt = costo del uso de herramienta por pieza ($/pieza) = costo del uso de herramienta por pieza ($/pieza)

CoCo incluye la asignacion del costo capital del equipo sobre su incluye la asignacion del costo capital del equipo sobre su expectativa de tiempo de servicio, trabajo por operar la línea, expectativa de tiempo de servicio, trabajo por operar la línea, mantenimiento y otros costos relevantes, todos reducidos a un mantenimiento y otros costos relevantes, todos reducidos a un costo por minutocosto por minuto

Ejemplo de Rendimiento de Línea de Ejemplo de Rendimiento de Línea de TransferenciaTransferencia

Se propone que una línea de transferencia de 20 estaciones Se propone que una línea de transferencia de 20 estaciones de trabajo, maquien un componente que actualmente se de trabajo, maquien un componente que actualmente se produce por métodos convencionales. La propuesta produce por métodos convencionales. La propuesta recibida de parte del constructor de herramientas para la recibida de parte del constructor de herramientas para la máquina, indica que la línea operará a una tasa de máquina, indica que la línea operará a una tasa de producción de 50 piezas/hora teniendo una eficiencia del producción de 50 piezas/hora teniendo una eficiencia del 100%. Para líneas de transferencia similares, se estima que 100%. Para líneas de transferencia similares, se estima que todo tipo de interrupciones ocurrirán con una frecuenca F = todo tipo de interrupciones ocurrirán con una frecuenca F = 0.10 interrupciones/ciclo y que el tiempo promedio de paros 0.10 interrupciones/ciclo y que el tiempo promedio de paros de línea será de 8 mins. El primer proceso que se de línea será de 8 mins. El primer proceso que se maquinará en la línea cuesta $3 por pieza. La línea opera a maquinará en la línea cuesta $3 por pieza. La línea opera a un costo de $75/hr. Las 20 herramientas de corte (una un costo de $75/hr. Las 20 herramientas de corte (una herramienta por estación) tienen una duración de 50 piezas herramienta por estación) tienen una duración de 50 piezas cada una, y el costo promedio por pieza es de $2 por filo. cada una, y el costo promedio por pieza es de $2 por filo. De acuerdo a estos datos, calcula (a) tasa de producción, De acuerdo a estos datos, calcula (a) tasa de producción, (b) eficiencia de línea, (c) costo por unidad producida en la (b) eficiencia de línea, (c) costo por unidad producida en la línea.línea.

SoluciónSolución(a)(a) A un 100% de eficiencia, la línea produce 50 piezas/hr. El reciproco de esto nos da el tiempo A un 100% de eficiencia, la línea produce 50 piezas/hr. El reciproco de esto nos da el tiempo

por unidad, o tiempo ideal de ciclo por pieza:por unidad, o tiempo ideal de ciclo por pieza:Tc = 1 / 50 = 0.02 hr/pz = 1.2 minTc = 1 / 50 = 0.02 hr/pz = 1.2 min

El tiempo promedio de producción por pieza está dado por la ecuaciónEl tiempo promedio de producción por pieza está dado por la ecuación Tp = Tc + FTdTp = Tc + FTd

Tp = 1.2 + 0.10(8) = 1.2 + .8 = 2 min/pzTp = 1.2 + 0.10(8) = 1.2 + .8 = 2 min/pz

La tasa de producción es el recíproco de el tiempo de producción por pieza:La tasa de producción es el recíproco de el tiempo de producción por pieza:Tp = 1 / 2 = 0.5 pc/min = Tp = 1 / 2 = 0.5 pc/min = 30 pz/hr30 pz/hr

(b)(b) La eficiencia es el tiempo de ciclo ideal sobre el tiempo de produccion promedio actual: La eficiencia es el tiempo de ciclo ideal sobre el tiempo de produccion promedio actual:E = 1.2 / 2 = 0.60 = E = 1.2 / 2 = 0.60 = 60%60%

(c) (c) Para obtener el costo por pieza producida, necesitamos saber el costo de herramienta por Para obtener el costo por pieza producida, necesitamos saber el costo de herramienta por pieza, que se calcula asi:pieza, que se calcula asi:

Ct = (20 herramientas)($2 / herramienta)(50 piezas) = $0.80 / piezaCt = (20 herramientas)($2 / herramienta)(50 piezas) = $0.80 / pieza

Ahora el costo unitario puede ser calculado por la ecuacion: Ahora el costo unitario puede ser calculado por la ecuacion: Cpc = Cm + CoTp + CtCpc = Cm + CoTp + Ct

