UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) ESCUELA DE PREGRADO FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL UNIDAD DE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CURSO: Planeación y diseño de Planta TEMA: Balance de Línea Elemental PROFESOR: Ing. Jorge Pereyra Salazar INTEGRANTES: SEMESTRE: Carhuajulca Montalvo John Ricardo 14170013 Cox Balbuena, Nayza Saina 17170199 Espíritu Toribio, Fiorella Margarita 16170198 Güere Astuhuaman, Traicy Milagros 16170136 Inga Fernández, Lucero Alexandra 15170187 2020-I Ciudad Universitaria, LIMA, PERÚ. 2020 ÍNDICE Introducción .......................................................................................................................................... 3 Introduction ........................................................................................................................................... 4 Objetivos ................................................................................................................................................ 5 Marco Teórico ....................................................................................................................................... 6 Concepto de línea de producción ..................................................................................................... 6 Características. .............................................................................................................................. 6 Tipos de Línea de Producción. ..................................................................................................... 7 Línea de fabricación y ensamble.................................................................................................. 7 Balance De Línea............................................................................................................................... 8 Principios básicos para un Balanceo de Línea. .......................................................................... 9 Condiciones para que la Producción en Línea sea práctica. ..................................................... 9 Conceptos. .......................................................................................................................................... 9 Ejercicios Aplicativos.......................................................................................................................... 13 Ejercicio 1 ........................................................................................................................................ 13 Recomendaciones ................................................................................................................................ 16 Conclusiones ........................................................................................................................................ 17 Bibliografía / Referencias ................................................................................................................... 18 Introducción En la actualidad las organizaciones deben enfrentarse a los constantes cambios inherentes al contexto histórico, geográfico, social, etnográfico y económico en el que les ha tocado originarse o mantenerse a través del tiempo, lo que genera que estas adquieran una mayor conciencia y preocupación por implementar procesos especializados que les permitan producir bienes con altos estándares de calidad, debido a que estos se han convertido en factores determinantes para que las empresas puedan mantenerse vigentes y competitivas en el mercado. Hace algunos años era común que las organizaciones optaran por revisar y determinar los objetivos que les permitirán reforzar sus estrategias empresariales, tales como el costo, la calidad, el servicio, la flexibilidad o la innovación; sin embargo, hoy por hoy, la calidad no es opcional si se pretende sobrevivir como compañía en un entorno globalizado, por estas razones se genera la necesidad de contar a nivel empresarial con sistemas de producción automatizados y altamente desarrollados, manejados en base a las nuevas tecnologías que permitan generar el control de la producción, es aquí donde el balanceo de línea de producción se ha convertido en una de las herramientas más importantes y fundamentales para generar una línea de fabricación equilibrada, optimizando los tiempos de fabricación y flujo de operaciones maximizando la eficacia y reduciendo los