Balance de Lineas

5/11/2018 Balance de Lineas - slidepdf.com

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USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I BALANCE DE LINEAS

_____________________________

1

Balance de Líneas deProducción

PS 4161 Gestión de la Producción I




_____________________________

2

Contenido

Equilibrado de la línea de producción

Línea de fabricación

Línea de ensamblaje




_____________________________

3

Objetivos de aprendizaje

Cuando haya completado este capítulo, debe

ser capaz de:

Describir o explicar:

Cómo equilibrar el flujo de producción en

una instalación repetitiva u orientada alproducto


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4

Balance de líneas de producción

El problema de balance de líneas de

producción consiste en distribuir físicamentelas tareas o procesos individuales entreestaciones o celdas de trabajo, con el

objetivo (idealmente) de que cada estaciónde trabajo nunca esté ociosa.

Se genera en organizaciones orientadas alproducto.

Dispuesta para fabricar un producto específico.



_____________________________

5

Problema de balance de líneas deproducción

Asignar tareas individuales a estaciones detrabajo tal que se optimice una cierta medida dedesempeño definida para tal fin.

Existe un balance perfecto en una línea de

producción, cuando todas sus estaciones detrabajo tienen la misma cantidad de labor y elproducto fluye sin retrasos.



_____________________________

6

Objetivos

Su objetivo es minimizar el desbalance en

la línea de fabricación o ensamblaje:

Balancear la salida de cada estación detrabajo

Reducir los desequilibrios entre máquinas opersonal, al tiempo que se obtiene la

producción deseada de la línea.



_____________________________

7

Objetivos

Crear un flujo suave y continuo sobre la líneade producción.

Mínimo de tiempo ocioso entre cada estación.

Maximizar la eficacia.

Minimizar el número de las estaciones detrabajo.



_____________________________

8

Ejemplo de balance de líneas

Una industria desea estructurar una línea deensamblaje para producir un determinado producto,requeriendo para ello, la realización de 10 tareas.

Tarea Tiempo (segs) Tarea Predecesora1 40 2,3

2 30 4,5

3 50 6,74 36 8

5 20 8

6 25 97 19 9

8 10 10

9 14 1010 30 -



_____________________________

9

Ejemplo

Tareas y su precedencia

Tareas u Operaciones



_____________________________

10

Ejemplo

Distribución posible Estacionesde Trabajo



_____________________________

11

Ejemplo

Distribución posible

120 segs.

88 segs.

66 segs.



_____________________________

12

Ejemplo

Las estaciones de trabajoTrabajan en paraleloAl mismo tiempo se efectúan tareas en

cada estación de trabajo

La idea es que las estaciones detrabajo se pasen el producto en

proceso “in step” todas a la vezen el mismo momento



_____________________________

13

Ejemplo

WS1 le pasa a WS2

WS2 le pasa a WS3WS3 le pasa a la próxima etapa en el proceso

WS1 WS2 WS3120 segs. 88 segs.66 segs.

Ninguna estación de trabajo puede pasar elproducto hasta que la siguiente halla terminado

su proceso (esté libre) (estrategia just-in time)

Ej l



_____________________________

14

Ejemplo

En la solución planteada, la línea deensamblaje termina un producto cada

120 segs.

El sistema progresa a la velocidad de laestación de trabajo más lenta.

Ej l



_____________________________

15

Ejemplo

Distribución con 6 estaciones de trabajo a fin detener al menos un producto cada 60 segs.

40 segs.

50 segs.

55 segs.55 segs.

44 segs.

30 segs.




_____________________________

16

Problema de balance de líneas deproducción

Asignación de n procesos a k estaciones de trabajo,

minimizando el tiempo muerto (ocioso) sujeto arestricciones de precedencia y tecnológicas.

Se requiere asignar los n procesos o tareasnecesarias para la elaboración de un cierto productoen k estaciones de trabajo.

k = número de estaciones de trabajo n = número de procesos y tareas

nk ≤

El ti d i l




_____________________________

17

El tiempo de ciclo

El tiempo de ciclo , c , es el tiempo que permanececada pieza o producto en proceso en cada estación.

Tiempo de producción disponible por turno (d)

c = -----------------------------------------------------------------------------------Demanda por turno o Tasa de producción por turno o

Volumen de producción deseado por turno (V)

Es el tiempo que marca la velocidad de procesamientodel producto.

Cada vez que se cumple el tiempo de ciclo, cadaestación debe pasar el producto en proceso a la

siguiente estación.

