3. balanceo de lineas

3. Balanceo de líneas3. Balanceo de líneas

Objetivo.

Determinar cargas de trabajo equitativamente a un grupo de personas utilizando la técnica de “balanceo de línea”, mediante la “asignación de operarios” con la finalidad de optimizar el recurso humano a utilizar en una producción con distribución en línea o en serie.

1

El balance línea de ensamble consiste en agrupar actividades u operaciones que cumplan con el tiempo de ciclo determinado con el fin de que cada línea de producción tenga continuidad, es decir que cada estación o centro de trabajo., cuente con un tiempo de proceso uniforme o balanceado, de esta manera las líneas de producción pueden ser continuas y no tener cuellos de botella.

2

3

• A la línea de producción se le reconoce como el principal medio para fabricar a bajo costo grandes cantidades o serie de elementos normalizados.

• La producción en línea es una disposición de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están colocadas inmediata y mutuamente adyacentes.

3

• Y donde el material se mueve continuamente y a un ritmo 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 razonablemente directo.

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5

6

Los obstáculos a los que nos enfrentaremos al tratar de balancear una línea de producción serán:

•Líneas con diferentes tasas de producción

•Inadecuada distribución de planta

•Variabilidad de los tiempos de operación

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Deben existir ciertas condiciones para que Deben existir ciertas condiciones para que la producción en línea sea practicala producción en línea sea practica

• 1. Cantidad. El volumen o cantidad debe se 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 tiempo necesarios para cada operación en la línea deben ser aproximadamente iguales.

8

9

• 3. Continuidad. Una vez iniciadas, las líneas de producción deben continuar pues la detención en un punto corta la alimentación del resto de las operaciones. Esto significa que debe tomarse precauciones para asegurar un aprovisionamiento continuo de material, piezas, subensambles, etcétera y la previsión de fallas del equipo.

9

Para realizar un balance de línea es necesario Para realizar un balance de línea es necesario contar con:contar con:

• Descripción de las actividades

• Determinación de la precedencia de cada operación o actividad

• Determinar el tiempo de cada actividad u operación

• Tener un diagrama de proceso

• Determinar el tiempo de ciclo

• Determinar el numero de estaciones de trabajo

• Determinar el tiempo de operación

• Determinar el tiempo muerto

• Determinar la eficiencia

• Determinar el retraso del balance

• Determinar que operaciones quedan en cada estación de trabajo

• Determinar el contenido de trabajo en cada estación

• Determinar el contenido total de trabajo

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La idea fundamental de una línea de ensamble es que un producto se La idea fundamental de una línea de ensamble es que un producto se arma progresivamente a medida que es transportado, pasando frente a arma progresivamente a medida que es transportado, pasando frente a estaciones de trabajo relativamente fijas, por un dispositivo de manejo estaciones de trabajo relativamente fijas, por un dispositivo de manejo

de materiales, por ejemplo una banda transportadorade materiales, por ejemplo una banda transportadora

Los principios básicos del balanceo de línea son los siguientes:•Principio de la mínima distancia recorrida•Principio del flujo de trabajo•Principio de la división del trabajo•Principio de la simultaneidad de las operaciones•Principio de operación conjunta•Principio de la trayectoria fija•Principio del mínimo tiempo y del material en proceso•Principio de la intercambiabilidad

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a) Conocidos los tiempos de las operaciones, determinar el numero de operadores necesarios para cada operación.

b) Conocido el tiempo de ciclo, minimizar el numero de estaciones de trabajo.

c) Conocido el numero de estaciones de trabajo, asignar elementos de trabajo a las mismas.

Sin embargo, cada uno de estos problemas puede tener ciertas restricciones o no, de acuerdo con el producto y al proceso.

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13

14

15

16

Balanceo de líneas• En el caso de que varios operarios trabajen en línea, cada uno realizando

operaciones consecutivas, trabajando como una unidad, la tasa de producción dependerá del operario más lento.

