Balanceo de la celda de trabajo,
de la línea de ensamble y de la planta
(UN VERDADERO FLUJO CONTINUO)
Introducción
Tal vez no lo sepamos, pero las
líneas de montaje tuvieron una
repercusión importante en nuestras
vidas, al reducir costos y elaborar
productos a precios más
razonables.



Vestimos, usamos, respiramos y
manejamos productos fabricados
en las líneas de montaje
Henry Ford popularizo el termino al
hacer accesible al famoso
automóvil Ford T para la población
en general.
¿Qué son las Líneas de Ensamble?
Definición:

Una serie de estaciones de trabajo de montaje (ensamble) manual o automatizado,
en las cuales se ensamblan en secuencia un producto o varios.


Es una disposición de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están
colocadas inmediata y mutuamente adyacentes, donde el material se mueve
continuamente y a un rimo uniforme a través de una serie de operaciones
equilibradas que permiten la actividad simultanea en todos los puntos, moviéndose el
producto hacia el fin de su elaboración a lo largo de un camino razonadamente
directo.


H. A. Maynard
Roberto García Criollo
El Balanceo de líneas consiste en la agrupación de las actividades secuenciales de
trabajo en centros de trabajo, con el fin de lograr el máximo aprovechamiento de la
mano de obra y equipo y de esa forma reducir o eliminar el tiempo ocioso.
LINEA DE FABRICACION Y LINEA DE ENSAMBLE




La línea de fabricación construye componentes, tales como llantas para
automóvil o partes metálicas para un refrigerador, en una serie de
máquinas.
Una línea de ensamble junta las partes fabricadas en una serie de
estaciones de trabajo.
Ambas pertenecen a los procesos repetitivos y en ambos casos
la línea debe ser balanceada. Es decir, el trabajo llevado a cabo en
una máquina o con por el operario, debe balancear el trabajo realizado
en la siguiente máquina en la línea de fabricación.
La meta de la administración es crear un flujo continuo suave sobre la
línea de ensamble, con un mínimo de tiempo ocioso en cada estación de
trabajo de la persona. Una línea de ensamble 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.
¿Qué es el Balanceo?

La idea fundamental de una línea de ensamble es que un producto se arma
progresivamente a medida que es transportado, pasando frente a
estaciones de trabajo relativamente fijas, por un dispositivo de manejo de
materiales, por ejemplo una banda transportadora.
Los principios básicos en línea son los siguientes:








Principio
Principio
Principio
Principio
Principio
Principio
Principio
de la mínima distancia recorrida.
del flujo de trabajo.
de la división del trabajo.
de la simultaneidad o de las operaciones simultáneas.
de trayectoria fija.
de mínimo tiempo y del material en proceso.
de ínter cambiabilidad.
Si los tiempos productivos que se requieren en todas las estaciones de
trabajo fuesen iguales no existirían tiempos muertos, y la línea estaría
perfectamente equilibrada. El problema de diseño para encontrar las formas
de igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones se denomina
problema de balanceo de línea.
Condiciones de una línea de
ensamble

Deben existir ciertas 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 deben
continuar pues la detención en un punto, corta la
alimentación del resto de las operaciones. Esto
significa que deben tomarse precauciones para
asegurar un aprovisionamiento continuo del material,
piezas, subensambles, etc., y la previsión de fallas en
el equipo.
Beneficios
1.
2.
3.
4.
5.
Reducción de costos y
estandarización.
Sistema de pago por
productividad.
Alcanzar la producción esperada
en el tiempo requerido.
Administración de la producción.
Aumento de productividad general
y motivación del personal.