La tasa de $75 / hr para operar la línea es equivalente a $1.25 / min.La tasa de $75 / hr para operar la línea es equivalente a $1.25 / min.Cpc = $3.00 + $1.25(2) + $0.80 = Cpc = $3.00 + $1.25(2) + $0.80 = $6.30 / pz$6.30 / pz

Análisis de Paros en Estaciones de Análisis de Paros en Estaciones de TrabajoTrabajo

El tiempo de paros en líneas es asociado con fallas en El tiempo de paros en líneas es asociado con fallas en estaciones de trabajo individuales. Debido a que todas las estaciones de trabajo individuales. Debido a que todas las estaciones de trabajo en una línea de producción estaciones de trabajo en una línea de producción automatizada sin almacenaje interno son automatizada sin almacenaje interno son interdependientes, la falla de una estación causa que toda interdependientes, la falla de una estación causa que toda la línea pare. Cuando una estación de trabajo para, existen la línea pare. Cuando una estación de trabajo para, existen dos posibilidades: el dos posibilidades: el enfoque de límite superiorenfoque de límite superior y el y el enfoque de límite inferiorenfoque de límite inferior. .

Enfoque de Límite SuperiorEnfoque de Límite Superior

Este enfoque nos dice que una falla en una estación de trabajo no tiene Este enfoque nos dice que una falla en una estación de trabajo no tiene ningún efecto en la pieza que se encuentra en esa estación, por lo tanto la ningún efecto en la pieza que se encuentra en esa estación, por lo tanto la pieza permanece en la línea para proceso subsecuente en las siguientes pieza permanece en la línea para proceso subsecuente en las siguientes estaciones. Algunos ejemplos son una falla eléctrica o mecánica menor en estaciones. Algunos ejemplos son una falla eléctrica o mecánica menor en estaciones, ajuste de herramienta, mantenimiento preventivo en estaciones, estaciones, ajuste de herramienta, mantenimiento preventivo en estaciones, etc.etc.

El número esperado de paros de línea por piezas pasando por la línea se El número esperado de paros de línea por piezas pasando por la línea se obtiene sumando las frecuencias obtiene sumando las frecuencias PiPi sobre las sobre las nn estaciones. Debido a que cada estaciones. Debido a que cada una de las una de las nn estaciones está procesando una parte de la pieza cada ciclo, la estaciones está procesando una parte de la pieza cada ciclo, la frecuencia esperada de paros de línea por ciclo es igual a la frecuencia frecuencia esperada de paros de línea por ciclo es igual a la frecuencia esperada de paros de línea por pieza:esperada de paros de línea por pieza: nn

FF = ∑ = ∑ pipiDonde:Donde: ii=1=1

FF = frecuencia esperada de paros de línea por ciclo = frecuencia esperada de paros de línea por ciclo PiPi = frecuencia de interrupciones de estación por ciclo, causando que la línea = frecuencia de interrupciones de estación por ciclo, causando que la línea

parepare NN = número de estaciones de trabajo en la línea = número de estaciones de trabajo en la línea

Si todos los Si todos los PiPi se asumen igual, lo cual no es muy probable, se asumen igual, lo cual no es muy probable,FF = = npnp

donde p1 = p2 = ... = pn = pdonde p1 = p2 = ... = pn = p

Enfoque de Límite InferiorEnfoque de Límite Inferior

Este enfoque nos dice que unaEste enfoque nos dice que una falla de una estación de trabajo falla de una estación de trabajo resulta en un daño a la pieza, y por lo tanto debe ser removida de resulta en un daño a la pieza, y por lo tanto debe ser removida de la línea y no se puede procesar en subsecuentes estaciones. la línea y no se puede procesar en subsecuentes estaciones. Algunos ejemplos de ésto son cuando un taladro se rompe durante Algunos ejemplos de ésto son cuando un taladro se rompe durante el proceso, lo que resulta en un daño a la pieza.el proceso, lo que resulta en un daño a la pieza.

