Balance de lineas

USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I BALANCE DE LINEAS
_____________________________
1
Balance de Líneas de
Producción
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 al
producto

_____________________________
4
Balance de líneas de producción
El problema de balance de líneas de
producción consiste en distribuir físicamente
las tareas o procesos individuales entre
estaciones o celdas de trabajo, con el
objetivo (idealmente) de que cada estación
de trabajo nunca esté ociosa.
Se genera en organizaciones orientadas al
producto.
Dispuesta para fabricar un producto específico.

_____________________________
5
Problema de balance de líneas de
producción
Asignar tareas individuales a estaciones de
trabajo tal que se optimice una cierta medida de
desempeño definida para tal fin.
Existe un balance perfecto en una línea de
producción, cuando todas sus estaciones de
trabajo tienen la misma cantidad de labor y el
producto fluye sin retrasos.

_____________________________
6
Objetivos
Su objetivo es minimizar el desbalance en
la línea de fabricación o ensamblaje:
Balancear la salida de cada estación de
trabajo
Reducir los desequilibrios entre máquinas o
personal, al tiempo que se obtiene la
producción deseada de la línea.

_____________________________
7
Objetivos
Crear un flujo suave y continuo sobre la línea
de producción.
Mínimo de tiempo ocioso entre cada estación.
Maximizar la eficacia.
Minimizar el número de las estaciones de
trabajo.

_____________________________
8
Ejemplo de balance de líneas
Una industria desea estructurar una línea de
ensamblaje para producir un determinado producto,
requeriendo para ello, la realización de 10 tareas.
Tarea Tiempo (segs) 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 -

_____________________________
9
Ejemplo
Tareas y su precedencia
Tareas u Operaciones

_____________________________
10
Ejemplo
Distribución posible Estaciones
de Trabajo

_____________________________
11
Ejemplo
Distribución posible
120 segs.
88 segs.
66 segs.

_____________________________
12
Ejemplo
Las estaciones de trabajo
Trabajan en paralelo
Al mismo tiempo se efectúan tareas en
cada estación de trabajo
La idea es que las estaciones de
trabajo se pasen el producto en
proceso “in step”
todas a la vez
en el mismo momento

_____________________________
13
Ejemplo
WS1 le pasa a WS2
WS2 le pasa a WS3
WS3 le pasa a la próxima etapa en el proceso
WS1 WS2 WS3
120 segs. 88 segs.66 segs.
Ninguna estación de trabajo puede pasar el
producto hasta que la siguiente halla terminado
su proceso (esté libre) (estrategia just-in time)

_____________________________
14
Ejemplo
En la solución planteada, la línea de
ensamblaje termina un producto cada
120 segs.
El sistema progresa a la velocidad de la
estación de trabajo más lenta.

_____________________________
15
Ejemplo
Distribución con 6 estaciones de trabajo a fin de
tener 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 de
producción
Asignación de n procesos a k estaciones de trabajo,
minimizando el tiempo muerto (ocioso) sujeto a
restricciones de precedencia y tecnológicas.
Se requiere asignar los n procesos o tareas
necesarias para la elaboración de un cierto producto
en k estaciones de trabajo.
k = número de estaciones de trabajo
n = número de procesos y tareas
nk ≤

_____________________________
17
El tiempo de ciclo
El tiempo de ciclo, c, es el tiempo que permanece
cada 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 procesamiento
del producto.
Cada vez que se cumple el tiempo de ciclo, cada
estación debe pasar el producto en proceso a la
siguiente estación.

_____________________________
18
El tiempo de ciclo
Ejemplo:
Se desean producir 1.000 unidades por turno de
trabajo
V = 1000 unidades/turno
con una disponibilidad de 480 minutos por turno
d = 480 minutos/turno
El ciclo de la línea será
c = d / V = 480 minutos/turno / 1000 unidades/turno
c = 0,48 minutos/unidades

_____________________________
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 requerimos
45 unidades por hora
(c=3600/45 = 80 segs/unidad)

_____________________________
20
El tiempo muerto
El tiempo muerto, TM, es la medida de
desempeño utilizada en un problema de
balance de líneas de producción.
∑=
−=
n
i
itkcTM
1
it
∑=
=
n
i
it tT
1
es el tiempo estándar de elaboración del proceso o
tarea i , determinado por las técnicas de medición
del trabajo
i = 1,2,...,n
es el tiempo estándar total de trabajo para
terminar una unidad del producto, si
-cada tarea o proceso se realiza secuencialmente
-sin tiempos de espera entre las tareas

_____________________________
21
Ejemplo
En el ejemplo anterior:
Tiempo de ciclo deseado
Suponga d = 3600 segundos/hora
V = 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 tT
1
= 40 +50 + 55 + 55 +44 +30 = 274 segs.
∑=
−=
n
i
itkcTM
1
TM = 6x60 -274 = 360 - 274 = 86 segs.