Estudio de tiempos y movimientos para
distribuir cargas de trabajo.
Eliminar inventarios y cuellos de botella.
Dar continuidad a los flujos de los
procesos.
Se involucra al personal en la eliminación
de los 7 desperdicios más comunes
(sobreproducción, tiempos de espera,
transporte, procesos, inventarios,
movimientos, productos defectuosos).
Consideraciones

Al diseñar y equilibrar una línea el ing. ind. Debe considerar:
1)
2)
3)
4)
La configuración de la línea
Características de las estaciones de trabajo y de los operarios
Tareas asignadas a las estaciones de trabajo
Velocidad de la línea

El desafío del equilibrio es asignar paquetes de trabajo para reducir al
mínimo los costos operativos e incrementar la productividad .
Balance de línea

El objetivo es un ciclo de tiempo constante en todas las
estaciones.

Capacidad: tiempo disponible para producción.



Una línea de producción esta balanceada cuando la
capacidad de producción de cada una de las operaciones
del proceso tienen la misma capacidad de producción.
En cada etapa (operación) del proceso debe existir la
misma capacidad de procesamiento para lograr el
balance.
Un buen balanceo de línea significa tener todas las
estaciones a un 95% de balance.
Criterios utilizados para el
balanceo de líneas






Se requiere cambios en la línea de producción.
Repartir las tareas de ensamble en las estaciones afectadas.
Evaluar el sistema actual de producción para el área
afectada.
Encontrar áreas de oportunidad de mejora, verificar los
equipos e instalaciones, herramientas y dispositivos
necesarios.
Los cambios se deben ir utilizando poco a poco sin
interrumpir el flujo de la línea de producción.
Se requiere aplicar herramientas como la simulación (para
saber si hay disminución o aumentos de tiempos de
producción, cuellos de botella, falta o sobra de operarios).
Búsqueda de la restricción

Recurso Cuello de botella: cualquier
recurso cuya capacidad es menor o igual
a la demanda.
1
52
2
60
3
65
4
50
Demanda
55
Tiempos de producción

Tiempo estándar de operación: tiempo promedio
permisible requerido para elaborar un producto
en una estación de trabajo, bajo las siguientes
condiciones:



(1) un operador calificado y bien capacitado,
(2) que trabaja a una velocidad o ritmo normal, y
(3) hace una tarea especifica.
Cuando el tiempo estándar del operador es mayor
que el tiempo de ciclo crea restricciones para que el
flujo sea continuo.
Tiempos de producción
 Takt
time.
 Cycle
time.
 Lead
time.
Tiempos de producción
Takt time, Cycle Time
and Lead Time
Cycle Time
+ + + + +
Takt Time
= Lead Time
Lead time: periodo de tiempo que se da
entre el pedido del cliente y la entrega del
producto final. Es el plazo de entrega.
Puntos clave para recordar


La determinación del número óptimo de operadores se
llama balanceo de línea. Este es el proceso en el que se
distribuyen los elementos de trabajo entre todos los
operadores.
Cuando determinemos el número de operadores
requeridos:
 Si el decimal es mayor que 0.5, redondear al entero
superior.
 Si el decimal es menor a 0.5, redondear al entero
inferior.
 Utilizar kaizen para reducir los tiempos de ciclo lo más
que se pueda.
Pasos para un Balance de Líneas
de Ensamble






Especificar las relaciones secuenciales.
Determinar el tiempo del ciclo requerido.
Determinar el número de estaciones de
trabajo.
Seleccionar las reglas de asignación.
Asignar tareas, una a la vez, a la primera
estación de trabajo hasta que la suma de
los tiempos sea igual al trabajo del ciclo.
Evaluar la Eficiencia.
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OPERADORES
NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN

Elemento de trabajo.


Operación.


Es la unidad más pequeña de trabajo productivo que es
separable de las demás actividades; su naturaleza debe
ser tal que pueda efectuarse en forma relativamente
independiente, y posiblemente en secuencias diferentes.
Es un conjunto de elementos de trabajo asignados a un
puesto de trabajo.
Puesto o estación de trabajo.

