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TEMA 2: DISEÑO
Ñ DE PROCESOS
DE PRODUCCIÓN
ANÁLISIS DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN.
El análisis de los procesos de producción está determinado por:
1. El diseño del p
producto/servicio. De ello depende
p
las tareas de p
producción.
2. La demanda del mercado de los productos diseñados.(Takt-Time)
De estos dos parámetros y la tecnología utilizada depende el enfoque de
producción y por ello la capacidad de los procesos así como su equilibrado.
Terminología utilizada en el análisis de los procesos de producción:
Tarea: Elementos de trabajo. Coger un lápiz, marcar el número 4, etc.
Precedencias de tareas: Secuencia u orden de ejecución de tareas
anteriores a la tarea en cuestión o estudio.(Listado o diagrama)
Tiempo tarea: Tiempo requerido por un trabajador, trabajador-máquina o
máquina
á i para di
dicha
h ttarea. G
Generalmente
l
t en minutos.
i t
Estación de trabajo: Ubicación física donde se realiza una tarea o un
conjunto particular de tareas.(tiempo de ciclo o capacidad)
Centro de trabajo: Ubicación física donde se localizan dos o más
estaciones de trabajo idénticas.(tiempo de ciclo o capacidad)
2.1. TAKT-TIME. CAPACIDAD Y PRODUCTIVIDAD.
Takt Time(TT): mide la cadencia (el ritmo) al cual deberíamos producir para
satisfacer la demanda del cliente.
-
Demanda: 30.000 unidades / mes (20 días laborales).
-
Se trabaja a un turno de 8 horas.
-
Descansos: 15%
Takt Time =
24.480 seg día
Tiempo disponible " diario"
=
Unidades a producir " diarias"
1.500 ud día
Capacidad: es el inverso del tiempo de ciclo del proceso. Se puede
definir como la cantidad máxima de producto que un proceso es capaz de
producir en un determinado periodo de tiempo.
Productividad: mide la cantidad que un proceso puede producir en
relación con los recursos utilizados para ello. Es una medida relativa, es
decir, hay que compararla con algo. Cada sector tiene los índices de
productividad
d i id d mas convenientes
i
en función
f
ió de
d la
l importancia
i
i de
d sus input
i
en la cuenta de explotación o en su control por parte de la empresa. Por
ejemplo los gastos de personal. Medición parcial, multifactorial o global.
2.1. TAKT-TIME. CAPACIDAD Y PRODUCTIVIDAD.
LÍNEA DE PRODUCCIÓN QUE PRODUCE CON UN Tc DE 40s CON
TOTAL DE 8 PERSONAS. LA LÍNEA TRABAJA A UN TURNO
DURACIÓN
Ó EFECTIVA DE 7,5 H. EL DÍA
Í X, DEBIDO A UN PICO
PRODUCCIÓN SE REALIZAN 800 Uds. PERO UTILIZANDO
PERSONAS Y 8 H. ¿SE HA CUMPLIDO EL OBJETIVO
PRODUCTIVIDAD?
UN
DE
DE
10
DE
2.1. TAKT-TIME. CAPACIDAD Y PRODUCTIVIDAD.
TRES LÍNEAS FABRICAN EL MISMO
PRODUCTO:
• LÍNEA 1: Tc 20 s., 8 PERSONAS y 100 m2.
• LÍNEA 2: Tc 40 s., 3 PERSONAS y 45 m2.
• LÍNEA 3
3: Tc
c 60 s
s.,, 2 PERSONAS
SO S y 25
5 m2.
LA DEMANDA REAL DEL CLIENTE ES DE 70
Uds / o a
Uds./hora.
¿QUE LÍNEA ES LA MÁS ADECUADA?
2.2. EQUILIBRADO DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN.
Metodología para el análisis:
1. Definiendo e identificando las tareas q
que componen
p
el p
proceso p
productivo,, el
tiempo necesario para desarrollar cada tarea, los recursos necesarios y el
orden lógico.
