PS 4161 Clase Prof Pedro Celis – Balance de Líneas de Producción pdf

Texto completo

(1)_____________________________. Balance de Líneas de Producción PS 4161 Gestión de la Producción I. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 1.

(2) _____________________________. Contenido. ¾Equilibrado de la línea de producción ¾Línea de fabricación ¾Línea de ensamblaje. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 2.

(3) Objetivos _____________________________. de aprendizaje. Cuando haya completado este capítulo, debe ser capaz de: ¾ Describir o explicar: ¾Cómo equilibrar el flujo de producción en una instalación repetitiva u orientada al producto. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 3.

(4) Balance de líneas de producción _____________________________. ¾El 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. ¾Se genera en organizaciones orientadas al producto. ¾Dispuesta para fabricar un producto específico. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 4.

(5) Problema de balance de líneas de _____________________________ producción. ¾Asignar tareas individuales a estaciones de trabajo tal que se optimice una cierta medida de desempeño definida para tal fin. ¾Existe 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.. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 5.

(6) _____________________________. Objetivos. ¾Su objetivo es minimizar el desbalance en la línea de fabricación o ensamblaje: ¾Balancear la salida de cada estación de trabajo ¾Reducir los desequilibrios entre máquinas o personal, al tiempo que se obtiene la producción deseada de la línea. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 6.

(7) Objetivos _____________________________. ¾Crear un flujo suave y continuo sobre la línea de producción. ¾Mínimo de tiempo ocioso entre cada estación. ¾Maximizar la eficacia. ¾Minimizar el número de las estaciones de trabajo. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 7.

(8) Ejemplo de balance de líneas _____________________________. ¾ Una industria desea estructurar una línea de ensamblaje para producir un determinado producto, requeriendo para ello, la realización de 10 tareas. Tarea 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. Tiempo (segs) 40 30 50 40 6 25 15 20 18 30. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. Tarea Predecesora 2,3 4,5 6,7 8 8 9 9 10 10 -. BALANCE DE LINEAS. 8.

(9) Ejemplo _____________________________. ¾Tareas y su precedencia. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 9.

(10) Ejemplo _____________________________. ¾Distribución posible. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 10.

(11) Ejemplo _____________________________. ¾Distribución posible 66 segs. 120 segs.. 88 segs. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 11.

(12) Ejemplo _____________________________. ¾Las estaciones de trabajo ¾Trabajan en paralelo ¾Al mismo tiempo se efectúan tareas en cada estación de trabajo. ¾La idea es que las estaciones de trabajo se pasen el producto en proceso “in step” ¾todas a la vez ¾en el mismo momento USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 12.

(13) Ejemplo _____________________________. ¾WS1 le pasa a WS2 ¾WS2 le pasa a WS3 ¾WS3 le pasa a la próxima etapa en el proceso. WS1. WS2. WS3. 120 segs.. 66 segs.. 88 segs.. ¾Ninguna estación de trabajo puede pasar el producto hasta que la siguiente halla terminado su proceso (esté libre) (estrategia just-in time) USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 13.

(14) Ejemplo _____________________________. ¾En la solución planteada, la línea de ensamblaje termina un producto cada 120 segs. ¾El sistema progresa a la velocidad de la estación de trabajo más lenta.. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 14.

(15) Ejemplo _____________________________. ¾Distribución con 6 estaciones de trabajo a fin de tener al menos un producto cada 60 segs. 55 segs.. 55 segs. 44 segs.. 40 segs.. 30 segs.. 50 segs. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 15.

(16) Problema de balance de líneas de _____________________________ producción ¾Asignación de n procesos a k estaciones de trabajo, minimizando el tiempo muerto sujeto a restricciones de precedencia. ¾Se requiere definir los n procesos necesarios para la elaboración de un cierto producto en k estaciones de trabajo.. k≤n USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 16.

(17) El tiempo de ciclo _____________________________. ¾El tiempo de ciclo, c, es el tiempo que permanece cada pieza o producto en proceso en cada estación. Tiempo de producción disponible por unidad de tiempo. c = ---------------------------------------------------------------------Demanda por unidad de tiempo o Tasa de producción por unidad de tiempo. ¾Es el tiempo que marca la velocidad de procesamiento del producto. ¾Cada vez que se cumple el tiempo de ciclo, cada estación debe pasar el producto en proceso a la siguiente estación. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 17.