Es un área adyacente a la línea de ensamble, donde se
ejecuta una cantidad dada de trabajo (una operación).
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OPERADORES
NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN

Al balanceo de línea de ensamble también se le
conoce como la asignación de elementos de trabajo a
los puestos de trabajo.

Estación de Trabajo


Tiempo de ciclo.


Agrupación de operaciones o elementos consecutivos, en donde el
material se mueve continuamente a un ritmo uniforme.
Es el tiempo máximo que permanece el producto en cada estación de
trabajo.
Demora de balance.

Es la cantidad total de tiempo ocioso en la línea que resulta de una
división desigual de los puestos de trabajo
DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OPERADORES
NECESARIOS PARA CADA OPERACIÓN
Para calcular el número de operadores necesarios para el
arranque de la operación, se aplica la siguiente formula:
IP =
unidades a fabricar (producción deseada)
Tiempo disponible
NO = TE X IP
T = T.E./NOR
E
en donde:
NO=numero de operadores para la línea
TE=tiempo estándar de la pieza
IP=índice de productividad (Cantidad de Piezas Producidas por
Unidad de Tiempo)
E=eficiencia planeada
T = Tardanza
NOR = Número de Operadores Reales
EJEMPLO # 1

Se debe de balancear
la línea de ensamble
que se muestra en la
figura 1.



La producción
requerida es de 1200
piezas.
El turno de trabajo es
de 8 horas.
El analista planea una
eficiencia de 90%.
OPERACION
TE (MIN)
1
1.25
2
0.95
3
2.18
4
1.1
5
0.83
SUMA
6.31

IP = 1200 unid = 2.5
(8hr) (60min)


El día consiste en 480 minutos (8hrs*60 minutos).
El número de operadores teórico para cada
estación será:
NO
NO
NO
NO
NO
1
2
3
4
5
=
=
=
=
=
(1.25) (2.5) /.90 = 3.47
(.95) (2.5) /.90 = 2.64
(2.18)(2.5)/.90 = 6.06
(1.10)(2.5)/.90 = 3.06
(.83)(2.5)/.90 = 2.31
Aplicando los resultados en la tabla
2.
OPERACION
TE(MIN)
NO TEORICO
NO REALES
1
1.25
3.47
3
2
0.95
2.64
3
3
2.18
6.06
6
4
1.1
3.06
3
5
0.83
2.31
2
TOTAL
17
TABLA 2



Se puede pensar en reajustar los tiempos de tal
manera que no existan tiempos muertos.
Para este ejemplo se consideran las restricciones
de que los operadores no pueden moverse de
una estación de trabajo a otra; debido al
proceso ningún tiempo puede ser cambiado.
Se desea que un trabajo donde participan varios
operadores, cada uno de los cuales lleva a cabo
operaciones consecutivas como una sola unidad,
genera que la velocidad de producción a través
de la línea dependa del operador más lento.
TABLA 3
OPERACION
TE (MIN)
MIN. ESTANDAR
ASIGNADOS
1
1.25 / 3
=0.416
0.416
2
0.95 / 3
=0.32
0.416
3
2.18 / 6
=0.36
0.416
4
1.1 / 3
=0.36
0.416
5
0.83 / 2
=0.415
0.416
Como se observa en la tabla 3, la operación 4 es la
que tiene el mayor número de minutos asignados y
es la que determina la producción de la línea.
Piezas por día =
(3 operadores x 480 minutos) / 1.25 tiempo estándar = 1,152 pzs.
La eficiencia de esta línea es:
E=
Minutos estándar por operador
Minutos estándar asignados x no. De operarios
E=
6.31 X 100 = 89%
(.416)(17)
x 100
MINIMIZACION DEL NÚMERO DE ESTACIONES
DE TRABAJO