2. Determinar el orden y la secuencia óptima
p
o mejor
j de las p
posibles en la q
que
deben llevarse a cabo las tareas.
3. Dibujar un diagrama de precedencias, es decir, un diagrama de flujos de
proceso.
4. Estimar los tiempos de tareas.(muestras, estimación puntual etc.)
5. Calcular el tiempo de ciclo.
6 Calcular
6.
C l l ell tiempo
ti
mínimo
í i
d los
de
l centros
t
o estaciones
t i
d trabajo.
de
t b j
7. Utiliza una heurística para asignar tareas a las estaciones de trabajo, de modo
que la línea de producción quede balanceada o equilibrada.
2.2. EQUILIBRADO DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN.
Equilibrado (balanceado) de línea: asignar tareas a puestos de trabajo (o
estaciones) a lo largo de una línea satisfaciendo las restricciones y procurando
que las cantidades de trabajo en cada una de las estaciones sea lo más
parecido posible una vez fijado el Tc y persiguiendo la minimización del
número de puestos.
Cómo:
1 Definiendo e identificando las tareas que componen el proceso productivo
1.
productivo, el
tiempo necesario para desarrollar cada tarea, los recursos necesarios y el orden
lógico.
2 Calculando el nº
2.
n mínimo de estaciones objetivo
objetivo.
NME 
T
i
(NME) : nº mínimo de estaciones
Ti: tiempo de la tarea i
i
TT
3.Calculado el número de estaciones calculamos la eficiencia de la línea:
E(%) 
T
i
i
N x Tc
x 100
2.2.2. MÉTODOS DE EQUILIBRADO: ALGORITMOS HEURÍSTICOS
Y EQUILIBRADO INTUITIVO.
-METODO DE HOFFMAN.
- ALGORITMO DE HELGESON&BIRNIE
EJEMPLO
80
90
B
E
A
C
G
60
20
30
F
D
30
50
Jornada: 8 horas/día
Demanda: 240 unid./día
TT = 120 seg.
H
60
(LTT).METODO HOFFMAN (I)
PROCEDIMIENTO:
1.
Supongamos que n=i donde i es el número de estación de trabajo
a formar.
g una lista de todas las tareas asignables
g
a esta ((i)) estación
2.
Haga
de trabajo.
–
¿Qué es una tarea asignable? Son las que no tienen ninguna
precedencia. Una tarea es asignable si todas sus
predecesoras
d
se h
han asignado
i
d y ella
ll ttodavía
d í no.
–
A la hora de elegir entre varias tareas asignables se escoge
la que tiene mayor tiempo. si esta no “entra” en el puesto, se
elige la siguiente que “entre”
entre , siempre y cuando no
incumplamos el diagrama de precedencias.
–
La suma de los tiempos de las tareas asignadas a la estación
de trabajo debe ser < al takt time(TT).
3.
Cerrar la asignación de tareas a la estación de trabajo i.
4.
Si hay mas tareas a asignar n=i+1 y volver al paso 2. Si no hay
mas tareas a asignar, el algoritmo ha terminado.
(LTT).METODO HOFFMAN (II)
Casos particulares en la aplicación del algoritmo:
1.Romper empates según el número de sucesoras inmediatas.
–
Es decir, si se pueden asignar 2 operaciones cuyas
duraciones son iguales se elegirá aquella que tiene mayor
número de sucesoras inmediatas
inmediatas.
–
¿Qué es el número de sucesoras inmediatas? Es el nº de las
tareas inmediatas que no se podrían realizar si antes no se ha
asignado la que le precede.
2.Si hay alguna operación cuya duración sobrepasa el takt time, hay
que duplicar (triplicar, etc.) el puesto en el que se integra la operación.