Por ejemplo:

Operario Minutos estándar p/ realizar la operación

Tiempo de espera s/ operario más lento

Minutos estándar permitidos

1 0.52 0.13 0.65

2 0.48 0.17 0.65

3 0.65 ---- 0.65

4 0.41 0.24 0.65

5 0.55 0.10 0.65

Totales 2.61 3.25

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• La Eficiencia de esta línea se puede calcular como el cociente entre los minutos estándar reales totales y los minutos estándar permitidos totales, es decir:

donde: E: eficiencia ME: minutos estándar por operación MP: minutos estándar permitidos por operación

1005

1

5

1 xMP

MEE

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• El número de trabajadores necesarios para la tasa de producción requerida es igual a:

donde: N: número de operarios necesarios en la línea R: tasa de producción deseada

• El análisis de asignación de trabajo a una línea de producción puede minimizar el número de estaciones de trabajo, dado el tiempo de ciclo deseado; o con el número de estaciones de trabajo, se pueden asignar los elementos de trabajo a las estaciones, dentro de las restricciones establecidas para minimizar el tiempo del ciclo.

E

MERMPxRN

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• Una estrategia importante para balancear la línea de ensamble es compartir los elementos de trabajo:- Dos operarios o más con algún tiempo ocioso

en su ciclo de trabajo pueden compartir el trabajo de otra estación para lograr mayor eficiencia.

- Una segunda posibilidad para mejorar el balanceo de una línea de ensamble es dividir un elemento de trabajo.

- También una secuencia de ensamble distinta puede producir resultados más favorables (en general la secuencia de ensamble la determina el diseño del producto).

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1

2

3

4

5 6

7

Banda transportadora de la línea  de ensamble

Banda transportadora de componentes

Estaciones de trabajo

Unidades producidas

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Técnicas de Balanceo de líneas:Técnicas de Balanceo de líneas:

1. Diagrama de proceso de grupo.- Tema visto en Simplificación del trabajo.

2. Línea de ensamble.

3. Método de General Electric

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b) Línea de ensamble b) Línea de ensamble

OPERARIO MIN STD PARA LA OPERACIÓN

TIEMPO DE ESPERA POR EL OPERADOR MÁS

LENTO

MINUTOS ESTANDAR

PERMITIDOS

1 0.52 0.13 (0.03) 0.65 (0.55)

2 0.48 0.17 (0.07) 0.65 (0.55)

3 0.65 (0.55) ---------- 0.65 (0.55)

4 0.41 0.24 (0.14) 0.65 (0.55)

5 0.55 0.10(----) 0.65 (0.55)

TOTALES 2.61(2.51) 0.64 (0.24) 3.25 (2.72)

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∑ MEE = ---------- X 100 = 80 % ∑ MP

Donde: E = eficiencia.ME = Minutos estándar por operación.MP = Minutos estándar permitidos por operación

Solo en una situación inusual tendrá a la línea con balance perfecto; es decir, en la que los minutos estándar para realizar cada operación sean idénticos para cada miembro del equipo. Los minutos estándar para realizar una operación en realidad no constituyen un estándar, lo es solo para el individuo que lo establece.

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El número de trabajadores necesarios para la tasa de producción requerida es igual a:N = R x ∑MP = R x ∑ME/ EDonde N = número de operarios necesarios en la líneaR = tasa de producción deseada, dada en piezas por unidad de tiempo.

Ejemplo:Suponga que se tiene un nuevo diseño y debe establecerse su línea de ensamble. Intervienen ocho operaciones diferentes. La línea debe producir 700 unidades por día (700/480 = 1.458 unidades por minuto) y como se quiere minimizar el espacio de almacén, no deben producirse más de 700 unidades diarias. Los minutos estándar de las ocho operaciones son:

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1. 1.25 min.2. 1.38 min.3. 2.58 min.4. 3.84 min.5. 1.27 min.6. 1.29 min.7. 2.48 min.8. 1.28 min.

----------- 15.37 min.

