Balance de Líneas de Producción

Transcripción

1 Balance de Líneas de Produccón PS 4161 Gestón de la Produccón I 1

2 Contendo Equlbrado de la línea de produccón Línea de fabrcacón Línea de ensamblaje 2

3 Objetvos de aprendzaje Cuando haya completado este capítulo, debe ser capaz de: Descrbr o explcar: Cómo equlbrar el flujo de produccón en una nstalacón repettva u orentada al producto 3

4 Balance de líneas de produccón El problema de balance de líneas de produccón consste en dstrbur físcamente las tareas o procesos ndvduales entre estacones o celdas de trabajo, con el objetvo (dealmente) de que cada estacón de trabajo nunca esté ocosa. Se genera en organzacones orentadas al producto. Dspuesta para fabrcar un producto específco. 4

5 Problema de balance de líneas de produccón Asgnar tareas ndvduales a estacones de trabajo tal que se optmce una certa medda de desempeño defnda para tal fn. Exste un balance perfecto en una línea de produccón, cuando todas sus estacones de trabajo tenen la msma cantdad de labor y el producto fluye sn retrasos. 5

6 Objetvos Su objetvo es mnmzar el desbalance en la línea de fabrcacón o ensamblaje: Balancear trabajo la salda de cada estacón de Reducr los desequlbros entre máqunas o personal, al tempo que se obtene la produccón deseada de la línea. 6

7 Objetvos Crear un flujo suave y contnuo sobre la línea de produccón. Mínmo de tempo ocoso entre cada estacón. Maxmzar la efcaca. Mnmzar el número de las estacones de trabajo. 7

8 Ejemplo de balance de líneas Una ndustra desea estructurar una línea de ensamblaje para producr un determnado producto, requerendo para ello, la realzacón de 10 tareas. Tarea Tempo (segs) Tarea Predecesora , , ,

9 Ejemplo Tareas y su precedenca Tareas u Operacones 9

10 Ejemplo Dstrbucón posble Estacones de Trabajo 10

11 Ejemplo Dstrbucón posble 120 segs. 66 segs. 88 segs. 11

12 Ejemplo Las estacones de trabajo Trabajan en paralelo Al msmo tempo se efectúan tareas en cada estacón de trabajo La dea es que las estacones de trabajo se pasen el producto en proceso n step todas a la vez en el msmo momento 12

13 Ejemplo WS1 le pasa a WS2 WS2 le pasa a WS3 WS3 le pasa a la próxma etapa en el proceso WS1 WS2 WS3 120 segs. 66 segs. 88 segs. Nnguna estacón de trabajo puede pasar el producto hasta que la sguente halla termnado su proceso (esté lbre) (estratega just-n tme) 13

14 Ejemplo En la solucón planteada, la línea de ensamblaje termna un producto cada 120 segs. El sstema progresa a la velocdad de la estacón de trabajo más lenta. 14

15 Ejemplo Dstrbucón con 6 estacones de trabajo a fn de tener al menos un producto cada 60 segs. 55 segs. 55 segs. 44 segs. 40 segs. 30 segs. 50 segs. 15

16 Problema de balance de líneas de produccón Asgnacón de n procesos a k estacones de trabajo, mnmzando el tempo muerto (ocoso) sujeto a restrccones de precedenca y tecnológcas. Se requere asgnar los n procesos o tareas necesaras para la elaboracón de un certo producto en k estacones de trabajo. k = número de estacones de trabajo n = número de procesos y tareas k n 16

17 El tempo de cclo El tempo de cclo, c, es el tempo que permanece cada peza o producto en proceso en cada estacón. Tempo de produccón dsponble por turno (d) c = Demanda por turno o Tasa de produccón por turno o Volumen de produccón deseado por turno (V) Es el tempo que marca la velocdad de procesamento del producto. Cada vez que se cumple el tempo de cclo, cada estacón debe pasar el producto en proceso a la sguente estacón. 17

18 El tempo de cclo Ejemplo: Se desean producr undades por turno de trabajo V = 1000 undades/turno con una dsponbldad de 480 mnutos por turno d = 480 mnutos/turno El cclo de la línea será c = d / V = 480 mnutos/turno / 1000 undades/turno c = 0,48 mnutos/undades 18