DIAGRAMA DE
PRECEDENCIA. Es una
grafica donde se establece
el número limitado de las
secuencias de elementos
que sean física o
económicamente factibles
de realizar en un
procedimiento.
Por ejemplo, si para el
ensamble final de un
televisor son necesarias
las siguientes operaciones.
OPERACION
CONCEPTO
TIEMPO
1
limpiar el gabinete
0.5
2
colocar bocinas en el
gabinete
1
3
colocar tablero de
control
3.5
4
colocar cinescopio en
el gabinete
3
5
colocar el yugo en el
cinescopio
1.5
6
colocar la tapa del
gabinete
1
7
ajustar el aparato
3.5
8
empacarlo
3
FIGURA 5 diagrama
de precedencia.
33
11
66
2
2
77
88
5
5
4
4
El
siguiente paso será calcular el peso posicional por
cada unidad de trabajo.
El peso posicional se obtiene calculando la sumatoria de
cada unidad de trabajo y de todas aquellas unidades de trabajo que deben
seguirse.
ELEMENTOS DE TRABAJO:
1=
1,2,3,4,5,6,7,8
=17
ELEMENTOS DE TRABAJO
DESORDENADOS
PESO POSICIONAL
2=
2,6,7,8
=8.5
3=
3,6,7,8
=11
1
17
4=
4,5,6,7,8
=12
2
8.5
5=
5,6,7,8
=9
3
11
6=
6,7,8
=7.5
4
12
7=
7,8
=6.5
5
9
8=
8
=3
6
7.5
7
6.5
8
3

Ordenados en
siguiente tabla con
respecto al orden
decreciente de los
pasos posicionales,
tenemos.
ELEMENTOS
DE
TRABAJO
PESO
POSICIONAL
1
17
4
12
3
11
5
9
2
8.5
6
7.5
7
6.5
8
3

Asignar los elementos de trabajo a las diversas estaciones,
basados en los pesos de posición y en el tiempo de ciclo
del sistema.
Tiempo de ciclo
del sistema
=

tiempo disponible de un operador
Producción diaria
X eficiencia
Se supone que la producción diaria es de 50 unidades y se
espera un factor de eficiencia de 95%.
Tiempo de ciclo del sistema = 480 x .95 = 9.12
50

9 es el más aproximado al tiempo del ciclo del sistema
que es 9.12 y será el número a tomar para determinar la
producción diaria.
Producción diaria = (480) (.95) = 51 aparatos
9
TABLA 9.
ELEMENTOS
DE
TRABAJO
PESO
POSICIONAL
PREDECESORES
INMEDIATOS
TIEMPO DEL
ELEMENTO
DE TRABAJO
TIEMPO
ACUMULADO
DE
ESTACION
ESTACION DE TRABAJO NO. 1
1
17
-
0.5
0.5
4
12
1
3
3.5
3
11
1
3.5
7
5
9
1,4
1.5
8.5
ESTACION DE TRABAJO NO. 2
2
8.5
1
1
1
6
7.5
1,2,3
1
2
7
6.5
1,2,3,6
3.5
5.5
8
3
1,2,3,6,7
3
8.5
ASIGNACION DE ELEMENTOS DE TRABAJO A
LAS ESTACIONES DE TRABAJO


No con mucha dificultad se encuentra
fabricas donde debido a su distribución
resulta inconveniente cambiar el modelo
de un producto.
Resulta mas fácil trabajar con las
estaciones de trabajo ya existentes
asignándoles elementos de trabajo.
Ejemplo
ELEMENTOS
TE (MIN)
1
0.2
2
0.36
3
0.18
4
0.47
5
0.62
6
0.58
7
0.49
8
0.22
9
0.58
TOTAL
3.7
En una fábrica existen 4 estaciones de
trabajo y los tiempos estándar
elementales para elaborar un nuevo
modelo.
La única restricción que se ha planteado
es que las operaciones no pueden
cambiar de orden.
Para calcular el tiempo de ciclo por
estación, debe dividirse el tiempo total
entre el número de estaciones
(aproximada).
Tiempo del ciclo = 3.70 = .93 minutos
4

