Guía 2 de Ejercicios 2015-1

Diseño de Sistemas de Operaciones en Manufactura Semestre 2015-1

C. Toledo A - Rodrigo Vergara - Oscar Cabrera.

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GUÍA DE EJERCICIOS Nº2

HOJAS DE RUTA – CANTIDAD DE MÁQUINAS (Ref. leer capítulo 4 del Meyers)

1. Se está diseñando la configuración del sistema de operaciones para manufacturar un tipo

escaño de madera, de solo 4 piezas, según el siguiente formato:

Las partes 100 y 400 son similares y corresponden a los soportes o patas (son de una pieza).

La parte 200 es el asiento y la parte 300 es el respaldo.

Este escaño será tarugado y pegado pues se requiere que no tenga clavos o tornillos a la vista.

Otras partes y materiales necesarios:

Tarugos de madera (10 por escaño, se compran)

Cola para pegar (150cc por escaño, se compra)

Barniz (450cc por escaño, se compra)

La manufactura de las partes del escaño se desarrolla en las siguientes condiciones:

Partes 100 y 400: Se fabrican en madera de 5cm de espesor. Su contorno total es de

300cm y la superficie de cada cara es de 3.500cm2. Además de dimensionarlas, estas

partes requieren la perforación de 3 orificios para tarugos de unión con el asiento y

de dos orificios para tarugos de unión con el respaldo.

Parte 200: Se fabrica en madera de 10cm de espesor, es de forma rectangular y sus

dimensiones son 200x50cm. Además de ser dimensionada, esta parte requiere de la

perforación de 2 orificios por extremo para unirlo a los soportes.

Parte 300: Se fabrica en madera de 5cm de espesor, es de forma rectangular y sus

dimensiones son 200x40cm. Además de ser dimensionada, esta parte requiere de la

perforación de 2 orificios por extremo para unirlo a los soportes.

100

400

200

300



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En resumen, todas las partes requieren de los procesos de dimensionado (corte de todo su

contorno), pulido (de toda su superficie, incluidos los cantos), perforado (orificios para

tarugos) y pintado (de toda las superficies, incluidos los cantos).

Las máquinas con los que se contará tienen las siguientes características de proceso:

Máquina Proceso Capacidad de proceso

Sierra Corte de contornos 150cm2 en 10 segundos

Pulidor Pulido de superficies 200cm2 en 5 segundos

Taladro Perforado de orificios 10 segundos por cada orificio

Máquina Pintadora Pintado de superficies 120cm2 en 4 segundos

Con las partes fabricadas se desarrolla el proceso de ensamble, que consiste en armar el

escaño a través de la instalación de tarugos en los orificios previamente perforados, la

aplicación de cola y el prensado del asiento ya armado, donde se asegura que quede bien

pegado. Los tiempos involucrados en estos procesos son los siguientes:

Instalar tarugos, aplicar cola y armar: es un trabajo absolutamente manual donde un

operario arma íntegramente un escaño en 15 minutos.

Prensado para que se seque el pegamento: consiste en dejar el escaño presionado por

10 minutos en prensas artesanales.

Si se desea fabricar un total de 100 escaños por turno de 8 horas, de las que se deben

descontar 30 minutos de colación y otro 5% por ineficiencia. Se le pide que:

a) Desarrolle las Hojas de Ruta para las partes que se fabrican. (adjuntarlas en Excel).

b) Determine el contenido total del trabajo por asiento. R: _____________________

c) Determine el tiempo de ciclo requerido. R: _______________________________

d) Determine la cantidad de máquinas y operarios requeridos en la siguiente tabla:

Máquina/operario Cálculo con decimales Nro.de máquinas/operarios

Sierra __________________ ______________________

Pulidor __________________ ______________________

Taladro __________________ ______________________

Máquina Pintadora __________________ ______________________

Operarios de ensamble __________________ ______________________

Prensas __________________ ______________________

NOTA: Debería estar todo pero si necesita algo adicional haga los supuestos que estime convenientes pero déjelos

explicitados.