desequilibrios que pueden afectar la calidad del producto final. En el presente trabajo conoceremos acerca del Balance de Línea Elemental; para esto revisaremos un marco teórico con conceptos claves como Línea de producción, tipos de línea de producción, características, principios y condiciones para una línea de producción balanceada, estación de trabajo, tiempo de ciclo (cuello de botella), índice de producción, eficiencia, etc. ; además, veremos algunos ejercicios aplicativos que nos ayudaran a introducirnos en la parte práctica de este tema. Introduction At present, organizations must face the constant changes inherent in the historical, geographical, social, ethnographic and economic context in which they have originated or maintained over time, which generates that they acquire a greater awareness and concern to implement specialized processes that allow them to produce goods with high quality standards, because these have become determining factors for companies to remain current and competitive in the market. Some years ago it was common for organizations to choose to review and determine the objectives that will allow them to reinforce their business strategies, such as cost, quality, service, flexibility or innovation; However, today, quality is not optional if it is intended to survive as a company in a globalized environment, for these reasons the need is generated to have at the business level highly developed and automated production systems, managed based on the new technologies that allow generating control of production, it is here where the balancing of the production line has become one of the most important and fundamental tools to generate a balanced manufacturing line, optimizing manufacturing times and operations flow maximizing the efficiency and reducing imbalances that can affect the quality of the final product. In the present work we will know about the Elemental Line Balance; For this we will review a theoretical framework with key concepts such as production line, types of production line, characteristics, principles and conditions for a balanced production line, work station, cycle time (bottleneck), production rate, efficiency , etc.; In addition, we will see some application exercises that will help us to introduce ourselves in the practical part of this topic. Objetivos Tener la capacidad de realizar un correcto balance de línea. Poder determinar el número de operarios necesarios para una operación. Minimizar el número de estaciones de trabajo. Tener una mayor productividad en un proceso. Eliminar desperdicios. Marco Teórico Concepto de línea de producción Una línea de producción es un conjunto de operaciones secuenciales en las que se organiza un proceso para la fabricación de un producto. Para la fabricación de un gran número de unidades del mismo producto se requiere organizar un montaje en serie de las distintas operaciones requeridas para su transformación de materias prima en producto. Esto implica la organización del proceso en fases y operaciones que se asignan individualmente o por grupos de trabajo. La asignación se hace a trabajadores y/o a maquinaria y/o herramientas en cada fase u operación. Por lo que la producción en línea también requiere de operarios especializados en las diferentes fases u operaciones. Otra característica de la producción en línea es que las operaciones se hacen por separado hasta llegar al montaje final de todas ellas para terminar la fabricación del producto. Características. Mínimo tiempo ocioso en las estaciones Alta calidad Costo de capital mínimo Velocidad de transportación diferentes entre estaciones Almacenes entre las operaciones o transportaciones Figura 1. Ensamblado de un automóvil Tipos de Línea de Producción. Existen varios tipos. Por lo general, estas se desacoplan mediante amortiguadores con el propósito de balancear la línea y reducir las interrupciones. Los amortiguadores cambian el flujo del producto (amortiguadores en o entre estaciones, amortiguadores debidos al diseño del transportador y amortiguadores fuera de la línea) o desplazan a los operadores (de servicios generales, para ayudar al vecino, flotación de n operadores en n estaciones, flotación de n operadores entre más de n estaciones). Líneas desbalanceadas: Cuando la cantidad de trabajo en cada estación no es igual. Líneas con amortiguación: El propósito de este modelo es balancear la línea y reducir las interrupciones. El balance de línea por