80
B
E
A
C
60
20
90
G
F
H
30
60
30
D
50
PUESTO
ASIGNABLES
ASIGNADA
TIEMPO
T. ACUMULADO
HOLGURA
1
A
B,C,D
A
D
60
50
60
110
60
10
2
B,C
C
B
C
80
20
80
100
40
20
3
E,F
E
F
F
E
F
90
30
90
120
30
0
4
G
H
G
H
30
60
30
90
90
30
A,D
,
B,C
,
E,F
,
G,H
,
E(%)
( ) = ((420)/(4*120)
)(
) = 87,5
, %
ALGORITMO DE HELGESON Y BIRNIE (I)
Pretende priorizar la ordenación de las tareas
asignando un peso a cada una de ellas. Los pesos
otorgados
g
son una medida de lo alejada
j
que se
encuentra la tarea final del proceso, manteniendo
siempre las tareas de precedencia.
ALGORITMO DE HELGESON Y BIRNIE (II)
Calcular los pesos de cada tarea, para ello debe sumarse a la duración de
cada tarea la propia y la duración de las que le siguen.
Ordenar en orden decreciente las tareas de acuerdo a los pesos.
PROCEDIMIENTO:
1. Inicialización: Se abre la estación 1 y se le asigna el tiempo TT como
T disponible.
2. Búsqueda de tareas candidatas
– Sea j la estación abierta y TD el tiempo
p disponible,
p
, se establece
una lista de candidatas.
– Las candidatas no pueden estar asignadas previamente, deben
tener todas las precedentes inicialmente asignadas y tener una
duración
d
ió iiguall o menor all TD.
TD
3. Test de cierre
– Si la lista de candidatas está vacía ir al paso 6.
ALGORITMO DE HELGESON Y BIRNIE (III)
4.
Asignación de tareas
–
Si hay una sola tarea candidata, asignarla directamente a la estación
j Si hay varias candidatas
j.
candidatas, asignar a la estación j la tarea de mayor
peso y en caso de empate entre tareas aquella de mayor duración
de la lista de candidatas. Si la tarea elegida no entra en el puesto
cogeremos la siguiente de más duración asignable que entre en el
puesto.
puesto
5.
Actualización
–
Reducir el TD en la cantidad de tiempo de proceso de la tarea
asignada. Si TD es nulo, ir al paso 6, en caso contrario ir al paso 2.
6.
Cierre de la estación
–
Cerrar la estación j. El tiempo disponible restante después de cerrar
la estación es el tiempo muerto.
7
7.
Bucle
–
Si todas las tareas están asignadas se termina el algoritmo. En caso
contrario abrir la estación j + 1, asignarle un tiempo disponible igual a
p
2.
TT y volver al paso
Calcular
C
l l llos pesos d
de cada
d tarea, para ello
ll d
debe
b sumarse a lla
duración de cada tarea la propia y la duración de las que le siguen.
Ordenar en orden decreciente las tareas de acuerdo a los pesos.
p
TAREA
A
B
C
D
E
F
G
H
PESO
420
260
230
170
180
120
90
60
TAREA
A
B
C
E
D
F
G
H
PESO
420
260
230
180
170
120
90
60
80
B
90
E
A
C
60
20
H
G
60
30
F
30
D
PUESTO
TAREA
A
B
C
E
D
F
G
H
50
CANDIDATAS
PESO
420
260
230
180
170
120
90
60
ASIGNADA
TIEMPO
T. ACUMULADO
HOLGURA
B,C,D
A
C
60
20
60
80
60
40
2
B,D
B
80
80
40
3
D,E
E
90
90
30
4
D
F
D
F
50
30
50
80
70
40
5
G
H
G
H
30
60
30
90
90
30
1
A
80
80
90
80
A,C
,
B
E
D,F
,
G,H
,
E(%)
( ) = ((420)/(5*90)
)(
) = 93,3
, %
2.3. EQUILIBRADO DE LINEAS MIXTAS.
• Hasta ahora hemos supuesto que las líneas de
producción sólo producen un producto. Si en la línea se
producen
d
mas d
de un producto
d t se presentan
t llas
siguientes interrogantes:
1. Cantidad de cada producto a fabricar en una serie o lote
completo de cada producto.
