Línea de ensamblaje

Una línea de ensamblaje es un proceso de fabricación (a menudo llamado ensamblaje progresivo) en el que se agregan partes (generalmente partes intercambiables) a medida que el ensamblaje semiacabado se mueve de una estación de trabajo a otra donde las partes se agregan en secuencia hasta que se produce el ensamblaje final. Al mover mecánicamente las piezas al trabajo de ensamblaje y mover el ensamblaje semiacabado de una estación de trabajo a otra, se puede ensamblar un producto terminado más rápido y con menos mano de obra que si los trabajadores llevaran las piezas a una pieza estacionaria para el ensamblaje.

Las líneas de ensamblaje son métodos comunes para ensamblar elementos complejos, como automóviles y otros equipos de transporte, electrodomésticos y productos electrónicos.

Los trabajadores encargados de los trabajos de cadena de montaje se denominan montadores.

Conceptos

Las líneas de montaje están diseñadas para la organización secuencial de trabajadores, herramientas o máquinas y piezas. El movimiento de los trabajadores se minimiza en la medida de lo posible. Todas las piezas o ensamblajes se manipulan mediante cintas transportadoras o vehículos motorizados, como carretillas elevadoras, o por gravedad, sin transporte manual. El levantamiento pesado se realiza con máquinas como puentes grúa o carretillas elevadoras. Cada trabajador normalmente realiza una operación simple a menos que se apliquen estrategias de rotación de puestos.

Según Henry Ford:

Los principios de montaje son estos:

(1) Colocar las herramientas y los hombres en la secuencia de la operación de modo que cada componente deba recorrer la menor distancia posible durante el proceso de acabado.

(2) Usar correderas de trabajo o alguna otra forma de transportador de modo que cuando un trabajador complete su operación, deje caer la pieza siempre en el mismo lugar, lugar que siempre debe ser el lugar más conveniente para su mano, y si es posible, tenga gravedad. llevar la pieza al siguiente trabajador por su cuenta.

(3) Utilizar líneas de ensamblaje deslizantes mediante las cuales las piezas a ensamblar se entregan a distancias convenientes.

El diseño de líneas de montaje es un desafío matemático bien establecido, denominado problema de equilibrio de la línea de montaje.En el problema de equilibrio de la línea de montaje simple, el objetivo es asignar un conjunto de tareas que deben realizarse en la pieza de trabajo a una secuencia de estaciones de trabajo. Cada tarea requiere una duración de tarea dada para completarse. La asignación de tareas a las estaciones generalmente está limitada por dos restricciones: (1) un gráfico de precedencia que indica qué otras tareas deben completarse antes de que se pueda iniciar una tarea en particular (por ejemplo, no colocar un tornillo antes de perforar el orificio) y (2) un tiempo de ciclo que restringe la suma de los tiempos de procesamiento de tareas que se pueden completar en cada estación de trabajo antes de que la cinta transportadora mueva la pieza de trabajo a la siguiente estación. Los principales problemas de planificación para las líneas de montaje operativas incluyen la integración de la cadena de suministro, el control de inventario y la programación de la producción.

Ejemplo sencillo

Considere el ensamblaje de un automóvil: suponga que ciertos pasos en la línea de ensamblaje son instalar el motor, instalar el capó e instalar las ruedas (en ese orden, con pasos intersticiales arbitrarios); solo se puede realizar uno de estos pasos a la vez. En la producción tradicional, solo se ensamblaría un automóvil a la vez. Si la instalación del motor demora 20 minutos, la instalación del capó demora cinco minutos y la instalación de las ruedas demora 10 minutos, entonces se puede producir un automóvil cada 35 minutos.

En una línea de montaje, el montaje de automóviles se divide en varias estaciones, todas trabajando simultáneamente. Cuando una estación termina con un automóvil, lo pasa a la siguiente. Al tener tres estaciones, se pueden operar tres carros al mismo tiempo, cada uno en una etapa diferente de montaje.