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2. Se está diseñando el sistema de operaciones para fabricar una caja fuerte armable, la

cual se entregará como un set de piezas, para que el usuario la arme e instale en su casa. Se ha determinado que esta caja estará constituida por las siguientes partes:

Se fabrican 7 partes de la caja pues, como se indica arriba, el resto se compra:

o Parte 100 y parte 400, son iguales entre sí (55cm x 45cm) y requieren: Corte, pulido de bordes, soldado de bisagra, pintado.

o Parte 200 y parte 300, son iguales entre si (45cm x 45cm) y requieren: Corte, pulido de bordes, soldado de bisagra, pintado.

o Parte 500 (55cm x 45cm) requiere: Corte, pulido de bordes, 5 perforaciones para pernos, soldado de bisagras, pintado.

o Parte 600 (55cm x 45cm con corte interior de 45cm x 35cm) y Parte 700 (el mismo corte interior de 45cm x 35cm). Ambas partes requieren: corte externo de Parte 600, corte interno que será parte700, pulido de bordes de las 2 piezas, soldado de bisagras de las 2 piezas, pintado de ambas piezas.

o La cerradura es instalada en la Parte 700 (puerta) Se trabaja de manera intensiva en mano de obra por lo que los tiempos básicos de fabricación son los siguientes:

o Corte: 60 seg cada 15 cm (incluye manipulación de láminas de metal)

o Pulido: 30 seg cada 10 cm.

o Pintado: 20 seg cada 120 cm2.

Parte 200

(lateral

izquierda)

Parte 300

(lateral

derecha)

Parte 100

(superior)

Parte 400

(inferior)

Parte 500 (fondo)

Parte 600

(base frente)

Parte 700

(puerta)

Otras partes necesarias:

1 Cerradura con clave (se compra)

9 Bisagras (se compran)

Pintura (se compra)

Etiqueta Impresa posterior (se compra)

Etiqueta marca frontal (se compra)

Cerra-

dura



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El armado de la puerta demora 10min incluyendo la colocación de la cerradura y el soldado de las bisagras. Finalmente la caja debe ser probada, se arma, se desarma y se embala para ser enviada a bodega. Esto demora 4 min por caja. Basándose en los ejemplos del Capítulo 4 del Meyers desarrolle lo siguiente:

¿Qué máquinas se necesitan?

¿Qué centros de trabajo manual se necesitan?

¿Cuántas “Hojas de Ruta” hay que desarrollar?

Desarrolle las Hojas de Ruta para las partes, numerando las “operaciones de 10 en 10” (¿Por qué se hace esto y no de 1 en 1?)

Calcule el tiempo estándar de cada paso de fabricación de cada parte.

Calcule el tiempo estándar total de fabricación de cada parte.

Si se trabaja en un turno con un tiempo total efectivo de 12 horas por jornada y se necesita producir 400 cajas al día:

Determine el tiempo de proceso por unidad (por caja).

Determine el número de máquinas y centros de trabajo manuales necesarios en paralelo para que el sistema productivo quede balanceado.

Una vez terminadas, las cajas embaladas son transportadas a la bodega a través de una transportadora automática, donde se palletizan y almacenan. Basándose en Capítulo 11 del Meyers:

¿Cuáles son los equipos recomendados para estas actividades?

¿Qué tipo de almacenamiento recomienda para las cajas?

3. Una PYME dedicada a la elaboración de elementos con aluminio, tales como ventanas,

ventanales y shower doors, entre otros, elabora un tipo de shower door compuesto de

las siguientes partes:



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Otras partes necesarias:

o Ruedas (compradas) o Manillas (compradas) o Unión de silicona (se compra) o Riel para marcos inferior y superior.

Para la manufactura de este shower door se elaboran:

o Parte 100 y 200 (perfil izq./der.): iguales entre sí y sus dimensiones son 160x5 cm. Requieren los procesos de corte del aluminio (*) y pulido de los bordes.

o Parte 300 y 400 (perfiles superior/inferior): sus dimensiones son 80x5 cm. Requieren los procesos de corte y pulido de los bordes.

o Parte 500 (marcos laterales): sus dimensiones son 170x8 cm. Requiere los procesos de corte y pulido de los bordes, y pegado del riel.

o Parte 600 (marcos superior e inferior): sus dimensiones son 170x8cm y requiere los procesos de corte y pulido de los bordes.

o Parte 700 (vidrio): requiere los procesos de corte y pulido de los bordes, y sus dimensiones son 158x78 cm.

(*) El aluminio se compra por láminas, por lo que requieren corte a lo largo y ancho.

Luego de fabricadas estas partes pasan al proceso de ensamble de las puertas donde son

ensamblados vidrios, perfiles, manillas y riel. Este proceso lo puede realizar 1 operario en

Parte 700

(vidrio) Parte 200

(perfil derecho)

Parte 100 (perfil

izquierdo)

Parte 500 (marcos Laterales) Parte 600 (marcos inferiores)

Parte 400 (perfil

inferior)

Parte 300 (perfil

superior)



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25 minutos. Recuerde que son 2 puertas y un solo marco, que no es ensamblado hasta la

colocación del shower door en terreno.