2. Definir la frecuencia de fabricación así como la secuencia
de los productos.
productos
• Por lo tanto estamos en un proceso tipo start-stop de la
línea de producción.
• Como métodos de calculo tenemos el analítico basado
en valores medios y la simulación numérica para dar
respuesta a las preguntas planteadas
planteadas..
• Utilización de la matriz producto –recursos para
obtener familias de p
productos. (Algoritmo
( g
de Roc).
)
• Secuenciación (Gama ficticia).
2.4. EQUILIBRADO DE MANUFACTURA CELULAR (MC).
• El problema principal de la MC es la disposición física o
formulación de tareas u operaciones de producción en
dicha célula. Hay dos requisitos para optar por esta vía:
1. Demanda de productos alto y estable para que
periódicamente se puedan producir lotes de producto de
tamaño moderado.
2. Los productos deben ser familias de componentes
homogéneos , es decir
decir, con requerimientos de
operaciones de producción similares.
• Utilización de la matriz componentes-máquinas.
• Secuenciación (gama ficticia).
2.4. EQUILIBRADO DE MANUFACTURA CELULAR (MC).
• Calcular por el método gráfico, la gama ficticia en los
siguientes casos:
a) P1:A – C – E –F
F – G –H
H
P2: B – D – G – F – H
P3: A – C – E – D – G – H
b) P1: A – E –F
F–B–D
P2: A – C – B – E – D
P3 A – C – B – E –F
P3:
F
P4: A – B – E – D - F
2.4. EQUILIBRADO DE MANUFACTURA CELULAR (MC).
MÉTODO DE DIAGONALIZACIÓN DE LA MATRIZ
P1: A - E – F – B –D
D
P2: A - C – B – E –D
P3: A - C – B – E –F
F
P4: A - B – E – D –F
• Carga (en horas/semana);
horas/semana) má
máx.: 50 h/sem
2.5. EQUILIBRADO Y SINCRONIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN
POR PROCESOS.
• Partimos de una empresa cuyo diseño productivo esta
basado en los procesos. Por ello los recursos se
disponen de un modo funcional
funcional.(JOB-SHOP).La
(JOB SHOP) La
fabricación de un producto requiere, en general, de
procesos consecutivos de diferente tipología
p
p g .
• Supongamos que necesitamos producir un cantidad
importante de algún producto, la empresa puede adoptar
una configuración
fi
ió d
de FLOW
FLOW-SHOP
SHOP en lla misma
i
instalación. Esto se reflejará en un movimiento de
materiales p
por el interior de la empresa.
p
• Bajo esta perspectiva necesitamos equilibrar los distintos
procesos que conforman el producto final. Para ello:
– Entre los distintos procesos se conforman
f
lazos invisibles
del tipo CLIENTE-SERVIDOR
– Las necesidades se basan en el cliente final que tira de todos
los eslabones anteriores.SISTEMA PULL
2.5. EQUILIBRADO Y SINCRONIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN
POR PROCESOS.
• el flujo productivo es una especie de cadena de cuyo
extremo final (cliente) “tira”(pull),
tira (pull), y en la que los distintos
eslabones tiran unos de otros de forma más o menos
eficiente.
• Este es el fundamento simplificado del flujo tirado(pull).
Para conseguir que la producción en flujo tirado sea
posible, es necesario que cada una de las instalaciones
puedan abastecer exactamente la demanda de sus
clientes.
li
• Métodos de cálculo:
– Analíticos
Analíticos.
– Simulación numérica.
– Método de los eslabones.