(18) Tiempo de ciclo _____________________________. ¾c= Tiempo/unidad de producto. ¾Es un dato dado previamente. ¾No 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).. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 18.

(19) El tiempo muerto _____________________________. ¾El tiempo muerto, TM, es la medida de desempeño utilizada en un problema de balance de líneas de producción. n. TM = kc − ∑ t i i =1. ti. es el tiempo de elaboración del proceso o tarea i i = 1,2,...,n. n. ∑t i =1. i. es el tiempo total de trabajo para el producto. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 19.

(20) Ejemplo _____________________________. En el ejemplo anterior: ¾Tiempo de ciclo deseado c=60 segs./unidad ¾No. de estaciones de trabajo k=6 estaciones ¾kc=60x6=360 sgs. n. ∑t i =1. i. = 40 +50 + 55 + 55 +44 +30 = 274 segs.. TM = 360 - 274 = 86 segs.. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 20.

(21) Medidas de eficiencia _____________________________. n. ¾Eficacia del ciclo =. ∑ t / kc x 100 i =1. i. EC = 274 / 360 x 100 = 76,11% Idealmente debe ser 100% ¾Retraso del balance = TM / kc x 100 RB = 86 / 360 x 100 = 23,89% Idealmente debe ser 0% USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 21.

(22) Minimización del tiempo muerto _____________________________. ¾Minimizar TM es equivalente a minimizar k n. TM = kc − ∑ t i i =1. ¾Si TM = 0, entonces, n. k= USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. ∑t i =1. i. c BALANCE DE LINEAS. 22.

(23) Métodos de resolución _____________________________. ¾Métodos exactos ¾Programación dinámica ¾Programación entera ¾Teoría de redes. ¾Métodos heurísticos. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. Presentan problemas en cuanto al tamaño del problema a resolver. Ayudan a dar una respuesta adecuada a problemas de mayor dimensión BALANCE DE LINEAS. 23.

(24) Proceso normal de un equilibrado de la línea de ensamblaje _____________________________ ¾Calcular el tiempo de ciclo requerido dividiendo el tiempo productivo o disponible diario entre las unidades de demanda diaria (o tasa de producción). ¾Calcular el número mínimo teórico de estaciones de trabajo. Esto es, la duración total de las tareas dividida por el tiempo de ciclo. ¾Equilibrar la línea, asignando tareas de montaje específicas a cada estación de trabajo. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 24.

(25) Pasos del equilibrado de la línea de ensamblaje. _____________________________. 1. 2. 3. 4. 5. 6.. Identificar una lista maestra de tareas. Estimar la secuencia. Dibujar el diagrama de precedencia. Calcular los tiempos de las tareas. Calcular el tiempo del ciclo. Calcular el número de estaciones de trabajo. 7. Asignar las tareas. 8. Calcular la eficacia. 9. Estimar el retraso en el balance (inactividad). USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 25.

(26) Ejemplo de diagrama de precedencia _____________________________. 10 Min.. 11. A. B. C 4. 5 3. 7. G. F. 3. I. D 12. E. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. 11. H. BALANCE DE LINEAS. 26.

(27) Ecuaciones del equilibrado de la línea de ensamblaje _____________________________. Tiempo de ciclo. =. Número = mínimo de estaciones de trabajo Eficacia. =. Tiempo de producción disponible Demanda diaria Tiempo total de tareas Tiempo de ciclo Σ tiempos de tareas (número de estaciones de trabajo). USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. X (tiempo ciclo asignado). BALANCE DE LINEAS. 27.

(28) Solución en seis estaciones _____________________________. 5 C. 10. 11. A. B. 3. 7. F. G. 3 I. D. 12. 11. E. H. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 28.

(29) Heurísticas de distribución física que pueden utilizarse para asignar tareas en un equilibrado de línea de ensamblaje _____________________________. ¾ Tiempo de tarea más largo. Elegir la tarea que tenga el tiempo más largo. ¾ Más tareas siguientes. Elegir la tarea que tenga más tareas siguientes. ¾ Mayor peso en secuencia. Elegir la tarea que, sumando los tiempos de las tareas siguientes, tenga mayor peso. ¾ Tiempo de tarea más corto. Elegir la tarea que tenga el tiempo más corto. ¾ Menor número de tareas siguientes. Elegir la tarea que tenga el menor número de tareas siguientes.. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 29.