computadora no es suficiente; se tienen que hacer modificaciones. La productividad de la línea se puede mejorar mediante unas técnicas de operación. Líneas sin amortiguación: Son líneas que utilizan almacenes o depósitos entre sus estaciones de producción. Líneas de operación: Un solo componente atraviesa por varias operaciones siendo cambiado o procesado y transportado en cada estación y no se agregan componentes adicionales. Línea de recolección de pedidos: En esta línea los artículos se almacenan en una estación sin haber operación alguna. Líneas de ensamble: Están dedicadas al trabajo manual y a la persona. En las líneas de ensamble se adicionan componentes en varias estaciones cuando se requiere. Línea de fabricación y ensamble. Dentro de las líneas de producción susceptibles de un balanceo se encuentran las líneas de fabricación y las líneas de ensamble. La línea de fabricación se encuentra desarrollada para la construcción de componentes, mientras la línea de ensamble se encuentra desarrollada para juntar componentes y obtener una unidad mayor. Las líneas de fabricación deben ser balanceadas de tal manera que la frecuencia de salida de una máquina debe ser equivalente a la frecuencia de alimentación de la máquina que realiza la operación siguiente. De igual forma debe de realizarse el balanceo sobre el trabajo realizado por un operario en una línea de ensamble. En la práctica es mucho más sencillo balancear una línea de ensamble compuesta por operarios, dado que los cambios suelen aplicarse con tan solo realizar movimientos en las tareas realizadas por un operario a otro. Para ello también hace falta que dentro de la organización se ejecute un programa de diversificación de habilidades, para que en un momento dado un operario pueda desempeñar cualquier función dentro del proceso. Por otro lado, el ritmo de las líneas de fabricación suele ser determinado por los tiempos de la máquina, y se requiere de desarrollo ingenieril o cambios mecánicos para facilitar un balanceo. Figura 2. Línea de Fabricación y Línea de Ensamblado Balance De Línea El balanceo de líneas consiste en la agrupación de las actividades secuenciales en centros de trabajo, con el fin de crear un flujo continuo suave sobre la línea de producción, con un mínimo de tiempo ocioso en cada estación de trabajo de la persona. Una línea de producción bien balanceada tiene la ventaja de la gran utilización del personal y de la instalación y equidad entre las cargas de trabajo de los empleados. Una línea de producción esta balanceada cuando la capacidad de producción de cada una de las operaciones del proceso tiene la misma capacidad de producción. Garantiza, además, que todas las operaciones consuman las mismas cantidades de tiempo y que dichas cantidades basten para lograr la tasa de producción esperada. Principios básicos para un Balanceo de Línea. Principio de la mínima distancia recorrida Principio del flujo de trabajo Principio de la división del trabajo Principio de la simultaneidad o de las operaciones simultáneas Principio de trayectoria fija Principio de mínimo tiempo y del material en proceso Principio de intercambiabilidad Condiciones para que la Producción en Línea sea práctica. 1. Cantidad: El volumen o cantidad de producción debe ser suficiente para cubrir el costo de la preparación de la línea. Esto depende del ritmo de producción y de la duración que tendrá la tarea. 2. Equilibrio: Los tiempos para cada operación en la línea deben ser aproximadamente iguales. 3. Continuidad: Una vez puesta en marcha, debe ser continua. Deben tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo de material, piezas, sub-ensambles, etc., y la previsión de fallas en el equipo. Conceptos. Estación de trabajo: espacio donde se ejecuta una cantidad dada de trabajo (una operación). Las estaciones de trabajo generalmente son de 2 tipos: estación de trabajo con personal (que contiene a un trabajador que opera máquinas y/o herramientas) y estación sin personal (que contiene máquinas sin atención, como robots). Workstation: space where an operation is executed. Workstations are generally of 2 types: staffed workstation (containing a worker operating machines/tools) and unmanned workstation (containing unattended machines, such as robots). Tiempo de flujo: es el tiempo mínimo total que una unidad se demora en pasar por el sistema. Flow time: it is the total minimum time that a unit takes to pass through the system. Tiempo total: es la sumatoria de los tiempos de cada operación. Total time: is the sum of the times of each operation. Tiempo de ciclo (cuello de botella): es el tiempo promedio entre la producción de dos unidades consecutivas. Es importante recordar que no necesariamente la actividad que requiere mayor tiempo para ser ejecutada en un proceso será el cuello de botella del mismo. Cycle time (bottleneck):it is the average time between the production of two consecutive units. It is important to remember that the activity that requires the longest time to be executed in a process will not necessarily be the bottleneck of the process. Eficiencia: se calcula dividiendo el tiempo total entre la multiplicación del número de estaciones por el tiempo de ciclo. Tiene un mayor valor a medida que los tiempos de las distintas operaciones se aproximan. Efficiency: it is calculated by dividing the total time by the multiplication of the number of stations by the cycle time. It has a higher value as the times of the different operations get closer. Ecuación 1. Eficiencia Índice de producción: cantidad de unidades producidas por unidad de tiempo de trabajo. Production index: number of units produced per unit of labor time. Número de operarios asignados a cada estación: se calcula multiplicando el índice de producción por el tiempo asignado a cada operación entre la eficiencia propuesta. Number of operators assigned to each station: it is calculated by multiplying the production index by the time assigned to each operation by the proposed efficiency. Ecuación 2. Número de Operarios Ejemplo: Proceso de producción sencillo de fabricación de muebles Figura 3. Proceso de fabricación de muebles, ejemplo. La capacidad de la etapa Pulir es de 12 und/hora (60/5). La capacidad conjunta de las etapas Ensamblar es de 13,5 und/hora (60/8 + 60/10). La capacidad de la etapa Pintar es de 10 und/hora (60/10). La actividad cuello de botella es Pintar. Entonces, el tiempo de ciclo del proceso es de 6 min (si se producen 10 und/hora, en promedio se produce una cada 6 min). Las siguientes preguntas nos permitirán entender mejor los conceptos relacionados con los procesos productivos: 1. ¿Si se dobla la capacidad de la actividad cuello de botella entonces se doblará la capacidad del proceso? Falso. Esto no es cierto en todos los casos. En nuestro ejemplo la actividad cuello de botella es Pintar y su capacidad es de 10 und/hora. Si doblamos la capacidad de Pintar su nueva capacidad será ahora 20 und/hora y ahora el cuello de botella es Pulir. La nueva capacidad del proceso es de 12 und/hora, lo que no es el doble de la capacidad original. 2. ¿En una hora de trabajo se producirán exactamente las unidades que indica la capacidad del proceso? Falso. De otra forma en la primera hora de trabajo no se alcanzan a producir las 10 und/hora que indica la capacidad del proceso. ¿Por qué? La razón es que la(s) primera(s) unidad(es) se demoran más porque el proceso aún no se encuentra estabilizado. Por ejemplo, la primera unidad sale del sistema a los 19 min, la segunda unidad sale a los 26 min (7 minutos después de la primera), la tercera, cuarta, quinta, etc, unidades salen cada 6 min](tiempo de ciclo) lo que permite anticipar que las unidades que sigan saldrán en promedio cada 6 min. El diagrama de Gantt a continuación permite visualizar el proceso en su primera hora donde queda de manifiesto que no se alcanzan a procesar en forma completa las 10 unidades. Figura 4. Diagrama de Gantt como solución a la pregunta 2. 3. ¿Cómo determinar entonces cuántas unidades completas se alcanzan a procesar en la primera hora de trabajo? Para ello utilizamos la siguiente fórmula: T(N)=TF + TC*(N-1) En nuestro ejemplo: 60 min =19 min +6 min/und *(N-1) ==> N=7,833 und ~ 7 und Es decir, se alcanzan a producir en forma completa 7 unidades en la primera hora. Notar que esto no contradice la capacidad del proceso. Si tomamos un horizonte de tiempo más amplio (2 horas, 3 horas, etc) la cantidad de unidades que se puedan procesar en promedio en una hora convergerá a la capacidad del proceso que es de 10 und/hora. El motivo de lo anterior es que cada vez el efecto de las primeras unidades (hasta la estabilización del proceso) es menor. Ejercicios Aplicativos Ejercicio 1 Para la producción de un determinado producto se tiene 8 estaciones de trabajo, la línea debe producir no más de 700 unidades por día. Calcular el número de operarios necesarios para lograr una eficiencia