3_5 Balanceo de lineas

3.4 Uso de almacenes.

3.5 Balanceo de líneas.

MSMA. Guadalupe Pineda

Sesión 11 & 12. Uso de almacenes & Balanceo de lineas.

Análisis de la lectura

HighJump Supply Chain

Advantage Suite



Análisis del Caso 3

Caso Electra



COSTOS DE ALMACENAMIENTOCausas de costos de almacenamiento1. Decisión de tener piezas en stock;2. Medios necesarios para gestionar y almacenar

Los costos de tenencia son los que resultan de mantener las existencias, e incluyen espacios físicos (almacenes), manejo de materiales, deterioro, seguridad, limpieza, estanterías, etc., y los intereses sobre los fondos de capital invertidos en inventarios. Su comportamiento es variable creciente: a mayor cantidad de existencias, este costo crece.



Se calcula generalmente en términos de tasa:Costos de tenencia / costo de materia prima a almacenarEl tamaño óptimo del inventario se logra cuando el total de costos

combinados de pedidos y mantenimiento de inventario están en su punto más bajo.

Para la selección del sistema de compra más conveniente, en ciertos insumos existen restricciones que obligan a decidir sobre la base de otros criterios. Por ejemplo: materiales perecederos, características del mercado proveedor, cupos de importación, etc.

Para las industrias que administran stocks con elevada variedad de piezas (cientos o miles), no resulta operativa su aplicación, por lo costoso y complejo de su instrumentación. Por ello es que sólo se aplican a los materiales cuya importancia relativa en el costo total del producto es significativa.



Para la selección de estos artículos, se cuenta con el criterio ABC o gráfica de Pareto que permite, frente a un número importante de casos, determinar cuáles son los de mayor significación.

El ABC es un criterio empírico que define que generalmente el 20 o 30% de ciertos fenómenos provocan el 70 u 80% de los acontecimientos. Entonces, ubicando aquellos (20 o 30%) estamos controlando el mayor impacto (70 u 80%).

Una de las decisiones en la gestión de materiales es cuánto adquirir cada vez que se formalice una compra. Esta cantidad se denomina lote económico (q), que es la cantidad que conviene comprar periódicamente para optimizar los costos de adquisición y tenencia que demanda la gestión de inventarios.



Fórmula:q =(2.Q.P/c.i)1/2Q = consumo del períodoP = costo de adquisiciónc = costo unitario de la piezai = costo de tenencia (calculado en forma de tasa).Esta fórmula se deduce de:Costo de tenencia: (q/2) c.i, siendo q/2 el stock promedio.Costo de adquisición: (Q/q).P, siendo Q/q el número de compras.Costo total = costo de tenencia + costo de adquisiciónQue, precisamente, hace su punto mínimo en el mismo nivel que:Costo de tenencia = costo de adquisiciónA partir de esta igualdad:(q/2).c.i = (Q/q).Pse despeja:q = q (q/c). (P/i)



A partir de este lote económico, se puede calcular:

Número de compras: N = Q/q = consumo del período / lote económico Frecuencia de compras. Fr = 365 / número de compras.

Coeficientes de rotación de inventarios:Se calculan dividiendo el costo total de cada tipo de materia prima usada

durante el año anterior entre el costo del inventario en existencia y al final del año.

Esta relación también puede expresarse en términos del número de meses de uso representado por el inventario en existencia y un pedido. Posiblemente, la ganancia de la compañía establecerá un coeficiente de rotación estándar basándose en la experiencia anterior y en su pronóstico sobre sus futuras condiciones de operación.

Este método no toma en consideración los costos de pedido, los descuentos por compra que se obtiene con los pedidos grandes, los ahorros de flete en los envíos grandes, los costos de mantenimiento del inventario, etc.



Contingencias

El mantenimiento de materias primas está sometido a riesgos, que inciden en sus existencias y costos, siendo las más frecuentes:

Mermas: son las pérdidas en las cantidades de material por evaporación, disminución de humedad, de peso, etc., por el sólo transcurso del tiempo. Cuando son normales, no se consideran como diferencias de inventarios, sino que se cargan a la producción mediante su incidencia en los materiales. Cuando son anormales, se calculan por separado y, a través de una cuenta especial, se cancelan como una pérdida.

Roturas: constituyen una pérdida y así se las expone en el cuadro de resultados. Es conveniente que se contabilicen a medida que las mismas se producen.

