El objetivo de este artículo consiste en evaluar los efectos de producción de una línea desbalanceada desde la base (mediante ejemplo clásico de línea de producción); luego evaluar su rendimiento de acuerdo a la intervención de la herramienta determinística del balance de líneas; por último, considerar la variabilidad de cada proceso para evaluar el efecto de la misma en una línea teóricamente balanceada. Para esto utilizaremos simulación, específicamente utilizaremos Bizagi.

Caso de ejemplo

Asumamos un proceso secuencial que consta de 5 operaciones:

Con base en un estudio de tiempos (con 50 observaciones por operación), el analista de métodos y tiempos ha determinado los siguientes tiempos tipo (promedio) en minutos / unidad / operario:

El proceso inicialmente se lleva a cabo con un operario por cada operación. La jornada laboral es de 8 horas por turno, y el salario diario corresponde a $25 USD.

El jefe de planta considera que a simple vista la línea se encuentra desbalanceada. La directiva les exige una producción superior a 230 unidades por turno; para ello le permite disponer de hasta 3 operarios adicionales. Por esta razón utiliza una herramienta de Balanceo de líneas para este fin.

Al utilizar la herramienta de Balance de líneas, obtiene los siguientes resultados:

En síntesis, la herramienta le sugiere emplear los 3 operarios adicionales de la siguiente manera: 2 empleados + en la operación B y 1 empleado más en la operación D. Esto, de acuerdo a la herramienta elevaría el proceso hasta obtener una producción de 240 unidades por turno. Sin embargo, algo despierta una duda en el jefe de planta. De acuerdo a la misma herramienta, su producción actual estaría por el orden de las 80 unidades por turno; la verdad: ¡Nunca han alcanzado dicha producción!

Antes de implementar la solución sugerida en la planta, el jefe de planta prefiere evaluar dicha configuración por medio de simulación. Quiere estar seguro que la herramienta de Balance arroje información confiable. Para este fin utiliza Bizagi, un modelador de procesos. Modelará el proceso inicial, y modelará la configuración de acuerdo al Balance de líneas para un turno de trabajo (8 horas):

Los resultados de la simulación permiten validar los resultados arrojados por la herramienta de Balance de líneas. En teoría, el proceso pasaría de producir 78 unidades por turno a 233 unidades por turno. Los rendimientos locales se detallan a continuación:

En materia de costos:

• Costo unitario (Proceso base): 1,60 USD / Unidad
• Costo unitario (Proceso balanceado): 0,86 USD / Unidad

Todo parece indicar que ha considerado todas las variables, dos métodos distintos validan los cálculos. Sin embargo, parece recordar algo: la variabilidad. Ha olvidado considerar la variabilidad en sus cálculos, de manera que contacta al analista de tiempos y le solicita que sustente los tiempos tipo de cada operación.

El analista responde de acuerdo al método utilizado. Por cada operación ha efectuado 50 observaciones, y los tiempos utilizados en todos los cálculos del jefe de planta, son producto de la media de cada conjunto de observaciones. El listado de tiempos es el siguiente:

De acuerdo al listado de tiempos el jefe de planta saca la primera conjetura: pocas veces cada operación toma el tiempo de la media: variabilidad. ¿Cómo ajustar su modelo de acuerdo a la variabilidad? Recordó sus clases de estadística: mediante la distribución de probabilidad de cada operación.

Hallar la distribución de probabilidad de un listado de datos es tarea sencilla si se cuenta con un paquete estadístico, por ejemplo: Stat::fit. Vamos a procesar los datos de las operaciones:

Densidad ajustada – Operación A |

Densidad ajustada – Operación B |

Densidad ajustada – Operación C |

Densidad ajustada – Operación D |

Densidad ajustada – Operación E |

Así se ve la variabilidad.

De acuerdo al procesamiento de todos los datos, tenemos los siguientes resultados:

Con esta información es posible afectar el modelo de acuerdo a las distribuciones de probabilidad de cada operación. Al correr la simulación (determinística vs. estocástica) tendremos los siguientes resultados:

Los resultados de la simulación permiten contrastar los resultados previos con la consideración de la variabilidad. De las 233 unidades / turno teóricas (según el balanceo determinístico); ahora estimamos 119 unidades / turno: Los efectos de la variabilidad . Esto es aproximadamente un 49% menos de lo previsto mediante Balance de líneas. Los rendimientos locales se detallan a continuación:

En materia de costos de mano de obra:

• Costo unitario (Proceso balanceado- determinístico): 0,86 USD / Unidad
• Costo unitario (Proceso balanceado – estocástico): 1,68 USD / Unidad

Imagínese por un momento lo que hubiese podido pasar, si como jefe de planta los estimados de costo se hubiesen establecido de acuerdo al costo unitario de la herramienta de Balance de línea. Esto siembra, del mismo modo, un manto de duda acerca de la pertinencia del tiempo estándar para estimaciones de capacidad / tiempos de entrega y costos de producción.