2.5. EQUILIBRADO Y SINCRONIZACIÓN
DE LA PRODUCCIÓN POR PROCESOS
Equilibrado
E ilib d de
d capacidad:
id d condición
di ió necesaria
i pero no suficiente.
fi i t
Necesaria porque si la capacidad está desequilibrada se
generarán stocks intermedios o de producto acabado, o se
i f
infrautilizarán
tili á las
l instalaciones.
i t l i
No es suficiente porque en función del diseño de los procesos y
del tipo de procesos que se enlazan,
enlazan podemos generar stocks
intermedios considerables
1. Caso
Una empresa de lámparas metálicas tiene una demanda de 960
Uds./h de cualquier tipo de lámpara de los 10 tipos que produce
El proceso productivo parte de la obtención de la pantalla mediante la
embutición de la chapa laminada en bobinas de 1.000 m. que son
colocadas en un dispositivo de alimentación automática de una prensa
progresiva de 5 pasos que da un golpe cada 3 s. y que requiere 1,5
horas de tiempo de cambio de la matriz. El rendimiento es de 0,2 m.
de chapa/Ud. de lámpara y el tiempo máximo utilizable para cambios
es del 10% del tiempo total productivo.
Tras la embutición,
embutición las pantallas son colgadas automáticamente,
automáticamente de 4
en 4, en un soporte unido a una cadena suspendida que se mueve por
un túnel de fosfatado para la eliminación del aceite. Dichos soportes
se sitúan a 0,3 m. entre sí, la velocidad de la cadena es de 60 m/h, y
la longitud del túnel, de 30 m.
1. Caso
A continuación, mediante una transferencia manual, las pantallas, son
colgadas de una en una y con una distancia de 0,3 m. entre si, en otra
cadena que circula, a 300 m/h, por una cabina de barnizado de 10 m.
de longitud con pistolas automáticas.
D
Después,
é mediante
di t una transferencia
t
f
i automática
t áti
pasan a colgar
l
d
de
otra cadena, de una en una y con una distancia de 0,3 m., cuya
velocidad es de 300 m/h. q
que introduce las p
pantallas en un horno
donde el barniz se cuece durante 1 hora, enfriándose después a
temperatura ambiente durante 30 minutos.
E ell siguiente
En
i i t proceso las
l pantallas
t ll son descolgadas
d
l d manualmente
l
t
para ser aluminizadas, durante 20 minutos en tres campanas de
metalizado de alto vacío,, cuya
y capacidad
p
es de 120 Ud./campana.
p
Finalmente, una vez metalizadas, las pantallas son ensambladas
manualmente al resto de componentes de la lámpara, en 8 células en
U de 5 puestos y Tc=30 s. y colocadas en contenedores de 200
lámparas por tipo.
1. Caso
Metalizado
Fosfatado
MP
M.P.
Barnizado
Embutición
Horneado
Secado
Línea 8
P.A.
Línea 7
Línea 6
Línea 5
Línea 4
Línea 3
Línea 2
Línea 1
2. caso
3. caso
Fase
Tarea
s
Tc
P1
100
110
120
Coger componente A (base)
Ensamblar componente B
Dejar subconjunto en cinta
2
15
1
18
P2
200
210
220
Coger subconjunto de la cinta
Ensamblar componente C
Dejar subconjunto en cinta
1
15
1
17
P3
300
310
320
Coger subconjunto de la cinta
Ensamblar componente D
Dejar subconjunto en cinta
1
8
1
10
P4
400
410
440
Coger subconjunto de la cinta
E
Ensamblar
bl componente
t E/F
Dejar subconjunto en cinta
1
10
1
12
P5
500
510
520
Coger subconjunto de la cinta
Ensamblar componente G
Dejar subconjunto en cinta
1
12
1
14
P6
600
610
640
650
Coger subconjunto de la cinta
Ensamblar componente H
Ensamblar componente I
Dejar subconjunto en cinta
1
5
3
1
10
P7
700
710
720
730
Coger subconjunto de la cinta
Ensamblar componente J
Ensamblar componente K
j subconjunto
j
en cinta
Dejar
1
8
4
1
14
P8
800
810
820
Coger subconjunto de la cinta
Ensamblar componente L
Dejar el producto en el palet
1
4
3
8