Robos o pérdidas: reciben igual tratamiento que las roturas.Sobrantes: cuando el sobrante de un material no alcanza para ser utilizado en

otro artículo, se transforma en un rezago que debe incidir en el costo del producto. Si el mismo puede ser vendido al ingreso, por dicho concepto, se lo considera una ganancia.



Definición del problema de balanceo de línea:

“El principio de la división de la mano de obra, cuando se aplica el armado en gran escala de artículos manufacturados, toma la forma de la línea de montaje progresivo. El trabajo se divide en tareas individuales, se asigna en la línea a operarios consecutivos y, a medida que el producto se mueve a lo largo de ella, cada uno le agrega su contribución de trabajo. El proceso de prorratear el trabajo de montaje entre los operarios, se conoce con él nombre de "balanceo o equilibrio de la línea".



TERMINOLOGIA DE LA LINEA DE MONTAJE

Una estación de trabajo, es un lugar determinado en el que se ejecuta una cantidad dada de trabajo. Las estaciones de trabajo .de la línea de montaje generalmente están operadas por un solo trabajador; sin embargo, en turnos cortos, un trabajador podrá operar mas de una estación, y en líneas de grandes productos (de aviación, por ejemplo), las estaciones de trabajo frecuentemente están operadas por varios trabajadores.

Un elemento racional mínimo de trabajo, es un elemento indivisible del trabajo, o unidad natural mínima más allá de la cual el trabajo de montaje no puede dividirse racionalmente. Por ejemplo, un elemento racional mínimo puede incluir el siguiente patrón de movimiento: alcanzar una herramienta, tomarla, colocarla en posición, ejecutar una tarea única, regresar la herramienta. En la práctica tales elementos de trabajo se consideran indivisibles, puesto que no pueden dividirse entre dos operarios, ya que esto crearía un trabajo innecesario en la forma de manejo extra.

El contenido total de trabajo es la suma de la cantidad de trabajo del montaje total. El tiempo del contenido total del trabajo, es el tiempo requerido para ejecutar el contenido total de trabajo. El tiempo del contenido de trabajo de una estaci6n, es el tiempo requerido para ejecutar el contenido de trabajo de dicha estación; este tiempo también se conoce como tiempo de operación.



TERMINOLOGIA DE LA LINEA DE MONTAJE (Cont.)

El tiempo de ciclo es el tiempo que el producto consume en cada estación de trabajo cuando la línea se mueve a su paso normal, o a eficiencia del 100%. Dicho en otras palabras, es la cantidad de tiempo empleado entre unidades sucesivas, a medida que ellas se mueven a lo largo de la línea y a su paso normal. Ampliando esta definición, el tiempo de ciclo es el máximo tiempo de operación. Juntos el tiempo de ciclo y el paso al que opera la línea, determinan la tasa a la que los productos fluyen fuera de la línea.

El tiempo de retraso del balanceo es la cantidad de tiempo ociosa en la línea debido a la imperfecta división del trabajo entre las estaciones. Puesto que parece que rara vez se puede dividir el trabajo uniformemente entre todos los operarios de la línea, aquellos que tengan tareas mas cortas, tendrán algún tiempo ocioso, el que es una medida del desequilibrio de la línea.

En la práctica, aquellos operarios que tengan tareas de trabajo menores, realmente no dejaran un tiempo ocioso al final de cada ciclo, sino que trabajaran continuamente a un paso mas lento; sin embargo, el efecto, medido en términos de costo de mano de obra, es el mismo si ellos estuvieran ociosos una parte del tiempo y el resto lo trabajaran mas rápidamente. Si todos los tiempos de contenido de trabajo de las estaciones son iguales, no hay desequilibrio, y el grado o porcentaje del mismo, simplemente llamado "retraso del equilibrio", es la relación existente entre el tiempo ocioso promedio en las estaciones y el tiempo máximo de operación. Dicho de otra manera, el retraso del equilibrio es la relación entre el tiempo ocioso total y el tiempo total consumido por el producto al moverse desde el principio hasta el final de la línea.


Criterios utilizados para el balanceo de línea.

Métodos y conceptos del balanceo de líneas.

El concepto de balanceo de líneas, es el proceso de distribuir el trabajo de montaje entre operarios. Este proceso de balanceo de una línea de montaje es la distribución de tiempos dentro de la misma actividad, principio de la división de la mano de obra. Este concepto se ha empleado en diferentes industrias como la de automóviles, componentes electrónicos, teléfonos etcétera.

El método de balanceo o equilibrio de la línea, incluye programación lineal, programación dinámica, métodos heurísticos y técnicas de ejemplos basadas en computadoras.