Es interesante revisar el proceso original (sin balance) afectado por la variabilidad. Veamos la simulación y la comparación:

¿Sorpresa? Al parecer, en este caso, la variabilidad no afecta la producción de la línea desbalanceada. Por lo tanto, su costo de mano de obra equivale a:

• Costo unitario (Proceso base – variabilidad): 1,60 USD / Unidad

Sin considerar otros costos, la inclusión de 3 operarios adicionales en la línea no representa una disminución del costo unitario (mano de obra), por el contrario, empeoró su desempeño, aumentó su costo unitario. ¿Existen costos adicionales asociados a aumentar la cantidad inicial de operarios? Seguramente: Equipos, herramientas, redistribución / layout y más variabilidad.

Si desea profundizar acerca de este tema, lo invitamos a leer: Refutación al balanceo de líneas.

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Cálculos de capacidad de producción

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Determinar plazos de entrega

En el devenir organizacional existen dos factores sumamente importantes que forman parte de las relaciones de una cadena de valor, estos son la competitividad por tiempo  y el cumplimiento de los tiempos de entrega, razón por la cual una organización debe en lo posible minimizar los tiempos de entrega que pacta con sus clientes, pero a su vez debe ser consciente de poder cumplirlos.

La fijación de los plazos de entrega depende de múltiples factores, que se dividen en factores externos e intrínsecos en la elaboración del producto o la prestación del servicio. Para el cálculo del factor ínsito se toma como base el tiempo estándar o tipo y se determina así, según el siguiente ejemplo:

Ante un pedido de 25000 unidades

Teniendo en cuenta el tiempo estándar de 1,25 minutos y los cálculos empleados en la determinación de la capacidad de producción diaria del ejemplo anterior que nos indican que se producen 1152 unidades por día:

Ahora, las compañías en aras de mantener sus índices de cumplimiento de tiempos de entrega asegurando la confiabilidad en sus relaciones cliente-proveedor suelen considerar que los factores externos deben formar parte del cálculo del plazo de entrega mediante ponderaciones porcentuales conocidas como imprevistos, los cuales suelen fijarse en un intervalo del 5 al 15% según la confiabilidad de procesos de la organización, entre otros factores.

Supongamos entonces que para nuestro ejemplo se fijan unos imprevistos del 6,5%:

Recordemos que al tratarse de tiempos de entrega siempre debemos redondear el resultado del cálculo por exceso:

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Control de la mano de obra

Muchas organizaciones en aras de mantener sus niveles de productividad efectúan constantes evaluaciones del ritmo de trabajo mediante la comparación de la producción real y la producción estándar.

Otras organizaciones con el objetivo de motivar a sus colaboradores implementan programas de incentivos que tienen como base el mismo método de control. El cálculo del control de la mano de obra consiste en una operación sencilla que se detallará con el siguiente ejemplo:

Supongamos que la producción real de un día laboral fue de 990 unidades, si tomamos como base un tiempo estándar de 1,25 minutos por unidad y los cálculos empleados en la determinación de la capacidad de producción diaria del ejemplo anterior que nos indican que se producen 1152 unidades por día:

Vale la pena recordar que un nivel de eficiencia en un turno laboral no implica que su causa directa sea el ritmo de los trabajadores, es por ello, que el porcentaje de eficiencia como un indicador de la producción es una herramienta que invita al análisis causal, que puede verse afectado por una falla en un equipo por ejemplo.

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Cálculo del costo de mano de obra

El costo de la mano de obra como componente del costo total de fabricación es un factor de suma importancia que afecta el producto y por consecuencia la permanencia de la organización en determinado mercado. Su cálculo se ve determinado por dos factores, el primero es el tiempo estándar o tiempo tipo, y el segundo es el «valor minuto».

Su cálculo es sencillo y lo detallaremos en el siguiente ejemplo. Supongamos que una compañía presenta los siguientes datos:

• # Personas = 20
• Días trabajados / mes = 24
• Turnos / Día = 1
• Minutos / Turno = 480
• Horas Extras = 40 = 2400 minutos
• Ausentismo en horas = 32 = 1920 minutos
• Total Salario / Mes = $824.000
• Egresos = $18’854.000

Lo primero que debemos considerar es el cálculo del «valor minuto», el cual se determina de la siguiente manera:

El segundo paso consiste en la determinación del Costo de Mano de Obra  por Unidad teniendo en cuenta el tiempo estándar, para éste ejemplo 1,25 minutos por unidad, el cálculo es una sencilla multiplicación:

Con la determinación del Costo de Mano de Obra, y siendo éste un componente del costo total de producción se puede afirmar que las aplicaciones del tiempo estándar son muchas más, como por ejemplo el cálculo del precio de venta.