19 Tempo de cclo c= Tempo/undad de producto. Es un dato dado prevamente. No tene sentdo establecer una dstrbucón de estacones para producr, por ejemplo: 90 undades cada hora (c=3600/90 = 40 segs/undad) s sólo requermos 45 undades por hora (c=3600/45 = 80 segs/undad) 19

20 El tempo muerto El tempo muerto, TM, es la medda de desempeño utlzada en un problema de balance de líneas de produccón. t n T = t t = 1 TM = kc n = 1 es el tempo estándar de elaboracón del proceso o tarea, determnado por las técncas de medcón del trabajo es el tempo estándar total de trabajo para termnar una undad del producto, s = 1,2,...,n t -cada tarea o proceso se realza secuencalmente -sn tempos de espera entre las tareas 20

21 Ejemplo En el ejemplo anteror: Tempo de cclo deseado Suponga d = 3600 segundos/hora V = 60 undades/hora c = 3600 segs/hr / 60 und/hr = 3600/60 = 60 segs./undad No. de estacones de trabajo k = 6 estacones kc=60x6=360 sgs. n T = t t = 1 = = 274 segs. TM = kc n = 1 TM = 6x = = 86 segs. t 21

22 Meddas de efcenca t = 1 Es el porcentaje real de utlzacón de la mano de obra empleada en la línea. Tambén se llama Tasa de Utlzacón ( Utlzaton Rate ) Efcaca (Efcenca) del cclo = / kc x 100 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 ocosa RB = 86 / 360 x 100 = 23,89% Idealmente debe ser 0% n 22

23 Mnmzacón del tempo muerto Mnmzar TM es equvalente a mnmzar k TM S TM = 0, entonces, el número de estacones teórco es = kc n = 1 t Para tener un retraso mínmo k t n = = 1 c t 23

24 Métodos de resolucón Métodos exactos Programacón dnámca Programacón entera Teoría de redes Presentan problemas en cuanto al tamaño del problema a resolver Métodos heurístcos Ayudan a dar una respuesta adecuada a problemas de mayor dmensón 24

25 Proceso normal de un equlbrado de la línea de ensamblaje Calcular el tempo de cclo requerdo dvdendo el tempo productvo o dsponble daro o por turno (d) entre las undades de demanda dara o por turno (o tasa de produccón) (V). Calcular el número mínmo teórco de estacones de trabajo. Esto es, la duracón total de las tareas dvdda por el tempo de cclo. n Equlbrar la línea, asgnando tareas de montaje específcas a cada estacón de trabajo. k t mn c = Tt c d V = 1 = = c t 25

26 Pasos del equlbrado de la línea de ensamblaje la msma estacón o por el contraro, no pueden realzarse en la 1. Identfcar una lsta maestra de tareas u operacones. 2. Estmar la secuenca, consderando las restrccones: 1. De secuenca de realzacón de las operacones. 2. Tecnológcas, en cuanto a qué operacones deben realzarse en msma estacón. 3. Operaros: Nro. de trabajadores requerdos por operacón (O) 3. Dbujar el dagrama de precedenca. 4. Calcular los tempos de las tareas. 5. Calcular el tempo del cclo. 6. Calcular el número de estacones de trabajo. 7. Asgnar las tareas. 8. Calcular la efcaca u efcenca. 9. Estmar el retraso en el balance (nactvdad). 26

27 Operaros En cuanto al Número de Operaros, Trabajadores u Obreros Convene que todas las operacones de una msma estacón tengan asgnado el msmo número de obreros. S no es así, se presentarán problemas de nactvdad. Supondremos, que el número de trabajadores en cada puesto de cada estacón de trabajo O es el msmo para cada operacón. 27

28 Casos de Problemas Cclo es mayor que los tempos estándar c > t Dvsón del Trabajo Concentracón del Trabajo Cclo es menor que los tempos estándar Dvsón del Trabajo c < t Concentracón del Trabajo Problemas Mxtos 28

29 Con dvsón del Trabajo Cclo es mayor que los tempos estándar Supone una operacón por cada estacón 36 segs 40 segs 30 segs 10 segs Tt = t = 274 segs. 25 segs 20 segs 30 segs 14 segs 50 segs 19 segs 29

