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Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^1
Tema 8
Diseño de los procesos de
producción por producto: el
equilibrado de líneas
Dirección de la Producción
Departamento de Economía y Organización de Empresas
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 2
Índice
- Conceptos y definiciones
- Cálculo del tiempo del ciclo
- Número mínimo de estaciones de trabajo
- Cálculo del tiempo ocioso
- Cálculo de la eficiencia
- Asignación de tareas Agrupación mediante relaciones de precedencia Técnica ordenadora de las posiciones ponderadas (Hegelson y Birnie)
Bibliografía: DOMÍNGUEZ MACHUCA/ ÁLVAREZ GIL/ GARCÍA GONZÁLEZ/RUÍZ JIMÉNEZ: Dirección de Operaciones. Aspectos estratégicos en la producción y los servicios. Mc. Graw-Hill. Interamericana de España, S.A. Madrid, 1994. FERNÁNDEZ SÁNCHEZ/VÁZQUEZ ORDÁS: Dirección de la producción II. Métodos operativos. Civitas, Madrid, 1994
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^3
Equilibrado de puestos de trabajo
En la producción en línea los puestos de trabajo se colocan uno al lado del otro siguiendo el orden de las operaciones y el producto va pasando progresivamente por ellos. Un puesto de trabajo que requiere más tiempo que el resto actúa de freno para los otros que han de esperar que finalice para poder actuar y ello provoca la aparición de tiempo ocioso.
Para evitarlo se utiliza el equilibrado de líneas que consiste en intentar que todas las estaciones de trabajo tengan, aproximadamente, la misma carga de trabajo con el fin de minimizar los tiempos inactivos.
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 4
Definiciones
Elemento de trabajo: Mayor unidad de trabajo que no puede
dividirse entre dos o más operarios sin crear una interferencia
innecesaria entre los mismos.
Puesto de trabajo: Área adyacente a la línea de ensamble, donde
se ejecuta una cantidad dada de trabajo (una operación).
Usualmente está a cargo de un operario, aunque puede estar
ocupado por más de uno.
Operación: Conjunto de elementos de trabajo asignados a un
puesto de trabajo.
Balance de línea: Asignación de elementos de trabajo a los puestos
de trabajo.
Tiempo de ciclo: Tiempo máximo de permanencia del producto en
cada estación de trabajo. También es el tiempo que pasa entre la
finalización de un producto y el siguiente. Por tanto, es el tiempo
promedio utilizado en producir un producto.
Retardo en el equilibrio o demora de balance: Cantidad total de
tiempo ocioso en la línea, que resulta de una división desigual de
los puestos de trabajo.
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^7
Número mínimo de estaciones de trabajo necesarias
2) Se calcula mediante la siguiente expresión
N =
Σ ti
i=
n
TC
Cuando el resultado no es un número entero, deberá
realizarse un ajuste por exceso.