_____________________________
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 - EC
Es el porcentaje de la mano de obra ociosa
RB = 86 / 360 x 100 = 23,89%
Idealmente debe ser 0%
∑=
n
i
it
1

_____________________________
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 mínimo
c
t
k
n
i
i
t
∑=
= 1
∑=
−=
n
i
itkcTM
1

_____________________________
24
Métodos de resolución
Métodos exactos
Programación dinámica
Programación entera
Teoría de redes
Métodos heurísticos
Presentan problemas
en cuanto al tamaño
del problema a
resolver
Ayudan a dar una
respuesta adecuada
a problemas de
mayor dimensión

_____________________________
25
Proceso normal de un equilibrado
de la línea de ensamblaje
Calcular el tiempo de ciclo requerido dividiendo el tiempo
productivo o disponible diario o por turno (d) entre las
unidades de demanda diaria o por turno (o tasa de
producción) (V).
Calcular el número mínimo teórico de estaciones de
trabajo. Esto es, la duración total de las tareas dividida por
el tiempo de ciclo.
Equilibrar la línea, asignando tareas de montaje
específicas a cada estación de trabajo.
V
d
c =
c
t
c
T
k
n
i
i
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 en
la misma estación o por el contrario, no pueden realizarse en la
misma 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).

_____________________________
27
Operarios
En cuanto al Número de Operarios,
Trabajadores u Obreros
Conviene que todas las operaciones de una
misma estación tengan asignado el mismo
número de obreros.
Si no es así, se presentarán problemas de
inactividad.
Supondremos, que el número de
trabajadores en cada puesto de cada
estación de trabajo Oi es el mismo para
cada operación.

_____________________________
28
Casos de Problemas
Ciclo es mayor que
los tiempos estándar
Ciclo es menor que
los tiempos estándar
Problemas Mixtos
itc >
itc <
División del Trabajo
Concentración del Trabajo
División del Trabajo
Concentración del Trabajo

_____________________________
29
Ciclo es mayor que los tiempos estándar
Con división del Trabajo
Supone 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
.274segstT
i
it == ∑

_____________________________
30
Ciclo mayor que los tiempos estándar
y división del trabajo
%67,45
600
274
6010
274
====
xkc
T
E t
40 segs
30 segs
36 segs
25 segs
50 segs
20 segs
10 segs
30 segs
14 segs
19 segs
.274segstT
i
it == ∑
Si k = 10 y c = 60 segs/unid.
%33,54%67,45%100 =−=RB
Medidas de Eficiencia

_____________________________
31
40 segs
30 segs
36 segs
25 segs
50 segs
20 segs
10 segs
30 segs
14 segs
19 segs
E = 45,67% y RB = 54,33%
Resulta en extremo
ANTIECONOMICO
Concentración
Mínima del Trabajo
Buscar combinaciones de
operaciones cuyos ti sumen
c o menos

_____________________________
32
Combinación de operaciones cuyos ti
sumen c o menos
Distribución con 6 estaciones de trabajo a fin de tener al
menos un producto cada 60 segs.
274== ∑i
it tT
40 segs.
50 segs.
55 segs.
55 segs.
44 segs.
30 segs. Si k = 6 y c = 60
%11,76
606
274
===
xkc
T
E t
%89,23=RB

_____________________________
33
Heurísticas de distribución física que pueden utilizarse para asignar
tareas en un equilibrado de línea de ensamblaje
Tiempo de tarea más largo. Elegir la tarea que tenga
el tiempo más largo.
Más tareas siguientes. Elegir la tarea que tenga más
tareas siguientes.
Mayor peso en secuencia. Elegir la tarea que,
sumando los tiempos de las tareas siguientes, tenga
mayor peso.
Tiempo de tarea más corto. Elegir la tarea que tenga
el tiempo más corto.
Menor número de tareas siguientes. Elegir la tarea
que tenga el menor número de tareas siguientes.

_____________________________
34
Ejemplo: relaciones de precedencia
Considere nueve tareas cuya relación de
precedencia se ilustra en la figura y se
cuantifica en la tabla siguiente:
| 3 | | |
| | | |
1 | 4 | 5 | 7 | 8
| | | |
2 | | 6 | | 9
| | | |
| | | |
I | II | III | IV | V
| | | |

_____________________________
35
Tiempo de procesamiento
Tarea Tiempo de procesamiento ( )
1 5
2 3
3 6
4 8
5 10
6 7
7 1
8 5
9 3
it
)(maxit←
48
9
1
=∑=i
it

_____________________________
36
Valores máximos y mínimos para c
El ciclo c se calcula empíricamente, su valor
oscila entre una cota inferior y una cota superior.
∑=
=≤≤=
9
1
)( 4810
i
imaxi tct
c
t
k i
i∑=
=
9
1
El número de estaciones de trabajo, debe ser
un número entero.

