Balanceo o equilibrio de la lnea de ensamblaje

Balanceo o equilibrado de lneas de ensamble.

Autor: Dr. Gerardo SantoriLneas de ensamble.

Una lnea de ensamble es un tipo de tecnologa de proceso que involucra una serie de operaciones, las cuales a partir de materias primas, componentes o semielaborados, generan un producto de salida de mayor valor. Son ampliamente utilizadas en la fabricacin de: electrodomsticos, automviles, juguetes, ropa, etc.

Para poder caracterizar las lneas de ensamble hay que definir cuatro parmetros de tiempo:

El tiempo de ciclo.

El tiempo de proceso.

El tiempo de flujo.

El takt time.

El tiempo de ciclo (Tc) se puede definir como el tiempo que transcurre entre la produccin de dos unidades consecutivas de un producto. Se expresa en: segundos/unidad, o minutos/unidad. Representa la cadencia o rapidez del proceso. El tiempo de ciclo tiene suma importancia ya que la lnea de ensamble es un proceso cclico y determina la capacidad que tiene la lnea. La capacidad de la lnea es la inversa del tiempo de ciclo (unidades/tiempo). Por ejemplo: Si una lnea de montaje de bicicletas tiene un tiempo de ciclo de 50 segundos, quiere decir que cada 50 segundos sale por el final de la lnea una bicicleta terminada. La capacidad ser de 72 bicicletas por hora.El tiempo de proceso (Tp) es el tiempo que se emplea en producir una nica unidad desde el principio al fin de la lnea. Representa la suma de los tiempos parciales de cada uno de los subprocesos, sin contar los tiempos de espera debido al stock intermedio. En el caso de las lneas de ensamble seria el tiempo que le costara a un nico operario ensamblar un nico producto a partir de sus componentes y utilizando las maquinas e instalaciones a tal efecto.

El tiempo de flujo o Lead time (Tf) es el tiempo que le cuesta al componente que tenga un recorrido mayor atravesar todo el proceso productivo desde principio a fin. Representa la suma del tiempo de proceso mas el tiempo debido a las demoras en los stocks intermedios. Este valor da idea de la agilidad del proceso, o de la capacidad de reaccionar ante un cambio requerido por un cliente.

El takt time (TT) es una definicin de tiempo que suele confundirse con el tiempo de ciclo. El takt time relaciona la demanda de los clientes con la disponibilidad de tiempo productivo. El takt time mide el ritmo al cual deberamos producir para satisfacer la demanda del cliente de forma exacta (produccin ajustada), de modo que representa un umbral de produccin.

Si se produce a un ritmo mayor (tiempo de ciclo menor al takt time) tendremos una capacidad mayor a la demanda y aparecern tiempos ociosos importantes. Si se produce a un ritmo menor (con un tiempo de ciclo mayor al takt time) nunca se alcanzar la cantidad demandada y por lo tanto una parte de la misma quedara insatisfecha.

La diferencia entre el tiempo de ciclo y el takt time es que el tiempo de ciclo es un parmetro de diseo y por lo tanto describe un proceso productivo, en cambio, el takt time es un valor obtenido a partir del ritmo del mercado y de tiempo productivo. Para asegurarse que se pueda cubrir la demanda del cliente el parmetro de diseo deber ser: tiempo de ciclo menor o igual al takt time.

Balanceo de lneas de ensamble.

El balanceo de lneas de ensamble o fabricacin tiene implicancias tanto en la programacin de la produccin como en la distribucin en planta (layout), en este ultimo caso el tamao o el nmero de las estaciones de trabajo tendran que ser diseadas desde el punto de vista fsico para lograr un buen equilibrio.

La produccin en una lnea de ensamble se justifica cuando se quiere producir un gran numero de unidades idnticas en un tiempo inferior al tiempo de proceso (Tp). De esta manera el trabajo se divide en tareas o actividades que son ejecutadas por los operarios en estaciones de trabajo. El objetivo que se persigue es tratar de sincronizar los ritmos de produccin de las distintas estaciones de trabajo asignando la misma cantidad de tiempo (tiempo de ciclo) a cada estacin. Cuando las estaciones trabajan a distintos tiempos de ciclo aparecen los desequilibrios y en consecuencia los tiempos muertos u ociosos en la lnea que harn disminuir la capacidad de la misma.

La magnitud del tiempo de ciclo es muy importante para determinar la cantidad de recursos: puestos de trabajo, operarios y maquinas) que debemos utilizar para poder abastecer la demanda (takt time).

El problema del balanceo de lnea consiste en la asignacin de todas las tareas a una serie de estaciones de trabajo, de manera tal que ninguna de ellas tenga mas trabajo del que puede hacer en el tiempo del ciclo y adems se minimice el tiempo de inactividad en todas las estaciones.