El número resultante es el mínimo imprescindible, lo que
no impide que en la práctica se utilicen más estaciones
de trabajo si ello es necesario para hacer frente a la
producción
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 8
Cálculo del tiempo ocioso o improductivo
A
B
C
D
I II III IV
TC
3) El tiempo ocioso se obtiene de la diferencia entre el
tiempo total realmente utilizado menos el tiempo
requerido teóricamente para obtener una unidad de
producto
To = N * TC - Σ ti
i=
n
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^9
Ejemplo: agrupación libre de los 10 elementos
Tiempo de ciclo de 10 minutos Número mínimo teórico de estaciones de trabajo
Tiempo ocioso: 2 minutos
t
T
N
t
T
N estaciones de trabajo
i i
n
c
i i
n
c
= =
∑ ∑ (^1) ≤ ≤ 1 + 1 = 58 = ⇒ 10
; 5 8, 6
Diez elementos agrupados en seis operaciones
Operación Elementos de trabajo
Suma de tiempos de duración
I b 10
II g 10
III a, c 10
IV f, i 10
V d, e 9
VI h, j 9
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 10
Q (producción) = (^) = 6 unidades/hora
60
TC
=
60
10
Tiempo improductivo = 2 minutos
Tiempo de ciclo de 10 minutos
Ejemplo: agrupación libre de los 10 elementos (2)
I II III IV V VI
b g
c
a
f
i
e
d
j
h
TC = 10
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^13
Q (producción) = (^) = 4 unidades/hora
60
TC
=
60
15
Tiempo improductivo = 2 minutos
Tiempo de ciclo de 15 minutos
Solución ejercicio (2)
I II III IV
b
a
g
c
j
e
i
f
h
d
TC = 15
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 14
Solución ejercicio (3)
Tiempo de ciclo de 12 minutos Número mínimo teórico de estaciones de trabajo
Tiempo ocioso: 2 minutos
Diez elementos agrupados en cinco operaciones
Operación Elementos detrabajo
Suma de tiempos de duración
I
b
II
g, h
III
a, c, d
IV 12
V
e, f
i, j
t
T
N
t
T
N estaciones de trabajo
i i
n
c
i i
n
c
= =
∑ ∑ (^1) ≤ ≤ 1 + 1 = 58 = ⇒ 12
; 4 83, 5
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^15
Q (producción) = (^) = 5 unidades/hora
60
TC
=
60
12
Tiempo improductivo = 2 minutos
Tiempo de ciclo de 12 minutos
Solución ejercicio (4)
I II III IV
c
a
e
f^ i
h
TC = 12
d
g
j
b
V
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 16
Soluciones sin tiempo ocioso
Existen dos posibles soluciones sin tiempo ocioso
Solución 1: combinando los 10 elementos en una sola operación de 58 minutos
Solución 2: agrupando cinco elementos en dos operaciones con 29 minutos de ciclo.
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^19
El tiempo de ciclo más adecuado
Para saber que tiempo de ciclo es el más adecuado no basta con
calcular el que mayor producción anual proporciona, debemos ver
cual cubre mejor la demanda del mercado.
Soluciones posibles para valores de demanda variables
Soluciones posibles Demanda anual
Tiempo de ciclo
Número de líneas 16.000 15 2 1 15 1 2 24.000 10 2 1 10 1 2 15 3 1 15 1 3 360.000 10 3 10 20.000 10 y 15 1 1 y 1
Número de turnos
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 20
Identificación de precedencias de las tareas
Se identifican las actividades precedentes, es decir aquellas que han
de ser realizadas para que la tarea en cuestión pueda iniciarse. Esta
ordenación queda recogida en el denominado Diagrama de
Precedencias
b e d
c
a
h
f g
i (^) j
Elemento Precede a Elemento a >> b a (^) >> c b >> d c (^) >> d d >> e d (^) >> f e >> h f (^) >> g g >> i h (^) >> i i >> j j (^) >> --
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^21
Asignación de las tareas
Para que una tarea pueda ser asignada a una determinada estación de trabajo tiene que cumplir ciertas condiciones:
a) No debe de estar asignada previamente a ninguna estación
b) Todas las tareas precedentes han debido de ser asignadas a esta o
a otra estación previa
c) La suma de los tiempos de ejecución de todas las tareas asignadas
a una misma estación no puede superar el tiempo de ciclo
Existen dos reglas de selección de tareas:
1) Regla de la máxima tarea sucesiva. Seleccionando las que tengan
mayor tiempo de ejecución y dejando las actividades mas cortas
para un ajuste mas preciso.
2) Método de la técnica de ordenación de las posiciones ponderadas
(Hegelson y Birnie). Para cada tarea se suman los tiempos de
ejecución de la tarea y de todas las actividades posteriores a la
misma y se selecciona la que presente un total superior.