El balanceo o equilibrio de líneas, divide en tareas individuales, lo que se pueden hacer simultáneamente mientras el proceso continúa. Estas asignaciones pueden ser consecutivas hasta que al producto se le agreguen todos sus elementos.



Existen condiciones para que la producción en línea sea práctica así como problemas para su diseño. El problema de su diseño es igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones de trabajo, mientras que las condiciones para que la producción en línea sea práctica son: Cantidad, equilibrio y continuidad.

En cantidad, se refiere a que el volumen sea suficiente para mantener todo el proceso de la línea.

Continuidad, se deben de tomar en cuenta todo el suministro necesarios para poder realizar los procesos (piezas, materia prima, ensambles, sub-ensambles, herramientas etcétera.)



Equilibrio de línea es que todas las operaciones deben ser aproximadamente iguales.

El balanceo o equilibrio de línea, puede tener los siguientes casos:

1. Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el número de operarios necesarios para cada operación.

2. Conocido el tiempo de ciclo, minimizar el número de estaciones de trabajo.

3. Conocido el número de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a la misma.



Conceptos:

Tiempo de ciclo: Tiempo de capacidad de producción como el tiempo en el que cada producto hace cierta actividad en determinado lugar de trabajo.

Estación de trabajo: Es el lugar en donde sea hacen ciertas actividades dentro de la operación. Estas estaciones de trabajo varían dependiendo la cantidad de trabajo, operarios así como trabajo.

Contenido total de trabajo: son todas las asignaciones totales consecutivas de trabajo. Este tiempo total de operación depende nuevamente por contenido y por trabajo.

Elemento racional mínimo: Es cuando ya no es posible dividir el tiempo y/o actividades de los elementos involucrados en el proceso, más allá del que el montaje puede realizar.

Tiempo de retraso del balanceo: Es el tiempo ocioso de la línea debido a las asignaciones del trabajo en las estaciones de trabajo. Este tiempo de ciclo se ve mermado debido a las diferentes duraciones de tareas y del ritmo de cada operación.



Las restricciones de balanceo, son las limitaciones impuestas al orden o a la secuencia de tiempo, en que los elementos de trabajo pueden ejecutarse, y son de tres tipos:

1. Restricciones técnicas en el orden de montaje de los componentes elementales.

2. Restricciones impuestas par las instalaciones o maquinaria en la línea.

3. Restricciones de posici6n, bien sea de uno o más trabajadores.



Heurística

La optimización heurística busca soluciones admisibles para la optimización de problemas en circunstancias donde la complejidad de l problema o el tiempo limitado para su resolución no permiten la obtención de resultados exactos. Aunque el análisis de algoritmos de probabilidad y de peor escenario han dado una visión más profunda de los modelos clásicos, la mayoría de los modelos heurísticos desarrollados para problemas de optimización deben ser evaluados empíricamente aplicando procedimientos a un grupo de instancias específicas y comparando la calidad de las soluciones observadas y el costo (monetario y de tiempo) de implementar equipo informático.

Ejemplo aplicado: Balanceo de líneas – Método Heurístico

Con el fin de describir el método heurístico del balanceo de la línea, se dará una ilustración, la cual no se obtuvo de ninguna industria, ya que aunque en este campo existen muchos ejemplos, ellos involucran problemas técnicos que no tienen relación directa con el método.



OBSERV ACIONES GENERALES RESPECTO AL METODO HEURISTICO

Las siguientes generalizaciones y sugerencias son bastante útiles en la aplicación del método heurístico.

I. La permutabilidad dentro de las columnas se utiliza para facilitar la selección de elementos de la longitud deseada para el agrupamiento óptimo de las estaciones de trabajo. La transferibilidad ayuda a desplegar los elementos de trabajo a lo largo de las estaciones de la línea de montaje, de manera de poder utilizarlos donde mejor sirvan para la solución de agrupamiento.

II. Generalmente las soluciones no son únicas, ya que los elementos asignados a una estación, los cuales le pertenecen después de que se ha hecho la asignación en una columna del diagrama de precedencia, generalmente pueden permutarse dentro de la columna, y esto permite que el supervisor de la línea haga alguna derivaci6n para alterar la secuencia de los elementos de trabajo, sin alterar por ello el balanceo óptimo.



OBSERV ACIONES GENERALES RESPECTO AL METODO HEURISTICO (Cont.)