El tiempo de ciclo




_____________________________

18

El tiempo de ciclo

Ejemplo:

Se desean producir 1.000 unidades por turno detrabajo

V = 1000 unidades/turnocon una disponibilidad de 480 minutos por turno

d = 480 minutos/turno

El ciclo de la línea serác = d / V = 480 minutos/turno / 1000 unidades/turno

c = 0,48 minutos/unidades

Tiempo de ciclo




_____________________________

19

Tiempo de ciclo

c= Tiempo/unidad de producto.Es un dato dado previamente.No tiene sentido establecer una distribución

de estaciones para producir, por ejemplo:90 unidades cada hora(c=3600/90 = 40 segs/unidad)

si sólo requerimos45 unidades por hora

(c=3600/45 = 80 segs/unidad)

El tiempo muerto




_____________________________

20

El tiempo muerto

El tiempo muerto , TM , es la medida dedesempeño utilizada en un problema de

balance de líneas de producción.∑=

−=n

i

it kcTM 1

it

∑=

=n

i

it t T 1

es el tiempo estándar de elaboración del proceso otarea i , determinado por las técnicas de medicióndel trabajo

i = 1,2,...,n

es el tiempo estándar total de trabajo paraterminar una unidad del producto, si

-cada tarea o proceso se realiza secuencialmente-sin tiempos de espera entre las tareas

Ejemplo




_____________________________

21

Ejemplo

En el ejemplo anterior: Tiempo de ciclo deseado

Suponga d = 3600 segundos/horaV = 60 unidades/hora

c = 3600 segs/hr / 60 unid/hr = 3600/60 = 60 segs./unidad

No. de estaciones de trabajo k = 6 estaciones kc=60x6=360 sgs.

∑=

=n

i

it t T 1

= 40 +50 + 55 + 55 +44 +30 = 274 segs.

∑=

−=n

i

it kcTM 1

TM = 6x60 -274 = 360 - 274 = 86 segs.

Medidas de eficiencia




_____________________________

22

Medidas de eficiencia

Eficacia (Eficiencia) del ciclo = / kc x 100

Es el porcentaje real de utilización de la mano de obra empleada en la línea.También se llama “Tasa de Utilización” (“Utilization Rate”)

EC = 274 / 360 x 100 = 76,11%Idealmente debe ser 100%

Retraso del balance = TM / kc x 100 = 1 - ECEs el porcentaje de la mano de obra ociosa

RB = 86 / 360 x 100 = 23,89%

Idealmente debe ser 0%

∑=

n

i

it 1

Minimización del tiempo muerto




_____________________________

23

Minimización del tiempo muerto

Minimizar TM es equivalente a minimizar k

Si TM = 0, entonces,el número de estaciones teórico es

Para tener un retraso mínimoc

t k

n

i

i

t ∑== 1

∑=−=

n

i

it kcTM 1

Métodos de resolución




_____________________________

24

Métodos de resolución

Métodos exactosProgramación dinámicaProgramación entera

Teoría de redes

Métodos heurísticos

Presentan problemasen cuanto al tamañodel problema a

resolver

Ayudan a dar unarespuesta adecuadaa problemas demayor dimensión

Proceso normal de un equilibradod l lí d bl j




_____________________________

25

Proceso normal de un equilibradode la línea de ensamblaje

Calcular el tiempo de ciclo requerido dividiendo el tiempoproductivo o disponible diario o por turno (d ) entre lasunidades de demanda diaria o por turno (o tasa deproducción) (V ).

Calcular el número mínimo teórico de estaciones detrabajo. Esto es, la duración total de las tareas dividida porel tiempo de ciclo.

Equilibrar la línea, asignando tareas de montajeespecíficas a cada estación de trabajo.

V

d c =

c

t

c

T k

n

ii

t t

∑=== 1

min




_____________________________

26

Pasos del equilibrado de la línea de ensamblaje

1. Identificar una lista maestra de tareas u operaciones.2. Estimar la secuencia, considerando las restricciones:

1. De secuencia de realización de las operaciones.2. Tecnológicas, en cuanto a qué operaciones deben realizarse enla misma estación o por el contrario, no pueden realizarse en lamisma estación.

3. Operarios: Nro. de trabajadores requeridos por operación (Oi )3. Dibujar el diagrama de precedencia.4. Calcular los tiempos de las tareas.

5. Calcular el tiempo del ciclo.6. Calcular el número de estaciones de trabajo.7. Asignar las tareas.

8. Calcular la eficacia u eficiencia.9. Estimar el retraso en el balance (inactividad).

Operarios




_____________________________

27

Operarios

En cuanto al Número de Operarios,Trabajadores u ObrerosConviene que todas las operaciones de una

misma estación tengan asignado el mismonúmero de obreros.