_____________________________
37
Se estiman alternativas de valor de c
c puede tomar cuatro valores diferentes de
modo que la relación resulte un número entero
3248 4
9
1
×==∑=i
it
48324
1 =×=c
24323
2 =×=c
12322
3 =×=c
1624
4 ==c
1
48
48
1
9
1
1 ===
∑=
c
t
k i
i
2
24
48
2
9
1
2 ===
∑=
c
t
k i
i
4
12
48
3
9
1
3 ===
∑=
c
t
k i
i
3
16
48
4
9
1
4 ===
∑=
c
t
k i
i
estaciones
de trabajo

_____________________________
38
Se selecciona el valor de c y con ese valor se
construye la siguiente tabla
Seleccionando c=16
it )( parcialt
i
i∑ )(acumuladot
i
i∑Orden de
precedencia
Tarea
I 1 5
2 3 8 8
II 3 6
4 8 14 22
III 5 10
6 7 17 39
IV 7 1 1 40
V 8 5
9 3 8 48

_____________________________
39
Se asignan tareas a las estaciones
de trabajo
Se asignan trabajos a la estación 1 hasta encontrar en la
columna que corresponde a la primera fila
mayor o igual a c = 16 (ocurre en la cuarta fila con un
valor 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 el
valor de .
Se busca en el grupo II si cualquier combinación de
procesos proporciona 8 unidades de tiempo. Esto ocurre
con 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

_____________________________
40
Asignación de tareas a la estación 1
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 22
sin III 5 10
asignación 6 7 17 39
IV 7 1 1 40
V 8 5
9 3 8 48

_____________________________
41
Se sigue el mismo procedimiento para el
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 la
estación 3 estará integrada por los procesos 6,7,8 y 9.
E = 48/(3x16) = 100%

_____________________________
42
Estaciones de trabajo para c=16
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

_____________________________
43
y concentración del trabajo
%33,91
300
274
606
274
====
xkc
T
E t
40 segs
30 segs
36 segs
25 segs
50 segs
20 segs
10 segs
30 segs
14 segs
19 segs
.274segstT
i
it == ∑
Si c = 60 segs/unid.
%67,8%33,91%100 =−=RB
Con concentración máxima del trabajo
Todas las operaciones se asignan a una sola estación
Se requieren varios puestos de
trabajo:
Se tendría una sola estación con
5 puestos de trabajo, cada uno
realizaría las 10 operaciones.
puestos
c
t
p i
i
i 556,4
60
274
====
∑

_____________________________
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 número
diferente de trabajadores para su realización.
Por restricciones tecnológicas, algunas operaciones no se
pueden realizar en el mismo lugar de las demás.
Conduce a una duplicidad innecesaria de equipos, cuando las
operaciones no son todas manuales.
La variedad excesiva del trabajo puede reducir la
productividad de la mano de obra.

_____________________________
45
Ciclo menor que los tiempos estándar
La secuencia de realización de las operaciones no
interfiere en la solución del problema.
Se deben tener en cuenta las restricciones
tecnológicas.
itc <

_____________________________
46
Requerimientos de producción
1
53
2
8
4
7
6
0,82
1,68
1,10 2,69
0,67
0,86
1,87
0,80
6
4
V = 1000 unidades/turno
d = 480 minutos/turno
El ciclo de la línea será
c = d / V = 480 / 1000 unid/turno
c = 0,48 minutos/unidades

_____________________________
47
Cálculos
1. Puestos de trabajo por
operación
2. Tiempo Asignado por
operación
3. Eficiencia de la línea
c
t
p i
iteorico
=
)( teóricoreal ii priorEnteroSupep =
cpt reali ia =
∑
∑
=
i
ia
i
ii
ot
ot
E
i

_____________________________
48
Cálculos
4. Ciclo individual por tarea
5. Ciclo mínimo
6. Volumen máximo de
producción por turno
reali
i
i
p
t
c =
{ }icoCicloMínimc max' ==
{ }ic
d
imoVolumenMáxV
max
' ==

_____________________________
49
Cálculos
Eficiencia del Ciclo Mínimo
7. Tiempos asignados del ciclo mínimo
8. Eficiencia
'' cpt 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%
ti
x Oi
tai
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
Añadimos
restricciones
tecnológicas
Las operaciones 1,
2 y 3 se unen en la
misma estación.
Igual con las
operaciones 4 y 6.
Las operaciones 1,
2 y 3 se unen en
una sola operación.
Igual con las
operaciones 4 y 6.
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

_____________________________
54
ti
x Oi
tai
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%

_____________________________
55
Problemas Mixtos
Resolver el siguiente problema:
Operación Precedencia ti
Oi
1 - 0.25 1
2 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 1
9 4, 6, 8 0.18 1
10 9 0.80 2
Total 2.12 -
Por restricciones
tecnológicas, las
siguientes operaciones
deben realizarse en la
misma estación:
1, 2, 5
3, 6, 7
4, 8, 9
Suponga un c = 0,45

_____________________________
56
Problemas Mixtos
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

_____________________________
57
Problemas Mixtos
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%

Balance de lineas

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (13)

Similar a Balance de lineas

Similar a Balance de lineas (20)

Balance de lineas