30 Cclo mayor que los tempos estándar y dvsón del trabajo 30 segs 36 segs 10 segs Meddas de Efcenca 40 segs 25 segs 20 segs 30 segs Tt = t = 274 segs. 14 segs S k = 10 y c = 60 segs/und. 50 segs 19 segs E = RB = Tt kc = x 60 = 100 % 45,67% = = 54,33% 45,67 % 30

31 Cclo mayor que los tempos estándar y dvsón del trabajo 30 segs 36 segs 10 segs Meddas de Efcenca E = 45,67% y RB = 54,33% 20 segs 40 segs 25 segs 30 segs 50 segs 14 segs Resulta en extremo ANTIECONOMICO 19 segs Buscar combnacones de operacones cuyos t sumen c o menos Concentracón Mínma del Trabajo 31

32 Combnacón de operacones cuyos t sumen c o menos Dstrbucón con 6 estacones de trabajo a fn de tener al menos un producto cada 60 segs. 55 segs. 55 segs. 44 segs. T = t t = segs. 50 segs. 30 segs. S k = 6 y c = 60 T 274 = t E = = 76,11% kc 6x60 RB = 23,89% 32

33 Heurístcas de dstrbucón físca que pueden utlzarse para asgnar tareas en un equlbrado de línea de ensamblaje Tempo de tarea más largo. Elegr la tarea que tenga el tempo más largo. Más tareas sguentes. Elegr la tarea que tenga más tareas sguentes. Mayor peso en secuenca. Elegr la tarea que, sumando los tempos de las tareas sguentes, tenga mayor peso. Tempo de tarea más corto. Elegr la tarea que tenga el tempo más corto. Menor número de tareas sguentes. Elegr la tarea que tenga el menor número de tareas sguentes. 33

34 Ejemplo: relacones de precedenca Consdere nueve tareas cuya relacón de precedenca se lustra en la fgura y se cuantfca en la tabla sguente: I II III IV V 34

35 Tempo de procesamento Tarea Tempo de procesamento ( t ) t (max) t = =

36 Valores máxmos y mínmos para c El cclo c se calcula empírcamente, su valor oscla entre una cota nferor y una cota superor. t ( max) = 10 c 48 k = t = 1 c 9 = 1 El número de estacones de trabajo, debe ser un número entero. 9 = t 36

37 Se estman alternatvas de valor de c c puede tomar cuatro valores dferentes de modo que la relacón resulte un número entero 9 = 1 t = 48 c = 3 = = 48 2 c = 3 = 24 c = c 3 = = = k k k = 1 1 = = = c 9 1 = 1 k4 = = = c t = 1 2 = = = c 9 t t = 1 3 = = = c3 9 t estacones de trabajo 3 37

38 Se seleccona el valor de c y con ese valor se construye la sguente tabla Selecconando c=16 Orden de Tarea t precedenca I 1 5 t ( parcal) t (acumulado) II III IV V

39 Se asgnan tareas a las estacones de trabajo Se asgnan trabajos a la estacón 1 hasta encontrar en la columna que corresponde a t (acumulado) la prmera fla mayor o gual a c = 16 (ocurre en la cuarta fla con un valor de 22 e ncluye las relacones de precedenca I y II). Se asgnan los procesos del grupo I (que requeren 8 undades de tempo) a la estacón 1, lo que reduce el valor de c = 16 8 = 8. Se busca en el grupo II s cualquer combnacón de procesos proporcona 8 undades de tempo. Esto ocurre con el proceso 4. Se asgna el proceso 4 a la estacón 1. Ahora el valor de c es nulo para la estacón 1. No se deben asgnar más procesos a esta estacón. 39

40 Asgnacón de tareas a la estacón 1 Selecconando c=16 Estacón k Orden de precedenca Tarea I 1 5 t (acum.) t t ( parcal) II II sn III 5 10 asgnacón IV V

41 Se sgue el msmo procedmento para el resto de las estacones De manera análoga, para la estacón 2 se utlza un cclo c = 16 undades. Al revsar la tabla, conclumos que el proceso 3 debe asgnarse a la estacón 2. El cclo se reduce a. Buscando en el grupo III, se concluye que el proceso 5 se puede asgnar a la estacón 2. c = 0. No se asgnan más procesos a la estacón 2. Reptendo el msmo procedmento, se obtene que la estacón 3 estará ntegrada por los procesos 6,7,8 y 9. E = 48/(3x16) = 100% 41