Después de terminar su trabajo en el primer automóvil, el equipo de instalación del motor puede comenzar a trabajar en el segundo automóvil. Mientras el equipo de instalación del motor trabaja en el segundo automóvil, el primer automóvil se puede mover a la estación del capó y equiparlo con un capó, luego a la estación de ruedas y equiparlo con ruedas. Una vez que el motor se ha instalado en el segundo automóvil, el segundo automóvil se mueve hacia el conjunto del capó. Al mismo tiempo, el tercer automóvil se mueve hacia el ensamblaje del motor. Cuando se ha montado el motor del tercer automóvil, se puede mover a la estación del capó; mientras tanto, los autos posteriores (si los hay) se pueden mover a la estación de instalación del motor.

Suponiendo que no hay pérdida de tiempo al mover un automóvil de una estación a otra, la etapa más larga en la línea de ensamblaje determina el rendimiento (20 minutos para la instalación del motor), por lo que se puede producir un automóvil cada 20 minutos, una vez que el primer automóvil toma 35 minutos. ha sido producido.

Historia

Antes de la Revolución Industrial, la mayoría de los productos manufacturados se hacían individualmente a mano. Un solo artesano o equipo de artesanos crearía cada parte de un producto. Utilizarían sus habilidades y herramientas, como limas y cuchillos, para crear las piezas individuales. Luego los ensamblarían en el producto final, haciendo cambios de corte y prueba en las partes hasta que encajaran y pudieran trabajar juntas (producción artesanal).

La división del trabajo se practicaba en China, donde los monopolios estatales producían en masa implementos agrícolas de metal, porcelana, armaduras y armas siglos antes de que apareciera la producción en masa en Europa en vísperas de la Revolución Industrial. Adam Smith analizó detalladamente la división del trabajo en la fabricación de alfileres en su libro La riqueza de las naciones (publicado en 1776).

El Arsenal veneciano, que data de alrededor de 1104, funcionaba de manera similar a una línea de producción. Los barcos se movían por un canal y eran equipados por las diversas tiendas por las que pasaban. En el apogeo de su eficiencia a principios del siglo XVI, el Arsenal empleó a unas 16.000 personas que aparentemente podían producir casi un barco por día y podían equipar, armar y aprovisionar una galera recién construida con piezas estandarizadas en una línea de montaje. Aunque el Arsenal duró hasta principios de la Revolución Industrial, los métodos de línea de producción no se volvieron comunes incluso entonces.

Revolución industrial

La Revolución Industrial condujo a una proliferación de la fabricación y la invención. Muchas industrias, en particular las textiles, las armas de fuego, los relojes, los vehículos tirados por caballos, las locomotoras de ferrocarril, las máquinas de coser y las bicicletas, experimentaron una rápida mejora en el manejo de materiales, el mecanizado y el ensamblaje durante el siglo XIX, aunque conceptos modernos como la ingeniería industrial y la logística aún no había sido nombrada.

El molino de harina automático construido por Oliver Evans en 1785 fue llamado el comienzo del manejo moderno de materiales a granel por Roe (1916). El molino de Evans utilizó un elevador de cangilones con correa de cuero, transportadores de tornillo, transportadores de correa de lona y otros dispositivos mecánicos para automatizar completamente el proceso de elaboración de la harina. La innovación se extendió a otros molinos y cervecerías.

Probablemente el primer ejemplo industrial de un proceso de ensamblaje lineal y continuo sea Portsmouth Block Mills, construido entre 1801 y 1803. Marc Isambard Brunel (padre de Isambard Kingdom Brunel), con la ayuda de Henry Maudslay y otros, diseñó 22 tipos de máquinas herramienta. para fabricar las piezas de los bloques de aparejo utilizados por la Royal Navy. Esta fábrica tuvo tanto éxito que permaneció en uso hasta la década de 1960, con el taller aún visible en HM Dockyard en Portsmouth y que aún contiene parte de la maquinaria original.