Si no es así, se presentarán problemas deinactividad.

Supondremos, que el número detrabajadores en cada puesto de cadaestación de trabajo Oi es el mismo para

cada operación.

Casos de Problemas




_____________________________

28

Casos de Problemas

Ciclo es mayor que

los tiempos estándar

Ciclo es menor quelos tiempos estándar

Problemas Mixtos

it c >

it c <

División del Trabajo

Concentración del Trabajo

División del Trabajo

Concentración del Trabajo

Ciclo es mayor que los tiempos estándar




_____________________________

29

y q p

Con división del TrabajoSupone una operación por cada estación

40 segs

30 segs

36 segs

25 segs

50 segs

20 segs

10 segs

30 segs

14 segs

19 segs

.274 segst T i

it ==∑

Ciclo mayor que los tiempos estándary división del trabajo




_____________________________

30

y división del trabajo

%67,45600

274

6010

274 ==== xkc

T E t

40 segs

30 segs36 segs

25 segs

50 segs

20 segs

10 segs

30 segs

14 segs

19 segs

.274 segst T i

it ==∑

Si k = 10 y c = 60 segs/unid.

%33,54%67,45%100 =−= RB

Medidas de Eficiencia

Ciclo mayor que los tiempos estándar




_____________________________

31

y q py división del trabajo

40 segs

30 segs36 segs

25 segs

50 segs

20 segs

10 segs

30 segs

14 segs

19 segs

E = 45,67% y RB = 54,33%


Resulta en extremoANTIECONOMICO

ConcentraciónMínima del Trabajo

Buscar combinaciones deoperaciones cuyos ti sumen

c o menos

Combinación de operaciones cuyos tisumen c o menos




_____________________________

32

sumen c o menos

Distribución con 6 estaciones de trabajo a fin de tener almenos un producto cada 60 segs.

274==∑i

it t T

40 segs.

50 segs.

55 segs.

55 segs.

44 segs.

30 segs. Si k = 6 y c = 60

%11,76606

274 === xkc

T E t

%89,23= RB

Heurísticas de distribución física que pueden utilizarse para asignar




_____________________________

33

tareas en un equilibrado de línea de ensamblaje

Tiempo de tarea más largo. Elegir la tarea que tengael tiempo más largo.

Más tareas siguientes. Elegir la tarea que tenga mástareas siguientes.

Mayor peso en secuencia. Elegir la tarea que,

sumando los tiempos de las tareas siguientes, tengamayor peso. Tiempo de tarea más corto. Elegir la tarea que tenga

el tiempo más corto.

Menor número de tareas siguientes. Elegir la tareaque tenga el menor número de tareas siguientes.

Ejemplo: relaciones de precedencia




_____________________________

34

Considere nueve tareas cuya relación de

precedencia se ilustra en la figura y secuantifica en la tabla siguiente:| 3 | | |

| | | |1 | 4 | 5 | 7 | 8| | | |

2 | | 6 | | 9| | | || | | |

I | II | III | IV | V| | | |

Tiempo de procesamiento




_____________________________

35

Tarea Tiempo de procesamiento ( )1 52 33 64 85 106 77 18 59 3

it

)(maxit ←

489

1

=∑=i

it

Valores máximos y mínimos para c




_____________________________

36

El ciclo c se calcula empíricamente, su valor

oscila entre una cota inferior y una cota superior.

∑=

=≤≤=9

1

)( 4810

i

imaxi t ct

c

t

k i

i∑==

9

1

El número de estaciones de trabajo, debe ser

un número entero.

Se estiman alternativas de valor de c




_____________________________

37

c puede tomar cuatro valores diferentes demodo que la relación resulte un número entero

3248 4

9

1

×==∑=i

it

48324

1 =×=c

2432

3

2 =×=c1232

2

3=×=c

162

4

4 ==c

148

48

1

9

1

1 === ∑=c

t k i

i

224

48

2

9

1

2 ===∑=

c

t k i

i

412

48

3

9

1

3 ===∑=

c

t

k i

i

316

48

4

9

1

4=== ∑=

c

t k i

i

estaciones

de trabajo

e se ecc ona e va or e c y con ese va or seconstruye la siguiente tabla




_____________________________

38

construye la siguiente tablaSeleccionando c=16

it )( parcialt

i

i∑ )(acumuladot i

i∑Orden de precedencia

Tarea

I 1 52 3 8 8

II 3 6

4 8 14 22

III 5 10

6 7 17 39IV 7 1 1 40

V 8 5

9 3 8 48

Se asignan tareas a las estaciones




_____________________________

39

de trabajo

Se asignan trabajos a la estación 1 hasta encontrar en lacolumna que corresponde a la primera fila

mayor o igual a c = 16 (ocurre en la cuarta fila con unvalor de 22 e incluye las relaciones de precedencia I y II).