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 22
Tomamos uno de los 12 posibles ordenamientos {a, c, b, d, e, f, g, h, i, j} y un tiempo de ciclo de 10 minutos. La agrupación de elementos se muestra en la siguiente tabla:
Agrupación mediante relaciones de precedencia (2)
Balance de los elementos de trabajo con un tiempo ciclo de 10 minutos
Operación (^) Elementos
Suma tiempo de elementos
Tiempo ocioso I a, c 10 0 II b 10 0 III (^) d, e 9 1 IV f 5 5 V (^) g 10 0 VI h, i 7 3 VII (^) j 7 3 58 12
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^25
1º- Determinar el peso de posición de cada elemento sumando
el tiempo de duración (ti) de ese elemento y el de todos los que
deben seguirle en el diagrama de precedencias hasta el final del
proceso.
En el caso de nuestro ejemplo:
Técnica Ordenadora de las Posiciones Ponderadas
Ponderaciones de posición de los elementos de trabajo
Elemento i a b c d e f g h i j Tiempo duración en minutos (ti) 5 10 5 2 7 5 10 2 5 7 Ponderación de posición (Wi) 58 48 43 38 21 27 22 14 12 7
Método de Hegelson y Birnie
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 26
2º- Situamos los elementos de trabajo en orden decreciente de
acuerdo con sus pesos (o ponderaciones) de posición en la
tabla.
En nuestro caso:
Técnica Ordenadora de las Posiciones Ponderadas (2)
Reordenación de los elementos
Elemento i a^ b^ c^ d^ f^ g^ e^ h^ i^ j 5 10 5 2 5 10 7 2 5 7
58 48 43 38 27 22 21 14 12 7
Elemento(s) precedente(s) -^ a^ a^ b, c^ d^ f^ d^ e^ g, h^ i
Tiempo duración en minutos (ti)
Ponderación de posición (Wi)
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3º- Especificar el tiempo de ciclo. En nuestro caso, Tc = 10 minutos. 4º- Agrupamos los diferentes elementos de trabajo en operaciones, teniendo en cuenta que ninguna operación puede exceder el tiempo de ciclo y que deben respetarse las relaciones de precedencia entre elementos. En cada operación agrupamos los elementos en orden decreciente a sus ponderaciones de posición (Wi). Repetimos el proceso hasta que todos los elementos hayan sido asignados a alguna operación.
Balance inicial con 10 elementos y tiempo de ciclo de 10 minutos
Operación Elementos^ Σ^ ti
Tiempo ocioso I a, c 5 + 5 = 10 0 II (^) b 10 0 III d, f 2 + 5 = 7 3 IV g 10 0 V (^) e, h 7 + 2 = 9 1 VI i 5 5 VII j 7 3 12
Técnica Ordenadora de las Posiciones Ponderadas (3)
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas 28
Técnica Ordenadora de las Posiciones Ponderadas (4)
5º- Computamos la eficiencia máxima posible:
donde, ti = tiempo de duración del elemento de trabajo i Tc = tiempo de ciclo N = mínimo número entero de estaciones de trabajo En nuestro ejemplo,
6º- Computamos la eficiencia del balance posible obtenido en el paso 4º.
donde M es el número de puestos utilizado. En nuestro ejercicio:
7º- Si ereal < emax , tratamos de reagrupar ciertos elementos, fijándonos primero en aquellas operaciones con mayores tiempos ociosos y siempre que la nueva reagrupación nos conduzca a un mejor balance (respetando las relaciones de precedencia).
e (^) max i
t N Tc
∗
N
t Tc
= ∑^ i= 58 = → 10
5 8, 6 e^ max =^ × =^0
58 6 10
, 966
e (^) real i
t M Tc
∗
ereal = (^) × =
58 7 10 0 83,
Diseño de los procesos de producción por producto: el equilibrado de líneas^31
Caso Práctico
- Establecer el programa de trabajo más adecuado en el
supuesto de que la empresa no desee realizar horas
extras más que para recuperar el tiempo de averías.
- Hallar el equilibrado de la cadena si el tiempo de ciclo fuese de 10 minutos, utilizando el método de Hegelson y Birnie (o de las posiciones ponderadas).
- Calcular la eficiencia máxima y la real para el apartado
anterior.
- ¿Sería aconsejable mejorar el equilibrado?. En caso
afirmativo, ¿cuál propones?.