Uno de los primeros ejemplos de un diseño de fábrica casi moderno, diseñado para facilitar el manejo de materiales, fue Bridgewater Foundry. Los terrenos de la fábrica estaban bordeados por el Canal Bridgewater y el Ferrocarril de Liverpool y Manchester. Los edificios se dispusieron en línea con un ferrocarril para llevar el trabajo a través de los edificios. Se utilizaron grúas para levantar el trabajo pesado, que a veces pesaba decenas de toneladas. El trabajo pasó secuencialmente hasta el montaje de la estructura y el montaje final.

La primera línea de ensamblaje de flujo se inició en la fábrica de Richard Garrett & Sons, Leiston Works en Leiston en el condado inglés de Suffolk para la fabricación de motores de vapor portátiles. El área de la línea de ensamblaje se llamó 'La Tienda Larga' debido a su longitud y estaba en pleno funcionamiento a principios de 1853. La caldera se sacó de la fundición y se colocó al comienzo de la línea, y a medida que avanzaba a través del edificio iría detenerse en varias etapas donde se agregarían nuevas piezas. Desde el nivel superior, donde se fabricaban otras piezas, las piezas más ligeras se bajaban por encima de un balcón y luego se fijaban a la máquina en el nivel del suelo. Cuando la máquina llegara al final del taller, estaría completo.

Partes intercambiables

A principios del siglo XIX, el desarrollo de máquinas herramienta, como el torno de corte con tornillo, la cepilladora de metal y la fresadora, y el control de la trayectoria de la herramienta a través de plantillas y accesorios, proporcionaron los requisitos previos para la línea de ensamblaje moderna al hacer que las piezas intercambiables fueran una realidad práctica..

Transportadores de vapor y eléctricos de finales del siglo XIX.

Los elevadores transportadores a vapor comenzaron a usarse para cargar y descargar barcos en algún momento del último cuarto del siglo XIX. Hounshell (1984) muestra un c.  Boceto de 1885 de un transportador eléctrico que mueve latas a través de una línea de llenado en una fábrica de conservas.

Se cree que la industria empacadora de carne de Chicago es una de las primeras líneas de montaje industrial (o líneas de desmontaje) que se utilizó en los Estados Unidos a partir de 1867. Los trabajadores se paraban en estaciones fijas y un sistema de poleas llevaba la carne a cada trabajador y completarían una tarea. Henry Ford y otros han escrito sobre la influencia de esta práctica de matadero en los desarrollos posteriores de Ford Motor Company.

Siglo 20

Según Domm, la implementación de la producción en masa de un automóvil a través de una línea de ensamblaje puede atribuirse a Ransom Olds, quien la utilizó para construir el primer automóvil producido en masa, el Oldsmobile Curved Dash. Olds patentó el concepto de línea de montaje, que puso a funcionar en su fábrica de Olds Motor Vehicle Company en 1901.

En Ford Motor Company, William "Pa" Klann presentó la línea de ensamblaje cuando regresó de visitar el matadero de Swift & Company en Chicago y vio lo que se conoce como la "línea de desmontaje", donde los cadáveres se sacrificaron mientras se movían a lo largo de un transportador.. Le llamó la atención la eficiencia de una persona quitando la misma pieza una y otra vez sin moverse. Informó la idea a Peter E. Martin, que pronto sería el jefe de producción de Ford, quien en ese momento tenía dudas pero lo animó a continuar. Otros en Ford han afirmado haberle presentado la idea a Henry Ford, pero la revelación del matadero de Pa Klann está bien documentada en los archivos del Museo Henry Ford.y en otros lugares, lo que lo convierte en un importante contribuyente al concepto moderno de línea de montaje automatizada. Ford estaba agradecido por haber visitado las instalaciones de manejo de pedidos por correo Sears de 40 acres altamente automatizadas alrededor de 1906. En Ford, el proceso fue una evolución por prueba y error de un equipo compuesto principalmente por Peter E. Martin, el superintendente de fábrica; Charles E. Sorensen, asistente de Martin; Clarence W. Avery; C. Harold Wills, dibujante y fabricante de herramientas; Charles Ebender; y József Galamb. Parte del trabajo preliminar para tal desarrollo se había establecido recientemente mediante el diseño inteligente de la ubicación de la máquina herramienta que Walter Flanders había estado haciendo en Ford hasta 1908.