Para planear esta línea de ensamble con el arreglo más económico, se calcula el número de operadores requerido para un nivel de eficiencia dado (idealmente 100%), como sigue:N = 1.458 x (1.25+1.38+2.58+3.84+1.27+1.29+2.48+1.28)/100= 22.4

Y para una eficiencia del 95% = 22.4/0.95 = 23.6 operarios

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El siguiente paso es estimar el número de operarios para cada uno de las ocho operaciones. Las 700 unidades de trabajo requieren un día, por lo tanto, será necesario producir una unidad en alrededor de (480/700 = 0.685 min.). Por lo tanto el número de operarios necesario es;

No. De MinutosMinutos estandarOperación estándar

min/unidades operarios1 1.25/0.685 1.83 22 1.38/0.685 2.02 23 2.58/0.685 3.77 44 3.84/0.685 5.62 65 1.27/0.685 1.86 26 1.29/0.685 1.88 27 2.48/0.685 3.62 48 1.28/0.685 1.87 2

Total 15.37 24

27

Para identificar la operación más lenta, dividimos el número estimado de operarios entre los minutos estándar para cada una de las ocho operaciones.Operación 1…………………………………………1.25/2 = 0.625Operación 2………………………………..……….1.38/2 = 0.690Operación 3…………………………………………2.58/4 = 0.645Operación 4…………………………………………3.84/6 = 0.640Operación 5…………………………………………1.27/2 = 0.635Operación 6…………………………………………1.29/2 = 0.645Operación 7…………………………………………2.48/4 = 0.620Operación 8…………………………………………1.28/2 = 0.640

Así, la operación 2 por ser la más lenta, determina la producción de la línea. En este caso es:2 trabajadores x 60 min./1.38 min. Estándar = 87 piezas/h = 696 piezas por día.

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Estrategias para lograr un balance de Estrategias para lograr un balance de línea más adecuado:línea más adecuado:

1. Dos o más operarios con algún tiempo ocioso en su ciclo compartiendo el trabajo con otra estación para lograr una mayor eficiencia.

2. Tiempo suplementario (extra) de algunos operarios (los mas lentos) para acumular trabajo.

3. La mejora del método del operario más lento para reducir su ciclo.

4. Dividir el elemento de trabajo entre las estaciones con holgura de tiempo

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c) Método de balanceo de líneas de General c) Método de balanceo de líneas de General Electric.Electric.

Este método presupone lo siguiente:1. Los operarios no se pueden mover de una

estación a otra para ayudar a mantener una carga de trabajo uniforme.

2. Los elementos de trabajo establecidos son de tal magnitud que dividirlos más, disminuiría la eficiencia del desempeño de manera sustancial. (Una vez establecidos los elementos de trabajo deben identificarse con un código).

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El primer paso es determinar la secuencia de los elementos de trabajo individuales. Para determinar la secuencia el analista se hace el siguiente cuestionamiento:

¿Qué otros elementos de trabajo, si los hay, deben terminarse antes de iniciar este elemento de trabajo?

Esta pregunta debe plantearse respecto a cada elemento para establecer un diagrama de precedencias para la línea que se estudia.En esta etapa es preciso considerar algunas restricciones de diseño y de proceso:

El diseño funcional.- La forma de cómo las partes deben ir ensambladas, en forma progresiva.Métodos de producción disponibles.- Sin incurrir en nuevas inversiones, siempre “ajustar” las nuevas demandas de equipos y herramientas a lo que se tiene disponible, o bien con el mínimo de inversión pero una vez agotadas todas las posibilidades con lo existente.

31

32

Un segundo paso es tomar en consideración el problema de asignación de trabajo en la línea de producción se refiere a las restricciones de zona. Principalmente cuando las operaciones se encuentran aisladas y se consideran como zonas especiales, también podemos tomar como fuerte restricción, la disponibilidad de equipo y herramental necesarios para una operación especial o salarios y compensaciones estructuradas por zona.