Para realizar un estudio de balanceo de lnea debemos: identificar las tareas que componen el proceso productivo, conocer el tiempo de cada tarea (el cual surgir de un estudio de tiempos), los recursos (maquinas) y establecer el orden de ejecucin el cual es impuesto por el diseo de producto y por las tecnologas del proceso.

Pasos del balanceo de la lnea de ensamble. Los pasos que deben realizarse para lograr el balanceo de una lnea son los siguientes:

1) Se deben especificar las relaciones secuenciales entre las tareas utilizando un diagrama de precedencia (tambin llamado diagrama de operaciones). Dicho diagrama consta de crculos y flechas. Los crculos representan las tareas individuales; las flechas indican el orden de ejecucin de las mismas.

2) Luego se determina el takt time requerido para satisfacer la demanda, utilizando la formula:

3) Luego se calcula el numero terico mnimo de estaciones de trabajo (Nt) requeridas para satisfacer la limitacin del takt time utilizando la formula:

En el caso de que el valor de Nt no sea entero deber redondearse al siguiente nmero entero superior.

4) Se debe seleccionar una regla primaria segn la cual se deben asignar las tareas a las estaciones de trabajo, y una norma secundaria para romper los nexos.

5) Se asignan las tareas, una a la vez, a la primera estacin de trabajo hasta que la suma de los tiempos de las tareas sea igual al tiempo de ciclo (que ser inferior o igual al TT) o hasta que no sean factibles mas tareas debido a restricciones de tiempo o de la secuencia. Repetir el proceso para la estacin de trabajo 2, para la 3, y as sucesivamente, hasta que todas las tareas sean asignadas.

6) Se evala la eficiencia del equilibrio utilizando la formula:

7) Si la eficiencia no es satisfactoria, se vuelve a balancear utilizando una norma de decisin diferente.

EJEMPLO: Se quiere disear una lnea de ensamble de un ventilador teniendo en cuenta las siguientes tareas: TareaTiempo (min)DescripcinPredecesoras

A2Ensamblar armazn---

B1Montar el switchA

C3.25Ensamblar la caja del motor---

D1.2Montar la caja del motor en el armaznA, C

E0.5Sujetar palasD

F1Ensamblar y sujetar la parrilla de seguridadE

G1Sujetar el cableB

H1.4ProbarF, G

El tiempo de produccin disponible por da es de 420 minutos. La demanda a satisfacer es de 100 ventiladores por da.

A partir de la informacin de la tabla se dibuja el diagrama de precedencia.

De acuerdo a este diagrama cual es el proceso que define la mxima velocidad de produccin?: La tarea cuello de botella

Si queremos ensamblar 100 ventiladores por da:

El numero mnimo terico de estaciones de trabajo Nt ser:

Para satisfacer la demanda el Tiempo de ciclo deber ser igual al Takt Time. Por lo tanto la eficiencia del balanceo ser:

La asignacin de tareas a estaciones nos queda:

EstacinTareasTiemposTiempo Inactivo

1A4.2 - 2 = 2.20.2

B2.2 - 1 = 1.2

G1.2 - 1 = 0.2

2C4.2 - 3.25 = 0.950.95

3D4.2 - 1.2 = 30.1

E3 - 0.5 = 2.5

F2.5 1 = 1.5

H1.5 - 1.4 = 0.1

Se puede evaluar si existe otro balanceo que minimice la inactividad de la lnea.Diferentes distribuciones de lneas de ensamble: mejora de organizaciones mediante la utilizacin del concepto de clula de trabajo.

Evitar esta configuracin: Trabajadores en reas pequeas y cerradas. No se puede aumentar el rendimiento sin un tercer trabajador.

Organizacin mejorada: los trabajadores pueden ayudarse el uno al otro. Tambin es posible aadir un trabajador.

Lneas rectas: las instalaciones en lnea hacen difcil equilibrar las tareas, porque los trabajadores pueden verse incapaces de repartirse las tareas de manera uniforme.

Organizacin mejorada: con la estructura en forma de U, los trabajadores tienen mejor acceso. Se ha pasado de cuatro trabajadores a tres.

Bibliografa utilizada.

Administracin de Produccin y Operaciones. Manufactura y Servicios. R. Chase, N. Aquilano, R. Jacobs. Ed. Mc. Graw Hill. 2004.

Manual Practico de Diseo de sistemas productivos. Albert Sue, Francisco Gil, Ignacio Arcusa. Eduitorial Diaz de Santos, 2004.

Direccin de la Produccin.-Vol.I: Decisiones Estratgicas.Vol. II: Decisiones Tcticas. J. Heizer y B. Render. Ed. Prentice Hall, Espaa, 2001.

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Estacin 3

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