Una manera de determinar la frecuencia de paros de línea por Una manera de determinar la frecuencia de paros de línea por ciclo, tomando nota del hecho que la probabilidad de que una ciclo, tomando nota del hecho que la probabilidad de que una parte pasará por todas las parte pasará por todas las nn estaciones sin ningún paro de línea estaciones sin ningún paro de línea es:es:

ππ(1 – (1 – PiPi))Donde:Donde:

PiPi = la probabilidad de que una pieza de trabajo se atorará en una = la probabilidad de que una pieza de trabajo se atorará en una estación para procesamiento particular estación para procesamiento particular ii

((1-P11-P1) = probabilidad de que la parte no se atorará en la estación ) = probabilidad de que la parte no se atorará en la estación 1 y estará disponible en las siguientes estaciones1 y estará disponible en las siguientes estaciones

...Enfoque de Límite Inferior...Enfoque de Límite Inferior

Por lo tanto, la frecuencia de paros de línea por ciclo esPor lo tanto, la frecuencia de paros de línea por ciclo es

FF = 1 – = 1 – ππ(1 – (1 – PiPi))si todas las probabilidades si todas las probabilidades PiPi son iguales, son iguales, pipi = = pp, entonces:, entonces:

FF = 1 – (1 – = 1 – (1 – pp)^)^nnDado que:Dado que:

FF = frecuencia de paros de línea y una pieza es retirada por = frecuencia de paros de línea y una pieza es retirada por cada paro de línea, entonces la proporción de partes cada paro de línea, entonces la proporción de partes retiradas de la línea es F. Asi mismo, la proporción de partes retiradas de la línea es F. Asi mismo, la proporción de partes producidas es (1 – F). Y la ecuación de tasa de producción es:producidas es (1 – F). Y la ecuación de tasa de producción es:

RapRap = (1 – = (1 – FF) / ) / TpTpDonde:Donde:

RapRap = el promedio actual de tasa de producción de partes = el promedio actual de tasa de producción de partes aceptables de la líneaaceptables de la línea

TpTp = la tasa promedio de ciclo de transferencia de la = la tasa promedio de ciclo de transferencia de la máquinamáquina

RpRp = la tasa promedio de ciclo del sistema = la tasa promedio de ciclo del sistema

Ejemplo de Enfoques de Límite Superior Ejemplo de Enfoques de Límite Superior vs. Límite Inferiorvs. Límite Inferior

Una línea de transferencia de 20 estaciones tiene Una línea de transferencia de 20 estaciones tiene un tiempo ideal de ciclo Tc = 1.2 min. La un tiempo ideal de ciclo Tc = 1.2 min. La probabilidad de interrupciones por ciclo es la probabilidad de interrupciones por ciclo es la misma en todas las estaciones, y p = 0.005 paros misma en todas las estaciones, y p = 0.005 paros / ciclo. Para los enfoques de límite superior e / ciclo. Para los enfoques de límite superior e inferior, determina (a) la frecuencia de paros de inferior, determina (a) la frecuencia de paros de línea por ciclo, (b) el promedio actual de la tasa línea por ciclo, (b) el promedio actual de la tasa de producción, y (c) la eficiencia de línea.de producción, y (c) la eficiencia de línea.

SoluciónSolución

(a)(a) Para el enfoque de límite superior... Para el enfoque de límite superior...

F = 20 (0.005) = F = 20 (0.005) = 0.100.10 paros de línea por ciclo. paros de línea por ciclo.

Para el enfoque de límite inferior...Para el enfoque de límite inferior...

F = 1 – (1 – 0.005)^20 = 1 – 0.9046 = F = 1 – (1 – 0.005)^20 = 1 – 0.9046 = 0.09540.0954 paros de línea por ciclo paros de línea por ciclo

(b)(b) Para el enfoque de límite superior, la tasa de producción la sacamos en el problema Para el enfoque de límite superior, la tasa de producción la sacamos en el problema anterior: anterior:

Tp = 1 / 2 = 0.5 pc/min = Tp = 1 / 2 = 0.5 pc/min = 30 pz/hr30 pz/hr

Para el enfoque de límite inferior, debemos calcular Tp usando el nuevo valor de FPara el enfoque de límite inferior, debemos calcular Tp usando el nuevo valor de F

Tp = 1.2 + 0.0954(0.8) = 1.9631 min.Tp = 1.2 + 0.0954(0.8) = 1.9631 min.

Ahora, usando la ecuación Ahora, usando la ecuación Rap = (1 – F) / Tp,Rap = (1 – F) / Tp, para calcular la tasa de producción tenemos que para calcular la tasa de producción tenemos que

Rap = 0.9046 / 1.9631 = 0.4608 pz/min = Rap = 0.9046 / 1.9631 = 0.4608 pz/min = 27.65 pz/min27.65 pz/min

(c)(c) Para el enfoque de límite superior, la eficiencia de línea fue calculada en el ejemplo Para el enfoque de límite superior, la eficiencia de línea fue calculada en el ejemplo anterior:anterior:

E = 1.2 / 2 = 0.60 = E = 1.2 / 2 = 0.60 = 60%60%

Para el enfoque de límite inferior, tenemos:Para el enfoque de límite inferior, tenemos:

E = 1.2 / 1.9631 = 0.6113 = E = 1.2 / 1.9631 = 0.6113 = 61.13%61.13%

AnAnáálisis de llisis de lííneas de transferencia neas de transferencia con almacenamiento internocon almacenamiento interno

Hay dos razones por la cual una lHay dos razones por la cual una líínea de nea de producciproduccióón automatizada puede ser forzada n automatizada puede ser forzada a parar:a parar:– StarvingStarving: Una estaci: Una estacióón no hace su trabajo ya que n no hace su trabajo ya que

no tiene alguna pieza con que trabajar.no tiene alguna pieza con que trabajar.– BlockingBlocking: Una estaci: Una estacióón no hace su trabajo e n no hace su trabajo e

impide que las subsiguientes trabajen dimpide que las subsiguientes trabajen deebido a bido a que no puede terminar la parte en la que que no puede terminar la parte en la que trabaja. trabaja.

– Un mUn méétodo para mejorar o eliminar estos todo para mejorar o eliminar estos problemas es poniendo centros de problemas es poniendo centros de almacenamiento entre estaciones.almacenamiento entre estaciones.

– Esto hace que cada estaciEsto hace que cada estacióón opere de una n opere de una manera mmanera máás independiente.s independiente.

LLíímites de efectividad de mites de efectividad de almacenamiento internoalmacenamiento interno

Dos casos extremos de efectividad Dos casos extremos de efectividad se pueden observar:se pueden observar:– Con ninguna capacidad de almacenar.Con ninguna capacidad de almacenar.

La lLa líínea actnea actúúa como una sola etapa, a como una sola etapa, cuando una estacicuando una estacióón se para, todas se n se para, todas se detienen. Su eficiencia es detienen. Su eficiencia es

EE00= (T= (Tcc/T/Tcc+FT+FTdd))

– Con infinita capacidad de almacenamiento.Con infinita capacidad de almacenamiento. Zonas de almacenamiento se encuentran entre cada una Zonas de almacenamiento se encuentran entre cada una

de las estaciones.de las estaciones. Si asumimos que cada almacSi asumimos que cada almacéén esta mitad lleno (en otras n esta mitad lleno (en otras

palabras cada almacpalabras cada almacéén tiene una surtido infinito de piezas n tiene una surtido infinito de piezas asasíí como la capacidad infinita de aceptar partes nuevas), como la capacidad infinita de aceptar partes nuevas), entonces cada estacientonces cada estacióón es independiente del resto.n es independiente del resto.

Esto significarEsto significaríía que si alguna estacia que si alguna estacióón fallara, ninguna n fallara, ninguna otra serotra seríía afectada debido a los almacenes.a afectada debido a los almacenes.

EEkk=(T=(Tcc/T/Tcc+F+FkkTTdkdk))

K= significa la etapa especK= significa la etapa especíífica del proceso.fica del proceso. TTcc es la misma para todas las etapas es la misma para todas las etapas F= RazF= Razóón de falla o tiempo muerton de falla o tiempo muerto

Si se pudiera hacer en la prSi se pudiera hacer en la prááctica, entonces la eficiencia ctica, entonces la eficiencia de la lde la líínea sernea seríía limitada por la estacia limitada por la estacióón de cuello de n de cuello de botella.botella.

EE∞∞=Minimum {E=Minimum {Ekk} si el almacenamiento pudiera ser } si el almacenamiento pudiera ser infinito en la prinfinito en la prááctica. Pero en realidad serctica. Pero en realidad seríía a EE00<E<Ebb<E<E∞∞ ya ya que la capacidad de alamcenamiento infinita no es que la capacidad de alamcenamiento infinita no es posible.posible.

Linea de Linea de transferenciatransferencia de 2 de 2 etapasetapas

La lLa líínea de dos etapas es dividida por un centro de almacenamiento de capacidad nea de dos etapas es dividida por un centro de almacenamiento de capacidad bb. . El almacEl almacéén recibe las piezas de la etapa uno y las va guardando hasta que la etapa n recibe las piezas de la etapa uno y las va guardando hasta que la etapa 2 las necesite. T2 las necesite. Tcc es el mismo para las 2 etapas. Asumimos que la distribuci es el mismo para las 2 etapas. Asumimos que la distribucióón de n de tiempo muerto de cada etapa es la misma que la media de tiempo muerto Ttiempo muerto de cada etapa es la misma que la media de tiempo muerto Tdd. Y sus . Y sus eficiencias se van igualando con el tiempo, si no fueran iguales, habreficiencias se van igualando con el tiempo, si no fueran iguales, habríía a starvingstarving o o blockingblocking..