III. Los elementos de tiempo grande se consideraran primero, si esto es posible; esto es, si puede escogerse entre la asignaci6n de un elemento, digamos de duración 20, y la asignación de dos elementos de duración 10, se deberá asignar primeramente el elemento mayor, conservándose para el final de la línea los elementos menores, con el fin de conseguir mayor facilidad de manejo.

IV. Cuando los elementos se muevan lateralmente, esto se hace mejor si se les desplaza hacia la derecha, tanto cuanto sea necesario, para penl1itir una elección suficiente de elementos para la estaci6n de trabajo que estamos considerando.



Ejemplos:Cambiar una llanta

A continuación se describirá un ejemplo de balanceo de líneas con una analogía al proceso de cambiar una llanta. Se usa este tipo de analogías pues en una línea de ensamblaje real existen muchos factores técnicos que hacen este tipo de problemas mucho más complejos.

El motivo de este ejemplo es para ilustrar el método únicamente. En la siguiente tabla se enlistan las actividades que competen al

cambio de una llanta cuando hubo una pinchadura. Se muestran los tiempos de cada acción en segundos y la actividad que la precede.




Como se puede ver, existen 22 actividades esenciales para llevar a cabo el cambio de una llanta de manera exitosa.

Se debe clasificar las actividades de acuerdo al orden al que van sucediendo. Se puede ver en la tabla que las actividades 1,5 y 7 no tienen actividad que le precede. Esto quiere decir que cualquiera de estas actividades puede ser el inicio del trabajo.

En la siguiente tabla se enlistan las actividades ordenadas en grupos I, II, III,..., XII. A la derecha se muestran los tiempos por acción y la suma acumulada de los tiempos. Esto es esencial para el proceso de balanceo de línea.





Para realizar el balanceo de línea óptimo, se debe dividir este trabajo en estaciones de trabajo. Para lograr esto usamos el siguiente método:

Si ni n, ni c, nos son dados, es necesario determinar el valor, o valores, de c y n, para los cuales el retraso del balanceo sea cero. Para determinar los tiempos de ciclo para los cuales ∑iti/ c sea un entero, es conveniente escribir ∑iti como el producto de números primos, esto es:

∑iti = 708 = 2 * 2 * 3 * 59c1 =2 * 2 * 3 * 59 = 708c2 = 2 * 3 * 59 = 354c3 = 2 * 2 * 59 = 236c4 = 3 * 59 = 177c5 = 2 * 59 = 118

El balanceo perfecto puede conseguirse con:

n1 = 708/708 = 1 estaciónn2 = 708/354 = 2 estacionesn3 = 708/236 = 3 estacionesn4 = 708/117 = 4 estacionesn5 = 708/118 = 6 estaciones



Los resultados anteriores nos sugieren a qué tiempos se deben hacer los cortes por estación para que el balanceo de líneas sea óptimo. En este caso, vemos que cn nos indica el tiempo y nn nos indica el número de estaciones necesarias si se pretende que el tiempo ciclo por estación sea cn.

Para nuestro ejemplo, usamos c4 = 177 como el tiempo para balancear el trabajo en 4 estaciones. Se modificó la tabla anterior para redistribuir las actividades en las diferentes estaciones de manera que el tiempo por estación sea lo más cercano posible a 177 segundos. Los resultados que obtuvimos fueron:




De esta forma se puede observar que los tiempos por estación son:

Estación 1 = 168 segundosEstación 2 = 180 segundosEstación 3 = 185 segundosEstación 4 = 175 segundos

El promedio aritmético de estos tiempos es 177 segundos.

Esta solución no es óptima, pues las estaciones de trabajo tienen ciertas variaciones en el tiempo de trabajo. Aún así, esta solución entrega mejores resultados que una línea no balanceada. Se requeriría hacer un balanceo más profundo para lograr mejores resultados.



Ejemplo de Balanceo de LineaMétodo de Kilbridge y Wester

Considere el problema de balancear una línea de ensamble, con el fin de minimizar el tiempo ocioso en la línea. El tiempo y los elementos de trabajo necesarios para completar una unidad de producto son:



SOLUCIÓN1. Hay que construir un diagrama de precedencia, actividades en nodos

(AEN), de tal manera que las actividades sin precedencia queden todas acomodadas en una misma columna que se etiquerará con el número I, la segunda columna se etiquetará con el número II y contendrá a todos los elementos que tenían como requerimiento alguna actividad previa que se encontraba en la columna I.





Se ilustra el procedimiento de asignación de elementos de trabajo a las estaciones para el caso de C3 = 16

Representación tabular del diagrama de precedencias.















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