La línea de ensamblaje móvil se desarrolló para el Ford Modelo T y comenzó a operar el 7 de octubre de 1913 en la planta Ford de Highland Park, y continuó evolucionando después de eso, utilizando el estudio de tiempo y movimiento. La línea de ensamblaje, impulsada por cintas transportadoras, redujo el tiempo de producción de un Modelo T a solo 93 minutos al dividir el proceso en 45 pasos. Producir autos más rápido de lo que la pintura del día podía secarse, tuvo una inmensa influencia en el mundo.

En 1922, Ford (a través de su escritor fantasma Crowther) dijo sobre su línea de montaje de 1913:

Creo que esta fue la primera línea móvil que se instaló. La idea surgió de manera general del carro elevado que usan los empacadores de Chicago para aderezar la carne de vacuno.

Charles E. Sorensen, en sus memorias de 1956 Mis cuarenta años con Ford, presentó una versión diferente del desarrollo que no se trataba tanto de "inventores" individuales como de un desarrollo lógico y gradual de la ingeniería industrial:

Lo que se resolvió en Ford fue la práctica de mover el trabajo de un trabajador a otro hasta que se convirtió en una unidad completa, y luego organizar el flujo de estas unidades en el momento y el lugar correctos hasta una línea de montaje final en movimiento de la que salió un producto terminado. Independientemente de los usos anteriores de algunos de estos principios, la línea directa de sucesión de la producción en masa y su intensificación en la automatización se deriva directamente de lo que elaboramos en Ford Motor Company entre 1908 y 1913. Generalmente se considera a Henry Ford como el padre de la producción en masa.. Él no estaba. Él fue el patrocinador de la misma.

Como resultado de estos avances en el método, los autos de Ford salían de la línea en intervalos de tres minutos o seis pies por minuto. Esto fue mucho más rápido que los métodos anteriores, aumentando la producción de ocho a uno (requiriendo 12,5 horas-hombre antes, 1 hora y 33 minutos después), mientras usaba menos mano de obra. Tuvo tanto éxito que la pintura se convirtió en un cuello de botella. Solo el negro japonés se secaba lo suficientemente rápido, lo que obligó a la empresa a abandonar la variedad de colores disponibles antes de 1914, hasta que se desarrolló la laca Duco de secado rápido en 1926.

La técnica de la línea de montaje fue una parte integral de la difusión del automóvil en la sociedad estadounidense. La disminución de los costos de producción permitió que el costo del Modelo T estuviera dentro del presupuesto de la clase media estadounidense. En 1908, el precio de un Modelo T rondaba los $825, y en 1912 había disminuido a alrededor de $575. Esta reducción de precio es comparable a una reducción de $15,000 a $10,000 en términos de dólares del año 2000. En 1914, un trabajador de la línea de montaje podía comprar un Modelo T con cuatro meses de salario.

Los complejos procedimientos de seguridad de Ford, especialmente la asignación de cada trabajador a un lugar específico en lugar de permitirles deambular, redujeron drásticamente la tasa de lesiones. La combinación de altos salarios y alta eficiencia se denomina "fordismo" y fue copiada por la mayoría de las principales industrias. Las ganancias de eficiencia de la línea de ensamblaje también coincidieron con el despegue de los Estados Unidos. La línea de montaje obligó a los trabajadores a trabajar a un cierto ritmo con movimientos muy repetitivos, lo que condujo a una mayor producción por trabajador, mientras que otros países usaban métodos menos productivos.