Por lo anterior cada estación deberá tener elementos
de trabajo lo mas cercano a .93.
ELEMENTOS
TIEMPO ELEMENTAL
El tiempo de la
estación 2 es el que
nos va a determinar
la producción de la
línea ya que es el
tiempo mayor de
todas las
estaciones.
TIEMPO ACUMULADO
ESTACION 1
1
0.2
0.2
2
0.36
0.56
3
0.18
0.74
ESTACION 2
4
0.47
0.47
5
0.62
1.09
ESTACION 3
6
0.58
0.58
7
0.49
1.07
ESTACION 4
8
0.22
0.22
9
0.58
0.8

La capacidad diaria
= 480/1.09= 440
piezas por turno por
operador.
Líneas de ensamble



En la distribución por producto, el equipo, la
maquinaria, la mano de obra y otras instalaciones
están destinadas a una línea de producción específica
conocida como "Línea de Ensamble".
Una línea de ensamble es un ensamble progresivo de
artículos, unido por un dispositivo de manejo de
materiales.
La línea de ensamble más común es una banda
transportadora que pasa por una serie de estaciones
o centros de trabajo en un intervalo de tiempo
(tiempo de ciclo).
Balanceo de una línea de
ensamble
La vagoneta ww debe ensamblarse sobre una
cinta transportadora.
Se requiere 500 unidades diarias, el tiempo de
producción real por día es de 420 minutos.

1.
2.
3.
Encontrar el balanceo que minimice:
el número de estaciones de trabajo, sujeto al
tiempo de ciclo y a las restricciones de
precedencia.
calcular la eficiencia de la línea.
asignar las tareas por estación.
Tareas
Tiempo
de la tarea
(en segundos)
A
45
-
B
11
A
C
9
B
D
50
-
E
15
D
F
12
C
G
12
C
H
12
E
I
12
E
J
8
F,G,H,I
K
9
J
195
Tareas de
precedencia
Paso 1. Especificar las relaciones secuenciales entre
las tareas utilizando un diagrama de precedencia.
12 seg
11 seg
45 seg
B
A
9 seg
F
C
12 seg
8 seg
G
12 seg
50 seg
D
H
15 seg
E
12 seg
I
J
9 seg
K
Paso 2:
Determinar el tiempo de ciclo.
C=
Tiempo de producción por día
Producción diaria requerida (en unidades)
Necesario convertir
a seg. Por cuanto
los tiempos para
tareas están en
segundos
C= ( 60 segundos)(420 min) = 25,200 = 50.4 seg por unidad.
500 piezas
500
TIEMPO EN QUE
DEBO PRODUCIR
UNA UNIDAD
Paso 3.
Numero teórico mínimo de estaciones de
trabajo requeridas (el numero real puede
ser mayor).
N= Suma de los tiempos de las tareas (T)
Tiempo del ciclo (C).
N= 195seg = 4 estaciones (recomendado)
50.4seg
PASO 4.
Seleccionar reglas de asignación.
Asignar las tareas en orden descendente, desde
el mayor numero de tareas que siguen.

1.
TAREAS
NUMERO DE
TAREAS QUE
LE SIGUEN
A
6
B,D
5
C,E
4
F,G,H,I
2
J
1
K
0
Realizar asignaciones de
tareas para formar la
estación de trabajo 1,
la estación de trabajo 2, y
así sucesivamente hasta que todas
las tareas hayan sido asignadas.
Balanceo logrado de acuerdo con la regla del
número mas largo de tareas que siguen:
TABLA 14.
ESTACION
1
Regla primaria
TAREA
TIEMPO DE LA TAREA
(EN SEGUNDOS)
A
45
t.c. = 50.4
seg. – tiempo
tarea
TIEMPO
RESTANTE
NO
ASIGNADO
5.4 inactivo
0.4 inactivo
2
D
50
3
B
11
39.4
E
15
24.4
C
9
15.4
3.4 inactivo
4
F
12
G
12
38.4
H
12
26.4
I
12
14.4
6.4 inactivo
J
8
41.4 inactivo
5
K
9
Grafica de precedencia
Estación de
trabajo 1
45 seg
11 seg
B
Estación de
trabajo 3
12 seg
9 seg
F
Estación de
trabajo 5
C
A
12 seg
8 seg
G
12 seg
50 seg
D
Estación de
trabajo 2
J
9 seg
K
H
15 seg
E
12 seg
I
Estación de
trabajo 4
Apretar perno y tuerca
Hay un total de 57 seg
de inactividad, y se debe
decidir que hacer con
la estación de
trabajo 5
PASO 5.