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De los tiempos observados al tiempo estándar

La conversión de una serie de tiempos observados en tiempos estándar o tipo requiere la aplicación sistemática de una serie de pasos en los que es importante que el analista tenga claridad sobre la base teórica del cronometraje del trabajo, la valoración del ritmo, y los suplementos del estudio.

1. Análisis de la consistencia de los datos

El análisis de la consistencia de cada elemento requiere estudiar las variaciones que pueden ser percibidas en los tiempos observados. Las medidas que deben tomarse según los resultados de cada análisis son las siguientes:

Para evitar las repeticiones del estudio es recomendado reconocer la importancia de las anotaciones especiales en el proceso de cronometraje, dado que esta información es vital para identificar las causas de una variación determinada.

2. Cálculo del promedio por elemento

Tras la fase de análisis de consistencia de los datos, pasamos a una etapa de aritmética simple. Debemos calcular un promedio para cada elemento de la operación que se ha observado en diferentes momentos. Para obtener el promedio por elemento, es necesario:

En este caso la lectura N° 5, no es considerada como consistente (en la etapa 1).

En este caso el número de lecturas consistentes es igual a 9.

3. De los tiempos observados a los tiempos básicos normales

Para llevar a cabo esta fase, es importante tener en cuenta cómo se evaluó el ritmo de trabajo, es decir, qué método se utilizó para determinar la cadencia de las actividades observadas, si se determinó un factor para cada elemento o para cada observación.

Por ejemplo, si asumimos que el trabajador tuvo un factor de ritmo de trabajo de 95 (lo que indica que trabajó por debajo de la cadencia esperada); y asumimos, como es habitual, que el factor de ritmo estándar es igual a 100; tendremos que, para un tiempo promedio de 0.345:

Tn = 0.345 * (95/100)

Tn = 0.32775

4. Adición de los suplementos (tiempo concedido por elemento)

5. Suavización por frecuencia (tiempo concedido total)

En este paso se calcula la frecuencia por operación o pieza de cada elemento, es decir, ¿cuántas veces se ejecuta el elemento para producir una pieza? Los elementos repetitivos, por definición, se dan al menos una vez en cada ciclo de la operación, por lo que en su respectivo renglón se pondrá 1/1 si se dan una vez por operación, o 2/1 si se dan 2 veces por operación.

Los elementos casuales (por ejemplo afilar herramientas) suelen suceder solo cada 5, 10 o 50 ciclos; en este caso se anotaría en su respectivo renglón de frecuencia 1/5 en caso de darse ese elemento (afilar herramientas, por ejemplo) una vez cada 5 operaciones, o 1/10 si se da 1 vez después de 10 operaciones.

Luego se multiplica el Tiempo Concedido Elemental (Te) por la frecuencia del elemento (que se escribirá, tal como ya se mencionó, en forma de fracción). El producto de esta multiplicación se llamará Tiempo Total Concedido (Ttc = Tiempo Total Concedido).

Supongamos que el elemento que hemos utilizado como ejemplo es un elemento repetitivo y que se presenta 3 veces por operación. Es decir, en la operación para producir la pieza A, se debe realizar 3 veces el elemento que calcularemos (con un tiempo Tt equivalente a 0.371):

6. Tiempo estándar o tipo

En este paso se suman los tiempos totales concedidos para cada elemento que forme parte de una operación, y se obtiene el tiempo estándar por operación.

Supongamos que el elemento que hemos utilizado como ejemplo, denominado elemento «A», forma parte de una serie de elementos denominados elementos A, B, C, D, E, F. Tendremos lo siguiente:

Elemento	Ttc (Tiempo Total Concedido)
A	1.113
B	2.106
C	1.590
D	3.520
E	1.008
F	1.464
Tiempo Estándar (Σ(Ttc))	10.345

7. Consideraciones adicionales

Tiempo estándar o tipo es el tiempo total que se tarda en ejecutar una tarea al ritmo tipo.

Al calcular el tiempo estándar, se deben considerar lo siguiente:

• ¿Cómo se asignarán los elementos contingentes? ¿Deben repartirse o no?
• Si se debe conceder el tiempo de preparación y retiro.
• El factor de interferencia cuando se presente en un ciclo de trabajo estudiado.
• ¿Cómo afectará la variabilidad a la operación dentro de un contexto operativo normal?

Descargar el aplicativo para Estudio de tiempos

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