Se asignan los procesos del grupo I (que requieren 8

unidades de tiempo) a la estación 1, lo que reduce elvalor de .

Se busca en el grupo II si cualquier combinación de

procesos proporciona 8 unidades de tiempo. Esto ocurrecon el proceso 4. Se asigna el proceso 4 a la estación 1. Ahora el valor de c es nulo para la estación 1. No se

deben asignar más procesos a esta estación.

)(acumuladot

i

i∑

8816 =−=c

Asignación de tareas a la estación 1




_____________________________

40

Seleccionando c=16

it )( parcialt

i

i∑ .)(acumt i

i∑Estación k Orden de precedencia

Tarea

I 1 5

1 2 3 8 8

II 4 8 8 16

II 3 6 6 22sin III 5 10

asignación 6 7 17 39

IV 7 1 1 40

V 8 5

9 3 8 48

Se sigue el mismo procedimiento para el




_____________________________

41

resto de las estaciones

De manera análoga, para la estación 2 se utiliza un ciclo c = 16 unidades. Al revisar la tabla, concluimos que el

proceso 3 debe asignarse a la estación 2. El ciclo se reduce a . Buscando en el grupo III, se

concluye que el proceso 5 se puede asignar a la estación

2. c = 0. No se asignan más procesos a la estación 2.

Repitiendo el mismo procedimiento, se obtiene que laestación 3 estará integrada por los procesos 6,7,8 y 9.

E = 48/(3x16) = 100%

Estaciones de trabajo para c=16




_____________________________

42

Asignación de 3 estaciones de trabajo

| 3 | | || | | |

1 | 4 | 5 | 7 | 8

| | | |2 | | 6 | | 9

| | | |

| | | |I | II | III | IV | V

| | | |

Estación 1 Estación 2 Estación 3

Ciclo mayor que los tiempos estándary concentración del trabajo




_____________________________

43

%33,91300

274

606

274====

xkc

T E t

40 segs

30 segs36 segs

25 segs

50 segs

20 segs

10 segs

30 segs

14 segs

19 segs

.274 segst T i

it ==∑Si c = 60 segs/unid.

%67,8%33,91%100 =−= RB


Con concentración máxima del trabajoTodas las operaciones se asignan a una sola estación

Se requieren varios puestos de

trabajo:

Se tendría una sola estación con5 puestos de trabajo, cada unorealizaría las 10 operaciones.

puestos

c

t

p i

i

i 556,4

60

274====

∑

Ciclo mayor que los tiempos estándary concentración del trabajo




_____________________________

44

Con concentración máxima del trabajo Todas las operaciones se asignan a una sola estación

En la teoría, la concentración máxima es superior. En la práctica, no es posible, por cuanto:

Resulta antieconómica si cada operación requiriera un númerodiferente de trabajadores para su realización.

Por restricciones tecnológicas, algunas operaciones no sepueden realizar en el mismo lugar de las demás.

Conduce a una duplicidad innecesaria de equipos, cuando lasoperaciones no son todas manuales. La variedad excesiva del trabajo puede reducir la

productividad de la mano de obra.

Ciclo menor que los tiempos estándar




_____________________________

45

La secuencia de realización de las operaciones nointerfiere en la solución del problema.

Se deben tener en cuenta las restriccionestecnológicas.

it c <

Ciclo menor que los tiempos estándary división del trabajo




_____________________________

46

Requerimientos de producción

1

53

2

8

47

60,82

1,68

1,10 2,69

0,67

0,86

1,87

0,80

6

4

V = 1000 unidades/turnod = 480 minutos/turnoEl ciclo de la línea será

c = d / V = 480 / 1000 unid/turno

c = 0,48 minutos/unidades





_____________________________

47

Cálculos1. Puestos de trabajo por

operación

2. Tiempo Asignado poroperación

3. Eficiencia de la línea

c

t

pi

iteorico =

)(teóricoreal ii prior EnteroSupe p =

c pt reali ia =

∑

∑=

iia

i

ii

ot

ot

E

i





_____________________________

48

Cálculos4. Ciclo individual por tarea

5. Ciclo mínimo

6. Volumen máximo deproducción por turno

reali

ii

pt c =

{ }icoCicloMínimc max' ==

{ }icd

imoVolumenMáxV max'==





_____________________________

49

Cálculos Eficiencia del Ciclo Mínimo

7. Tiempos asignados del ciclo mínimo

8. Eficiencia

'' c pt reali ia =

( )