EEbb=E=E00+D’+D’11h(b)Eh(b)E22

EEbb= Eficiencia total de un sistema de dos etapas= Eficiencia total de un sistema de dos etapas con capacidad b.con capacidad b. EEoo= Eficiencia de la misma l= Eficiencia de la misma líínea sin almacenamiento.nea sin almacenamiento. D’D’11h(b)Eh(b)E22=Representa la mejora en eficiencia a causa del almacenamiento con =Representa la mejora en eficiencia a causa del almacenamiento con

capacidad b>0.capacidad b>0.

EE00= T= Tcc/(T/(Tcc+(F+(F11+F+F22)T)Tdd) (Es la misma que anteriormente pero para 2 etapas)) (Es la misma que anteriormente pero para 2 etapas)

D’D’11=F=F11TTdd/(T/(Tcc+(F+(F11+F+F22)T)Td d ProporciProporcióón del tiempo muerto total de la etapa 1.n del tiempo muerto total de la etapa 1.

h(b)=Proporcih(b)=Proporcióón de tiempo muerto de D’1 (cuando etapa 1 esta parada) que puede n de tiempo muerto de D’1 (cuando etapa 1 esta parada) que puede seguir funcionando la etapa dos dentro del lseguir funcionando la etapa dos dentro del líímite de capacidad de almacenaje b.mite de capacidad de almacenaje b.

EE22=Corrige el tiempo ya que se asumi=Corrige el tiempo ya que se asumióó al sacar h(b) que las dos etapas nunca est al sacar h(b) que las dos etapas nunca estáán n detenidas al mismo tiempo (esto es irreal).detenidas al mismo tiempo (esto es irreal).

EE22=T=Tcc/(T/(Tcc+F+F22TTdd))

Si no se tuviera a E2, la ecuaciSi no se tuviera a E2, la ecuacióón tiende a elevar la eficiencia de la ln tiende a elevar la eficiencia de la líínea.nea.

Ecuaciones para Ecuaciones para determinar h(b) determinar h(b)

usando el anusando el anáálisis lisis en cadena de en cadena de

Markov para dos Markov para dos diferentes diferentes

distribuciones de distribuciones de tiempo de falla, tiempo de falla,

asumiendo que las asumiendo que las 2 etapas n2 etapas núúnca nca

estan detenidas al estan detenidas al mismo tiempo.mismo tiempo.

Ejemplo:Ejemplo:

Una línea de transferencia de 20 estaciones esta dividida en 2 etapas de 10 estaciones cada una. El tiempo de ciclo ideal de cada una es Tc=1.2 min. Todas las estaciones en la línea tienen la misma probabilidad de falla, p=0.005. Asumimos que el tiempo muerto es constante cuando ocurre un paro, Td=8 min. Usando el enfoque de límite superior, determina la eficiencia de la línea para las siguientes capacidades de almacenaje: (a) b=0, (b) b=∞, (c) b=10, y (d) b=100.

SoluciSolucióón:n:(a)Una línea de 2 etapas con 20 estaciones y b=0 viene saliendo lo mismo que los ejemplos anteriores.

F=np=20(0.005)=0.10E0= 1.2/(1.2+0.1(8))=0.60

(b) Para b=∞, primero determinamos F:F1=F2=10(0.005)=0.05E∞=E1=E2=1.2/(1.2+0.05(8))=0.75

(c) Para b=10, necesitamos determinar varios términos, de los cuales ya tenemos E0=0.60 de la parte (a) y E2=0.75 de la parte (b)

D’1= 0.05(8)/(1.2+(0.05+0.05(8))=.4/2=0.20

La evaluación de h(b) es de Eq.18.27 para una distribución de constante reparación, de la eq. 18.26,

Td/Tc=8/1.2=6.667. Para b=10, B=1 y L=3.333. Entonces,h(b)=h(10)=(1/(1+1))+3.333(1.2/8)(1/((1+1)(1+2)=0.5+0.0833=0.5833Entonces E10=0.6+0.2(0.5833)(0.75)=0.6+0.0875=0.6875

(d) Para b=100, el único parámetro diferente a (c) es h(b). Para b=100, B=15 y L=0,h(b)=h(100)= 15/(15+1)=0.9375E100=0.6+0.2(0.9375)(0.75)=0.6+0.1406=0.7406