Calculo de la eficiencia.
E= T =
195
= 077= 77%
NXC
(5) (50.4)
Una eficiencia de 77%
indica un desequilibrio o
tiempo de inactividad de
23% a través de toda la
línea.
Si quisiéramos utilizar solamente cuatro
estaciones de trabajo y eliminar la quinta
estación y se contara con todas las herramientas
se haría lo siguiente:


Se puede utilizar sobrante de las estaciones de
trabajo 1, 3, y 4. ya que únicamente se requiere un
tiempo de 9 segundos.
Si no se tuviera todo lo necesario se tendría que
trabajar tiempo extra.
 ¿Existe
la posibilidad de un
mejor equilibrio?
 En
este caso, si.
 Trate de equilibrar la línea
con la regla b y rompa los
nexos con la regla a (esto le
dará un equilibrio factible de
cuatro estaciones).

La regla secundaria que se invoca
cuando existen nexos con la regla
primaria es:
 2.
Asignar tareas en orden desde el
tiempo mas largo de la tarea.
Balanceo logrado de acuerdo con la regla de tiempo de la tarea
mas larga :
Regla secundaria
ESTACION
TAREA
TIEMPO DE LA TAREA
(EN SEGUNDOS)
1
A
45
TIEMPO
RESTANTE
NO
ASIGNADO
5.4 inactivo
0.4 inactivo
2
D
50
3
E
15
35.4
I
12
23.4
H
12
11.4
0.4 inactivo
4
B
11
C
9
41.4
F
12
29.4
G
12
17.4
9.4
J
8
0.4 inactivo
K
9
Grafica de precedencia
Estación de
trabajo 1
45 seg
11 seg
B
A
Estación de
trabajo 3
12 seg
9 seg
F
C
12 seg
G
12 seg
50 seg
D
Estación de
trabajo 2
J
H
15 seg
E
12 seg
I
8 seg
Estación de
trabajo 4
9 seg
K
Calculo de la eficiencia

Con cuatro estaciones se incrementaría la
eficiencia de la línea
N= T
=
195
= .97 = 97%
NXC
(4)(50.4)
Estrategias al balancear una línea
de ensamble
1.
Compartir los elementos de trabajo.
Dos operarios o más con algún tipo ocioso en su ciclo de trabajo
pueden compartir el trabajo de otra estación para lograr mayor
eficiencia en toda la línea.
2.
3.
Una segunda posibilidad para mejorar el balanceo de una línea
de ensamble es dividir un elemento de trabajo.
Una secuencia de ensamble distinta puede producir resultados
más favorables.
En general, el diseño del producto determina la secuencia de
ensamble.
Sin embargo, no deben ignorarse las alternativas.
Métodos para lograr el balance de operaciones de ensamble






Dividir las operaciones y proporcionar los
elementos.
Combinar las operaciones y equilibrar los grupos
de trabajo.
Hacer que se muevan los operarios.
Mejorar las operaciones, eliminando
movimientos inútiles.
Crear un buffer de productos y operar las
maquinas mas lentas en horas extras.
Mejorar el desempeño del operario, en
particular, en la operación de cuello de botella.
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Balanceo de líneas de producción