Las velocidades de los procesos son:

o Corte aluminio: 40 cm en 10 seg. o Pulido aluminio: 40 cm en 5 seg. o Corte vidrio: 35 cm en 10 seg. o Pulido vidrio: 40 cm en 8 seg.

Se desea fabricar un total de 70 unidades por turno, y éste dura 8 horas, con 30 minutos de

colación y un 95% de eficiencia.

¿Cuál es el tiempo de proceso por unidad (shower door completo)?

¿Qué máquinas se necesitarán?

¿Qué centros de trabajo se necesitarán? ¿Cómo estarán conformados en términos de máquinas, hombres y mobiliario?

Desarrolle las Hojas de Ruta necesarias.

(Suponga los datos faltantes).

EJERCICIOS PUNTUALES DE DISEÑO

4. (Ref. Meyers) Un problema interesante es determinar la velocidad de un dispositivo

según la cantidad de trabajo que debe realizar..

Las siguientes partes se pintarán en un sistema de transportador elevado:

a) Determine la velocidad del transportador si los ganchos tienen una separación de 2

pies y se trabaja con una eficiencia de 95% en turnos de 8 horas menos 30 minutos

para colación.

b) La velocidad del transportador también determina el tamaño del horno de secado,

si las partes necesitan 10 minutos a 300ºC, ¿qué tamaño deberá tener el horno si

tiene forma de U?

Nº de parte Partes por gancho Cantidad a pintar

15 2 100

20 3 600

201 5 2.500

32 1 200

20 5 1.000

10 2 300



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5. (Ref. Meyers) Se está diseñando una cinta transportadora para llevar a bodega varios tipos

de productos finales, que llegan en cajas desde tres líneas de producción diferentes que

convergen a la cinta. El movimiento por turno está reflejado en la siguiente tabla:

Los turnos tienen 9 horas de trabajo efectivo.

Responda:

a) Suponiendo que se puede ubicar sólo una caja a la vez en la cinta y que no queda

espacio entre una caja y otra ¿Cuál es la velocidad mínima de la cinta en metros por

minuto?

b) ¿Cuál será la velocidad mínima de la cinta si se deja una separación promedio de

20cm entre cajas?

c) ¿Cuál será la velocidad en la situación b) si las cajas de la línea 2 se pueden ubicar

encima cualquiera de las de la línea 3?

6. (Ref. Meyers) La línea de embotellamiento de vidrio de Coca Cola Talca tiene

problemas de constantes caídas de los envases de 237 y 350cc. Un técnico de Sidel

les especifica que para el correcto funcionamiento de las cintas de transporte, se debe

seguir la siguiente fórmula para regular su velocidad:

Donde: = diámetro de la base de las botellas (m);

para: 237cc = 0,05min y para 350cc = 0,06min

Indique la velocidad óptima de las cintas de transporte para ambos formatos de modo que

se obtenga una producción de 60.000 unidades de 237cc y 62.500 unidades de 350cc., en

un turno de 4 horas con un cuarto de hora de colación, 99% de eficiencia del trabajo y la

misma cantidad horas de producción para ambos.

Tipo de Caja OrigenDimensión relevante

(largo en cm)

Número de cajas por

turno

A Desde Línea 1 50 4.500

B Desde Línea 2 30 5.600

C Desde Línea 3 65 7.800

botella

botellasV

min



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7. Se tienen los siguientes estándares de tiempo, en piezas por hora, extraídos de las

hojas de ruta de fabricación de un repuesto para máquina chancadora en una industria

de metales.

Calcule el número de equipos de cada tipo, que serán necesarios para cumplir con una producción de 1.800 repuestos por turno, sabiendo que cada turno tiene 7,35 horas efectivas.

Calcule el tiempo de ocio resultante para cada tipo de equipo.

8. (Ref. Slack) El administrador de un packing se encuentra diseñando una nueva línea

para la selección y embalaje de pomáceas. De acuerdo a las cosechas estimadas, la

línea deberá ser capaz de procesar una cantidad de 2.500 bines semanales. La planta

estará operativa dos turnos diarios de ocho horas cada uno, con 90% de tiempo real de

trabajo, seis días a la semana.

a. ¿Cuál deberá ser el tiempo de ciclo de la línea?

b. Si se determina que el número total de etapas requerido en la línea es de cinco,

¿Cuál es contenido total del trabajo?

c. Si la proporción de tiempo ocioso es quince por ciento, ¿cuál es el tiempo ocioso de

cada ciclo?