del 100%. Tabla 1. Tiempo Estándar por estación de trabajo. Ejercicio 1. ESTACIÓN TS (min) 1 1.25 2 1.38 3 2.58 4 3.84 5 1.27 6 1.29 7 2.48 8 1.28 Solución: 1. Sumatoria de tiempos: ∑ 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑠 = 1.26 + 1.38 + 2.58 + 3.84 + 1.27 + 1.29 + 2.48 + 1.28 = 15.37 𝑚𝑖𝑛 − 𝑠𝑡 2. Estación cuello de botella La estación con mayor tiempo será nuestro cuello de botella, por eso determinamos: 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑢𝑒𝑙𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑡𝑒𝑙𝑙𝑎 = 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 4 = 3.84 𝑚𝑖𝑛 3. Tiempo asignado a cada estación El Tiempo Asignado a cada estación será igual al cuello de botella. 𝑇𝐴𝑖 = 3.84 𝑚𝑖𝑛/𝑢 4. Eficiencia de línea Debemos obtener la eficiencia de línea y para eso utilizaremos el tiempo total de la línea y el tiempo del cuello de botella, que se convertirá en nuestro tiempo de ciclo: 𝐸= ∑ 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑠 15.37 = = 50% #𝑒𝑠𝑡 × 𝑇𝐶 8 × 3.84 5. Índice de producción El índice de producción es cuantas unidades de producto se hacen en un periodo de tiempo, en este caso, en un minuto: 𝐼𝑃 = 700 𝑢 1 𝑑í𝑎 × 𝑢/𝑚𝑖𝑛 = 1.458 𝑑í𝑎 480 𝑚𝑖𝑛 6. Número de operarios asignados a cada estación Finalmente hallamos el número de operarios para esta línea en cada estación: 𝑛𝑖 = 𝐼𝑃 × 𝑇𝐴𝑖 𝐸𝑝𝑟𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑎 Número de operarios asignados a cada estación Tabla 2. Tiempo Estándar por estación de trabajo, Número de operarios y nuevo tiempos por estación. Ejercicio 1. ESTACIÓN TS (min) Ni TA/ni 1 1.25 1.82 = 2 0.625 2 1.38 2.01 = 2 0.690 3 2.58 3.76 = 4 0.645 4 3.84 5.6 = 6 0.640 5 1.27 1.85 = 2 0.635 6 1.29 1.88 = 2 0.645 7 2.48 3.62 = 4 0.20 8 1.28 1.87 = 2 0.640 La estación cuello de botella ahora es la estación 2, porque es la que tiene mayor tiempo ∴ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 480 𝑚𝑖𝑛/𝑑í𝑎 𝑢 = 695.65 0.690 𝑚𝑖𝑛/𝑢 𝑑í𝑎 Si le aumentamos un operario a esta estación la nueva estación cuello de botella es la 3 y la 6 ∴ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = 480 𝑚𝑖𝑛/𝑑í𝑎 𝑢 = 744.19 0.645𝑚𝑖𝑛/𝑢 𝑑í𝑎 (𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛) En conclusión: no le aumentamos operarios a la estación 2. #Total de operarios = 24 operarios Tiempo de ciclo de producción = 0.690 min 𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑅𝑒𝑎𝑙 = 0.625 + 0.690 + 0.645 + 0.640 + 0.635 + 0.645 + 0.620 + 0.640 0.690 × 8 = 𝟗𝟑. 𝟏𝟐% PROBLEMA JOHN (Excel) Ejercicio en excel (Traicy) Recomendaciones Realizar una revisión periódica al balance de línea propuesto, con el ánimo de establecer un mejoramiento en las variables de estudio: tiempo de actividades, puestos de trabajo, capacidad instalada y tiempo de ciclo. Trabajar con varios decimales, se recomienda con tres decimales para un cálculo más preciso. Tener cuidado al momento de determinar el número de operarios ya que este es un número entero, al momento de redondear se debe hacer al entero superior salvo sea el caso que esté más cerca al entero inferior por menos de 0.1 unidades. Conclusiones Se debe tener en cuenta el tipo de línea para entender mucho mejor la naturaleza del problema y poder darle la solución que se necesite. Los ingenieros industriales tienen la tarea de optimizar procesos, esto implica que no se debe tener baja producción ni tampoco sobreproducción, cualquiera de los casos no es óptimo como consume recursos o no se llega a los objetivos de la organización. Bibliografía / Referencias GEO Tutoriales (2011). Preguntas Frecuentes (Procesos): Capacidad, Tiempo de Flujo, Tiempo de Ciclo. Gestión de operaciones. Recuperado de: https://www.gestiondeoperaciones.net/procesos/preguntas-frecuentes-sobre-procesoscapacidad-tiempo-de-flujo-y-tiempo-de-ciclo/ Salazar López, B. (2019). Balanceo de línea. Ingeniería Industrial Online. Recuperado de: https://www.ingenieriaindustrialonline.com/produccion/balanceo-de-linea/ https://www.seampedia.com/que-es-una-linea-deproduccion/#:~:text=Como%20l%C3%ADnea%20de%20producci%C3%B3n%20entendemo s,la%20fabricaci%C3%B3n%20de%20un%20producto. https://prezi.com/3bwqum32bdli/lineas-de-produccion/ Paredes Campos, Juan. (2017). Balance de líneas de producción. Recuperado de: https://es.slideshare.net/JuanParedesCampos/balance-de-lineas-de-produccion https://es.scribd.com/document/262970033/Importancia-del-balanceo-de-linea-en-laindustria-del-siglo-XXI Anexos (CADA PERSONA QUE UTILICE)