∑

∑=

i

ia

i

ii

ot

ot

E

i)'(

'





_____________________________

50

Operación Precedencia ti

Oi

piteórico

pireal

tai

ci

t´ai

1 - 0.82 1 1.71 2 0.96 0.410 0.94

2 1 1.10 1 2.29 3 1.44 0.367 1.40

3 1 1.68 1 3.50 4 1.92 0.420 1.87

4 2 2.69 2 5.60 6 2.88 0.448 2.81

5 3 0.67 1 1.40 2 0.96 0.335 0.94

6 4, 5 0.86 2 1.79 2 0.96 0.430 0.94

7 6 1.87 1 3.90 4 1.92 0.468 1.87

8 6 0.80 1 1.67 2 0.96 0.400 0.94

Total 10.49 10 21.85 25 12.00 - 11.69





_____________________________

51

E = 14,04/15,84 = 88,64%RB = 11,36%

E’ = 14,04/15,4275 = 91,01%RB’ = 8,99%

tix O

itai

x Oi

t'ai

x Oi

1 0.82 0.96 0.935

2 1.1 1.44 1.4025

3 1.68 1.92 1.87

4 5.38 5.76 5.61

5 0.67 0.96 0.935

6 1.72 1.92 1.87

7 1.87 1.92 1.87

8 0.8 0.96 0.935

Total 14.04 15.84 15.4275





_____________________________

52

Añadimosrestriccionestecnológicas

Las operaciones 1,

2 y 3 se unen en lamisma estación.Igual con las

operaciones 4 y 6.

Las operaciones 1,

2 y 3 se unen enuna sola operación.Igual con las

operaciones 4 y 6.

CONCENTRACIÓN DEL TRABAJO

Ciclo menor que los tiempos estándary concentración del trabajo




_____________________________

53

Operación Estación ti Oi piteórico pireal tai ci t´ai

1, 2, 3 I 3.60 1 7.50 8 3.84 0.450 3.74

5 II 0.67 1 1.40 2 0.96 0.335 0.94

4, 6 III 3.55 2 7.40 8 3.84 0.444 3.74

7 IV 1.87 1 3.90 4 1.92 0.468 1.87

8 V 0.80 1 1.67 2 0.96 0.400 0.94

Total 10.49 6 21.85 24 11.52 - 11.22

Ciclo menor que los tiempos estándary concentración del trabajo




_____________________________

54

tix O

itai

x Oi

t'ai

x Oi

1 3.6 3.84 3.74

5 0.67 0.96 0.935

6 7.1 7.68 7.48

7 1.87 1.92 1.87

8 0.8 0.96 0.935

Total 14.04 15.36 14.96

E = 14,04/15,36 = 91,41%RB = 8,59%

E’ = 14,04/14,96 = 93,85%RB’ = 6,15%

Problemas Mixtos




_____________________________

55

Resolver el siguiente problema:

Operación Precedencia ti

Oi

1 - 0.25 12 1 0.12 1

3 1 0.15 1

4 2 0.08 1

5 2 0.07 1

6 5, 7 0.08 1

7 3 0.20 1

8 7 0.19 19 4, 6, 8 0.18 1

10 9 0.80 2

Total 2.12 -

Por restriccionestecnológicas, lassiguientes operacionesdeben realizarse en la

misma estación:1, 2, 53, 6, 74, 8, 9

Suponga un c = 0,45

Problemas Mixtos




_____________________________

56

Operación Estación ti Oi

piteóric

o pireal tai ci t´ai

1, 2, 5 I 0.44 1 0.98 1 0.45 0.440 0.45

3, 6, 7 II 0.43 1 0.96 1 0.45 0.430 0.45

4, 8, 9 III 0.45 1 1.00 1 0.45 0.450 0.45

10 IV 0.80 2 1.78 2 0.90 0.400 0.90

Total 2.12 5 4.71 5 2.25 - 2.25

Problemas Mixtos




_____________________________

57

ti x Oi tai x Oi t'ai x Oi

1 0.44 0.45 0.45

5 0.43 0.45 0.45

6 0.45 0.45 0.45

7 1.6 1.8 1.8

Total 2.92 3.15 3.15

E = E’ = 2,92/3,25 = 92,70%RB = RB’ = 7,30%

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