Sugerencia: Trabaje los tiempos en minutos.

9. (Ref Meyers, p.57) Se tiene una empresa que fabrica 5 productos según los parámetros

que se indican en la tabla. Se pide que complete la tabla y calcule el número de empleados requeridos.

Equipo \ Pieza Muela Piñón Manto Cono

Partes por unidad 3 1 2 1

Hornos 886 600 912 651

Vertedoras 523 730 879 846

Pulidoras 916 729 863 676

Hornos de templado y piscina 627 638 662 845

Máquina de prueba 932 587 631 781

Grúa 886 600 912 651



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Cómo podría cambiar el cálculo si se conocieran los tiempos estándar de cada actividad de fabricación de cada producto.

EJERCICIOS DE DISEÑO DE LÍNEAS ORDENADAS POR PRODUCTO

10. (Ref. Slack y Krajewski) Tomando la siguiente línea de producción, en la que los

elementos de trabajo A a H deben de ser llevados a cabo en orden alfabético:

Centro de trabajo 1 2 3 4 5 6

Elementos de trabajo A ; B C D ; E F G H

Tiempo de los elementos (min) 2 ; 1,5 1 2 ; 2 3 2,5 3

a) Identificar la operación cuello de botella.

b) ¿Cuál es el tiempo mínimo de ciclo?

c) Suponiendo un día de trabajo de 8 horas, ¿cuál es la máxima producción diaria? (suponga 30minutos de colación y 90% de eficiencia).

d) Si la línea emplea un trabajador por estación, ¿cuántas son las horas de inactividad diariamente (tiempo ocioso)? ¿Cuántas son las horas de tiempo productivo?

e) Calcular la eficiencia de la línea.

11. Siguiendo la metodología de balance de líneas descrita en el capítulo 4 del libro

referenciado, Balancee la línea de ensamble siguiente para que produzca 1.500

unidades por turno de ocho horas, con 40 minutos de colación y un 90% de

rendimiento. Además, estime la eficiencia.

Número de operación Tiempo estándar

ProductoMinutos por

unidad

Unidades a

fabricar por día

Minutos requeridos

al 100%

% real de

tiempo

Minutos reales

requeridos

A 35 450 82

B 25 180 84

C 40 330 85

D 50 250 81

E 20 560 78

Cálculo

Redondeo

Total minutos

Total horas

Número de empleados si su jornada laboral es de 8

horas al día



10

1 0,390

2 0,235

3 0,700

4 1,000

5 0,240

6 0,490

12. Los siguientes datos, corresponden a una línea de ensamble de bicicletas. Balancéela,

con un tiempo del proceso dado, o valor R, de 0,562 minutos. ¿Cuál es la eficiencia

de la línea?

Número de operación Tiempo estándar

1 0,521

2 0,910

3 0,153

4 0,101

5 0,649

13. Analice la siguiente línea de producción que posee siete etapas definidas, en la que los

elementos de trabajo A a J se deben desarrollar secuencialmente.

Etapa 1 2 3 4 5 6 7

Elementos de trabajo A B ; C D E ; F G H ; I J

Tiempo de los elementos (min) 5,5 3 ; 3 5 2,9 ; 2,7 6,2 3,5 ; 2,6 5,8

Número de Operarios por etapa 3 4 2 3 3 5 6

Si se sabe que el tiempo de ciclo es 7 minutos y que un día de trabajo es de 10 horas, con

50 minutos de colación y 85% de eficiencia:

a) ¿Cuánta es la producción por turno?

b) ¿Cuál es la proporción de tiempo ocioso por ciclo?

c) ¿Cuántas horas hombre ociosas habrá por turno?

14. Se están estudiando el proyecto de instalar una nueva planta de Toyota, donde se

ensamblará un nuevo tipo de auto híbrido, más económico que el modelo Prius.

Los ingenieros industriales han hecho un primer esquema de diseño del sistema de

operaciones para fabricar el auto, determinando que se necesitan 255 procesos

claramente distinguibles y que será posible agruparlos en 100 etapas (el cálculo directo

les daba en realidad 99,5 etapas).



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Si se desea que la planta produzca 1 auto cada 40 segundos, trabajando en turnos de 8

horas con un 99% de eficiencia.

a) Cuántos autos se fabricarán por turno.

b) Cuál será el contenido total del trabajo por cada auto (cuánto se demora la fabricación

de cada unidad).

c) ¿Qué habría que hacer si uno de los 255 procesos demora más de 40 segundos, por

ejemplo que demore 100 segundos?