En la industria automotriz, su éxito fue dominante y se extendió rápidamente por todo el mundo. Ford Francia y Ford Gran Bretaña en 1911, Ford Dinamarca 1923, Ford Alemania y Ford Japón 1925; en 1919, Vulcan (Southport, Lancashire) fue el primer fabricante europeo nativo en adoptarlo. Pronto, las empresas tuvieron que tener líneas de montaje, o arriesgarse a quebrar por no poder competir; para 1930, 250 empresas que no habían desaparecido.

La demanda masiva de hardware militar en la Segunda Guerra Mundial impulsó las técnicas de línea de montaje en la construcción naval y la producción de aviones. Se construyeron miles de barcos Liberty haciendo un uso extensivo de la prefabricación, lo que permitió que el ensamblaje del barco se completara en semanas o incluso días. Después de haber producido menos de 3000 aviones para las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos en 1939, los fabricantes de aviones estadounidenses construyeron más de 300 000 aviones en la Segunda Guerra Mundial. Vultee fue pionera en el uso de la línea de ensamblaje motorizada para la fabricación de aeronaves. Otras compañías siguieron rápidamente. Como observó William S. Knudsen (habiendo trabajado en Ford, GM y la Comisión Asesora de Defensa Nacional): "Ganamos porque sofocamos al enemigo en una avalancha de producción, como nunca había visto ni soñado que fuera posible".

Mejora de las condiciones de trabajo

En su autobiografía de 1922, Henry Ford menciona varios beneficios de la línea de montaje, entre ellos:

• Los trabajadores no hacen ningún trabajo pesado.
• Sin agacharse ni agacharse.
• No se requirió ningún entrenamiento especial.
• Hay trabajos que casi cualquiera puede hacer.
• Proporcionó empleo a los inmigrantes.

Las ganancias en productividad permitieron a Ford aumentar el salario de los trabajadores de $1.50 por día a $5.00 por día una vez que los empleados cumplieron tres años de servicio en la línea de ensamblaje. Ford continuó reduciendo la semana laboral por horas mientras bajaba continuamente el precio del Modelo T. Estos objetivos parecen altruistas; sin embargo, se ha argumentado que fueron implementados por Ford para reducir la alta rotación de empleados: cuando se introdujo la línea de ensamblaje en 1913, se descubrió que "cada vez que la compañía quería agregar 100 hombres a su personal de fábrica, era necesario contratar 963" para contrarrestar el disgusto natural que parece haber inspirado la cadena de montaje.

Problemas sociológicos

El trabajo sociológico ha explorado la alienación social y el aburrimiento que sienten muchos trabajadores debido a la repetición de hacer la misma tarea especializada durante todo el día.

Uno de los críticos más famosos del capitalismo, Karl Marx, expresó en su Entfremdungteoría la creencia de que, para lograr la satisfacción laboral, los trabajadores necesitan verse a sí mismos en los objetos que han creado, que los productos deben ser "espejos en los que los trabajadores vean reflejada su naturaleza esencial". Marx vio el trabajo como una oportunidad para que exterioricemos facetas de nuestra personalidad. Los marxistas argumentan que la especialización hace que sea muy difícil para cualquier trabajador sentir que puede estar contribuyendo a las necesidades reales de la humanidad. La naturaleza repetitiva de las tareas especializadas provoca, dicen, una sensación de desconexión entre lo que hace un trabajador todo el día, quién es realmente y lo que idealmente podría contribuir a la sociedad. Marx también argumentó que los trabajos especializados son inseguros, ya que el trabajador es prescindible tan pronto como aumentan los costos y la tecnología puede reemplazar el trabajo humano más costoso.

Dado que los trabajadores tienen que estar de pie en el mismo lugar durante horas y repetir el mismo movimiento cientos de veces al día, las lesiones por estrés repetitivo son una posible patología de la seguridad laboral. El ruido industrial también resultó peligroso. Cuando no era demasiado alto, a los trabajadores a menudo se les prohibía hablar. Charles Piaget, trabajador calificado de la fábrica LIP, recordó que además de tener prohibido hablar, los trabajadores semicalificados tenían solo 25 centímetros para moverse. Más tarde, la ergonomía industrial trató de minimizar el trauma físico.