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En el tercer paso se estima:

Minutos disponibles / Día de trabajo

La tasa de producción =-----------------------------------------------------

Tiempo de ciclo del sistema (min. /Unidad)

Enseguida establece la Grafica de Precedencias.

(00) (02) (05) (06) (08) (09) (10)

(01) (03) (04) (07)

A continuación se establece la Matriz de precedencias.

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Estimado de unidadDe trabajo min.

Unidad de Trabajo

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

0.46 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0.35 01 1 1 1 1 1 1

0.25 02 1 1 1 1 1

0.22 03 1 1 1 1 1

1.10 04 1 1 1 1

0.87 05 1 1 1 1

0.28 06 1 1 1

0.72 07 1 1

1.32 08 1 1

0.49 09 1

0.55 10

6.61

35

Calculamos los pesos de posición para cada unidad de trabajo = Suma de cada unidad de trabajo y todas las que deben Calculamos los pesos de posición para cada unidad de trabajo = Suma de cada unidad de trabajo y todas las que deben seguirle y obtenemos por ejemplo;seguirle y obtenemos por ejemplo;

El peso de posición para el elemento (00) = 00, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10=6.26El peso de posición para el elemento (00) = 00, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10=6.26

Elemento deTrabajo sinOrdenar

Elemento de TrabajoOrdenado

Peso de posición Predecesores Inmediatos

00 00 6.26 -----

01 01 4.75 ----

02 03 4.40 00,01

03 04 4.18 03

04 02 3.76 00

05 05 3.51 02

06 06 2.64 05

07 08 2.36 04,06

08 07 1.76 04

09 09 1.04 07,08

10 10 0.55 09

36

Para ilustrar este método, supóngase que se requiere una producción de 300 unidades en un turno de Para ilustrar este método, supóngase que se requiere una producción de 300 unidades en un turno de 7.5 hrs., el tiempo del ciclo es 450/300= 1.50 min. , la línea balanceada final se presenta a 7.5 hrs., el tiempo del ciclo es 450/300= 1.50 min. , la línea balanceada final se presenta a

continuación:continuación:

LINEA DE ENSAMBLE BALANCEADALINEA DE ENSAMBLE BALANCEADA..EstaciónDe trabajo

Elemento Peso dePosición

PredecesoresInmediatos

Tiempo deElementoDe trabajo

Tiempo de Estación

TiempoAcumulado

Tiempo de ciclo

TiempoNo Asig.

Observación

1 00 6.26 ---- 0.46 0.46 1.5 1.04 -----

1 01 4.75 ---- 0.35 0.81 1.5 0.69 ----

1 03 4.40 00,01 0.22 1.03 1.5 0.47 ----

1 04 4.18 03 1.10 2.13 1.5 ----- Inaceptable

1 02 3.76 00 0.25 1.28 1.5 0.22 ----

1 05 3.56 02 0.87 2.15 1.5 ------ Inaceptable

2 04 4.18 03 1.10 1.10 1.5 0.40 ----

2 05 3.56 02 0.87 1.97 1.5 --- Inaceptable

3 05 3.56 02 0.87 0.87 1.5 0.63 ----

3 06 2.64 05 0.28 1.15 1.5 0.35 ----

3 08 2.36 04,06 1.32 2.47 1.5 ----- Inaceptable

4 08 2.36 04,06 1.32 1.32 1.5 0.18 ---

4 07 1.76 04 0.72 2.04 1.5 ---- Inaceptable

5 07 1.76 04 0.72 0.72 1.5 0.78 ----

5 09 1.04 07,08 0.49 1.21 1.5 0.29 ----

5 10 0.55 09 0.55 1.76 1.5 ---- inaceptable

6 10 0.55 09 0.55 0.55 1.5 0.95

37

Con este arreglo tenemos 6 estaciones de trabajo con un nuevo tiempo de ciclo de 1.32 min. y con una producción de 450/1.32= 341 piezas sin embargo podemos apreciar que aun hay tiempos muertos equivalente a:(1.32-1.28)+(1.32-1.10)+(1.32-1.15)+(1.32-1.32)+(1.32-1.21)+(1.32-0.55)= 1.31 min.