(30) Ejemplo: relaciones de precedencia _____________________________. ¾Considere nueve tareas cuya relación de precedencia se ilustra en la figura y se cuantifica en la tabla siguiente:. 1 2. I. | | | | | | | | |. 3 4. II. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. | | | | | | | | |. 5 6. III. | | | | | | | | |. 7. IV. BALANCE DE LINEAS. | | | | | | | | |. 8 9. V 30.

(31) Tiempo de procesamiento _____________________________. Tarea 1 2 3 4 5 6 7 8 9. t. Tiempo de procesamiento ( i ) 5 3 6 8 ← t i (max ) 10 7 1 5 9 3. ∑t i =1. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. i. = 48 31.

(32) Valores máximos y mínimos para c _____________________________. ¾El ciclo c se calcula empíricamente, su valor oscila entre una cota inferior y una cota superior. 9. t i ( max ) = 10 ≤ c ≤ 48 = ∑ t i i =1. ¾El número de estaciones de trabajo, debe ser 9 un número entero.. k= USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. ∑t i =1. i. c. BALANCE DE LINEAS. 32.

(33) Se estiman alternativas de valor de c _____________________________. ¾c puede tomar cuatro valores diferentes de modo que la relación resulte un número entero 9 9. ∑ t i = 48 = 2 × 3 4. i =1. k1 =. ∑t i =1. i. c1. =. 48 =1 48. 9. c1 = 2 × 3 = 48 4. c 2 = 2 × 3 = 24 3. c3 = 2 × 3 = 12 2. c 4 = 2 4 = 16 USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. k2 =. ∑t i =1. i. c2 9. ∑t. i. 48 = =2 24. estaciones de trabajo. 48 k3 = = =4 c3 9 12 ti ∑ 48 i =1 = =3 k4 = 16 BALANCE DE LINEAS c 4 i =1. 33.

(34) Se selecciona el valor de c y con ese valor se construye la siguiente tabla _____________________________¾Seleccionando c=16 Orden de precedencia I. Tarea 1. ti 3. 3. 6. 4. 8. 5. 10. 6 IV V. III. i. i. i. 5. 2 II. ∑ t ( parcial ) ∑ t i (acumulado) 8. 8. 14. 22. 7. 17. 39. 7. 1. 1. 40. 8. 5. 9. 3. 8. 48. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 34.

(35) Se asignan tareas a las estaciones de trabajo _____________________________ ¾ Se asignan trabajos a la estación 1 hasta encontrar en la columna que corresponde a ∑ t i (acumulado) la primera fila i 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). ¾ Se asignan los procesos del grupo I (que requieren 8 unidades de tiempo) a la estación 1, lo que reduce el valor de c = 16 − 8 = 8 . ¾ 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. ¾ Ahora el valor de c es nulo para la estación 1. No se deben asignar más procesos a esta estación. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 35.

(36) Asignación de tareas a la estación 1 _____________________________ ¾Seleccionando c=16 Estación k. Orden de. Tarea. precedencia. I. asignació n. ∑ t ( parcial )∑ t i (acum.) i. i. i. 1. 5. 2. 3. 8. 8. II. 4. 8. 8. 16. II. 3. 6. 6. 22. III. 5. 10. 6. 7. 17. 39. IV. 7. 1. 1. 40. V. 8. 5. 9. 3. 8. 48. 1. sin. ti. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 36.

(37) Se sigue el mismo procedimiento para el _____________________________ resto de las estaciones ¾ 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. ¾ El ciclo se reduce a . Buscando en el grupo III, se concluye que el proceso 5 se puede asignar a la estación 2. ¾ c = 0. No se asignan más procesos a la estación 2. ¾ Repitiendo el mismo procedimiento, se obtiene que la estación 3 estará integrada por los procesos 6,7,8 y 9.. USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. BALANCE DE LINEAS. 37.

(38) Estaciones de trabajo para c=16 _____________________________. ¾Asignación de 3 estaciones de trabajo | | 1 | 4 | 2 | | | I | II | Estación 1 USB PS4161 GESTION DE LA PRODUCCION I. 3. | | | 5 | | | | | III | Estación 2. 6. BALANCE DE LINEAS. | | | | | 7 | | | | | | | | | | IV | | | Estación 3. 8 9. V. 38.

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