EJERCICIOS DE DISEÑO DE LÍNEAS ORDENADAS POR PROCESOS O CÉLULAS

Ref: cap. 8 Krajewski

15. El departamento de ingeniería de una universidad de Chile tiene debe asignar nuevas oficinas

a 6 profesores. La matriz de cercanía aquí ilustrada indica el número de contactos diarios

esperados entre los profesores. Los espacios de oficina disponibles (1-6) para los seis

miembros del profesorado se muestran en la figura. Suponga que todas las oficinas son del

mismo tamaño. La distancia entre las oficinas 1 y 2 (y entre las oficinas 1 y 3) es de una unidad.

Matriz de cercanía

Contactos entre Profesores

Dpto. A B C D E F

A - 4

B - 12 10

C - 2 7

D - 4

E -

F -

a) En virtud de sus posiciones académicas, al profesor A se le debe asignar la oficina 1, al

profesor C la oficina 2, y al profesor D la oficina 6. ¿A qué profesores deberán asignárseles

las oficinas 3, 4 y 5, respectivamente para minimizar la distancia recorrida, suponiendo

desplazamientos rectilíneos?

b) ¿Cuál es la distancia diaria recorrida en el escenario de la solución obtenida?

16. Como ingeniero de la Universidad de Talca se le ha pedido asesoría para distribuir de la mejor

manera las instalaciones de una ensambladora de máquinas de ejercicio. En la siguiente tabla

1 2

3 4

5 6

Figura



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se dan las cantidades a producir semanalmente y los procesos necesarios (en el mismo orden dado) para su ensamblaje:

Bicicletas Escaladores Remadores Elípticas

Cantidades (unidades) 400 200 250 300

Procesos de elaboración A – C –D A – B – D B – E – C B – D – E

Las posibles ubicaciones para los procesos A, B, C, D y E son los cuadrantes I a IV que se muestran en la siguiente figura:

Las áreas sombreadas corresponden a pasillos donde no pueden ubicarse los procesos. Suponga distancias rectilíneas, la distancia entre ubicaciones adyacentes es 10 (ej: I a II), y el ancho del pasillo también es de 10 (ej: de I a IV = 20, de IV a V = 20).

Construya la matriz de viajes entre procesos y determine la ubicación de los procesos que minimice la distancia total ponderada e indique cuál es el valor de esta distancia ponderada.

Matriz de viajes

Dpto. A B C D E

A

B

C

D

E

17. HP es una empresa dedicada a crear distintos artículos relacionados con la

computación. En su planta ubicada en Providence se dedica a la producción de

impresoras. Aquí se fabrican 5 impresoras distintas (Tres multifuncionales con tinta a

chorro y dos láser) que se describen en la siguiente tabla donde A, B, C, D, E, F y G

son las distintas secciones de la Fábrica empleadas para montar las impresoras Ii..

También aparece en la tabla, el número de impresoras fabricadas cada día.

I II III

IV V



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De acuerdo a la información anterior, HP ha planteado tres posibles alternativas en

distribución en la planta.

Desarrolle la matriz de viajes y determine cuál es la mejor alternativa de configuración,

sabiendo que la distancia entre dos departamentos es de 10m si son adyacentes y 16m si se

encuentran en diagonal.

18. El flujo de materiales a través de 7 departamentos se muestra en la siguiente tabla:

1 2 3 4 5 6 7

1 30 15 13 10 10 6 2 20 15 10 10 6 3 30 20 20 6 4 30 10 6 5 30 10 6 30

7

Tipo de

ImpresoraSecuencia de Fabricación

Nº de impresoras

fabricadas al día

I1A --> B --> E --> F --> G 60

I2A --> D --> F --> G 30

I3A --> B --> C --> D --> F --> G 120

I4A --> B --> D --> F --> G 30

I5A --C --> D --> F --> G 90

A B E A C C A

D C D B D B

F G F E F E

G G

(Alt Y)(Alt X) (Alt Z)



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Suponiendo que la dirección del flujo de materiales es importante, en este caso fluye de fila a

columna, construya un diagrama de relaciones, hoja de trabajo, diagrama adimensional de

bloques y una distribución sugerida, dado que cada departamento es del mismo tamaño.

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Profs.: Carlos Toledo A. Rodrigo Vergara.

Ayudante: Oscar Cabrera V.

Abril de 2013

Guía 2 de Ejercicios 2015-1

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