42 Estacones de trabajo para c=16 Asgnacón de 3 estacones de trabajo I II III IV V Estacón 1 Estacón 2 Estacón 3 42

43 40 segs 30 segs 50 segs Con concentracón máxma del trabajo 25 segs 36 segs 19 segs 20 segs 10 segs 14 segs Tt E = = = = 91,33% kc 6x RB = 100 % 91,33% = 8,67% Cclo mayor que los tempos estándar y concentracón del trabajo Todas las operacones se asgnan a una sola estacón Meddas de Efcenca 30 segs p Tt = t = c 274 segs. S c = 60 segs/und. Se requeren varos puestos de trabajo: t = = = 4,56 = 5 puestos Se tendría una sola estacón con 5 puestos de trabajo, cada uno realzaría las 10 operacones. 43

44 Cclo mayor que los tempos estándar y concentracón del trabajo Con concentracón máxma del trabajo Todas las operacones se asgnan a una sola estacón En la teoría, la concentracón máxma es superor. En la práctca, no es posble, por cuanto: Resulta anteconómca s cada operacón requrera un número dferente de trabajadores para su realzacón. Por restrccones tecnológcas, algunas operacones no se pueden realzar en el msmo lugar de las demás. Conduce a una duplcdad nnecesara de equpos, cuando las operacones no son todas manuales. La varedad excesva del trabajo puede reducr la productvdad de la mano de obra. 44

45 Cclo menor que los tempos estándar c < t La secuenca de realzacón de las operacones no nterfere en la solucón del problema. Se deben tener en cuenta las restrccones tecnológcas. 45

46 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo 1,10 4 2, ,87 7 0, ,68 5 0, ,86 8 0,80 Requermentos de produccón V = 1000 undades/turno d = 480 mnutos/turno El cclo de la línea será c = d / V = 480 / 1000 und/turno c = 0,48 mnutos/undades 46

47 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo Cálculos 1. Puestos de trabajo por operacón 2. Tempo Asgnado por operacón p teorco = t c p = EnteroSuperor real t a = p real c ( p teórco ) 3. Efcenca de la línea E = t t a o o 47

48 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo Cálculos 4. Cclo ndvdual por tarea 5. Cclo mínmo 6. Volumen máxmo de produccón por turno c = p c' = CcloMínmo = V ' = VolumenMáxmo = t real max d max { } c { } c 48

49 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo Cálculos Efcenca del Cclo Mínmo 7. Tempos asgnados del cclo mínmo 8. Efcenca t E' = ' p c' a = ( t o ) ( t' real a o ) 49

50 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo Operacón Precedenca t O p teórco p real t a c t a , Total

51 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo E = 14,04/15,84 = 88,64% RB = 11,36% t x O t a x O t' a x O Total E = 14,04/15,4275 = 91,01% RB = 8,99% 51

52 Cclo menor que los tempos estándar y dvsón del trabajo Añadmos restrccones tecnológcas Las operacones 1, 2 y 3 se unen en la msma estacón. Igual con las operacones 4 y 6. Las operacones 1, 2 y 3 se unen en una sola operacón. Igual con las operacones 4 y 6. CONCENTRACIÓN DEL TRABAJO 52

53 Cclo menor que los tempos estándar y concentracón del trabajo Operacón Estacón t O p teórco p real t a c t a 1, 2, 3 I II , 6 III IV V Total

54 Cclo menor que los tempos estándar y concentracón del trabajo t x O t a x O t' a x O Total E = 14,04/15,36 = 91,41% RB = 8,59% E = 14,04/14,96 = 93,85% RB = 6,15% 54

55 Problemas Mxtos Resolver el sguente problema: Operacón Precedenca t O , , 6, Total Por restrccones tecnológcas, las sguentes operacones deben realzarse en la msma estacón: 1, 2, 5 3, 6, 7 4, 8, 9 Suponga un c = 0,45 55

56 Problemas Mxtos Operacón Estacón t O p teórc o p real t a c t a 1, 2, 5 I , 6, 7 II , 8, 9 III IV Total

57 Problemas Mxtos t x O t a x O t' a x O Total E = E = 2,92/3,25 = 92,70% RB = RB = 7,30% 57