Para obtener un balanceo mas favorable el problema se puede resolver para tiempos de ciclo menores que 1.50 min. lo cual puede resultar en un mayor numero de operarios y mas producción por día que tendría que almacenarse e incurrir en otro tipo de problemática.

38Taller de textiles(telas)

39

Área(taller)de motores.

40

41

Línea de ensamble/V8's-F430.Cada F430 hace una parada de 30 minutos en una de las mas de 30 estaciones, donde todas las instalaciones son hechas totalmente a mano.

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Línea de ensamble/V12's.Los V12's, como el 612 Scaglietti y el 599 GTB pasa por un línea a un costado de los V8's donde permanece 58 minutos en cada estación antes de ser terminados.

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44

45

46

Método heurístico para el balanceo de Método heurístico para el balanceo de líneaslíneas

• El balanceo de líneas siempre se realiza para minimizar el desequilibrio entre máquinas y personal mientras se cumple con la producción requerida. Con la finalidad de producir a una tasa especificada, la administración debe conocer las herramientas, el equipo y los métodos de trabajos empleados.

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Después, se deben determinar los requerimientos de tiempo para cada tarea de ensamble (como taladrar un agujero, apretar una tuerca o pintar con aerosol una parte). La administración también necesita conocer la relación de precedencia entre las actividades, es decir, la secuencia en que deben desempeñarse las tareas.

En el ejemplo siguiente se muestra como convertir

estos datos de las tareas en diagramas de

procedencias.

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EJEMPLO:EJEMPLO:

Queremos desarrollar un diagrama de procedencias para una copiadora que requiere un tiempo de ensamble total de 66 minutos. La tabla 9.3 y la figura 9.12 proporciona las tareas, los tiempos de ensamble y los requerimientos de secuencia para la copiadora.

49

50

• Una vez construida la grafica de precedencias que resuma las secuencias y los tiempos de ejecución, pasamos al trabajo de agrupar las tareas en estaciones de trabajo para lograr la tasa de producción especificada. Este proceso incluye tres pasos:

1. Tomar las unidades requeridas (demanda o tasa de producción) por día y dividir entre el tiempo productivo disponible por día (en minutos o segundos). Esta operación da el tiempo del ciclo, o sea, el tiempo máximo que el producto esta disponible en cada estación de trabajo si debe lograrse la tasa de producción:

Tiempo del ciclo=Tiempo de producción disponible por día/tiempo disponible por día o turno

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2. Calcular el número mínimo teórico de trabajo. Este es el tiempo total de duración de las tareas (el tiempo que lleva hacer el producto) dividido entre el tiempo del ciclo.

Las fracciones se redondean hacia arriba al

siguiente numero entero:

Numero mínimo de estación de trabajo = tiempo para tarea i/tiempo del ciclo

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3. Balancear la línea asignando tareas de ensamble específicas a cada estación de trabajo. Un balanceo eficiente permite completar el ensamble requerido, seguir la secuencia especificada y mantener el tiempo muerto en cada estación de trabajo en un mínimo. Un procedimiento formal para lograrlo es:– identificar una lista maestra de tareas – eliminar las tareas que están asignadas– eliminar las tareas cuya relación de precedencia no se satisface – eliminar las tareas para las que el tiempo disponible en la estación

de trabajo es inadecuada.– Usar una técnica heurística de balanceo de líneas descrita en la

tabla 9.4

53

54

1.tiempo mas largo para una tarea (operación) De las tareas disponibles, elegir la tarea con el tiempo mas largo (mas tardado)

2.-mayor numero de tareas sucesoras De las tareas disponibles, elegir la que tenga el mayor numero de tareas que le siguen.

3.-Ponderación de la posición De las tareas disponibles elegir la tarea cuya suma de tiempos para las tareas que le sigue es mayor (mayor tiempo restante). En el ejemplo veremos que la ponderación de la posición de la tarea C= 5(c) + 3(f) + 7(g)+3(i)=18, mientras que la ponderación de la posición de la tarea D=4(d)+3(f)+7(g)+3(i)=17; por lo tanto, debe elegirse primero C.

4.-tiempo mas corto para una tarea (operaciones) De las tareas disponibles elegir la tarea con el tiempo mas corto

5.-Menor numero de tareas sucesoras De las tareas disponibles, elegir la tarea con el menor numero de tareas que le siguen.

Tabla 9.4 Distribución heurística que se utiliza en la asignación de tareas a las estaciones de trabajo en el balanceo de líneas

Con base al diagrama de precedencias y los tiempos de las actividades dados en ejemplo anterior, la empresa determina que se dispone de 480 minutos productivos por día. Lo que es mas, el programa de producción requiere 40 unidades diarias como salida de la línea de ensamble. Por lo tanto:

Tiempo de ciclo = 12 minutos/unidad

  (12x40)= 480 min

Numero de estaciones de trabajo = Tiempo total de tarea/tiempo de ciclo = 5.5 o 6

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Use la técnica heurística del mayor numero de sucesores para asignar las tareas a las estaciones de trabajo.

La figura 9.13 muestra una solución que no viola los requerimientos de secuencia y que agrupa las tareas en 6 estaciones. Para obtener esta solución, las actividades con el mayor número de tareas se trasladaron a estaciones de trabajo de manera que usara lo mas posible del tiempo disponible en el ciclo de 12 minutos. La primera estación de trabajo consume 10 minutos y tiene un tiempo muerto de 2 minutos.

56

57

La segunda estación de trabajo usa 11 minutos y la tercera por 12 minutos completos. La cuarta estación de trabajo agrupa tres pequeñas tareas y se balancea de manera perfecta en 12 minutos. La quinta tiene 1 minuto de tiempo muerto y la sexta (con las tareas G e i) tiene 2 minutos de tiempo muerto por ciclo. El tiempo muerto total en esta solución es 6 minutos por ciclo.

Los dos aspectos importantes en el balanceo de líneas de ensamble son la tasa de producción y la eficiencia.

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• Es posible calcular la eficiencia de balanceo de una línea si se divide el tiempo total de las tareas entre el producto del numero de estaciones de trabajo. De esta manera la empresa determina la sensibilidad de la línea a los cambios en la tasa de producción y en las asignaciones a las estaciones de trabajo:

------------------------------

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Eficiencia =

∑ Tiempos de tareas

(Numero real de estaciones de trabajo) * (Tiempo de ciclo asignado)

Los administradores de operaciones comparan los diferentes niveles de eficiencia para diferente número de estaciones de trabajo. De esta forma, la empresa determina la sensibilidad de la línea a los cambios de la tasa de producción y en las asignaciones a las estaciones de trabajo.

Podemos calcular la eficiencia del ejemplo anterior.

Obsérvese que al abrir una séptima estación de trabajo, por cualquier motivo, reducirá la eficiencia de balanceo a un 78.6% Eficiencia =66 minutos/(6 estaciones) * (12 minutos)= 91.7%

Eficiencia =66 minutos/(7 estaciones) * (12 minutos)= 78.6%

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Los problemas del balanceo de línea de gran escala, como los problemas grandes de distribución orientado al proceso, suelen resolverse con computadoras. Existen varios programas de computo para manejar las asignaciones de trabajo en las líneas de ensamble con 100 o mas actividades de trabajo individuales.

61

• Dos rutinas de computo COMSOAL (computer method for sequencing operations for assembly lines) y ASYBL (programa de configuración de una línea de ensamble de general electric), se usa con frecuencia en los problemas grandes, con la finalidad de evaluar los miles, o incluso millones de combinaciones de estaciones de trabajo posibles con mucha mayor eficiencia de lo que jamás se lograría en forma manual.

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