La industria automotriz está atravesando un período de transformación en el que se están produciendo y entregando cada vez más vehículos de nueva energía (VNE) al mercado. En consecuencia, surgen nuevos desafíos durante el proceso de fabricación para las empresas automotrices. Dado que la línea de ensamblaje de modelos mixtos se ha utilizado ampliamente, cómo integrar los VNE en el sistema de ensamblaje existente que fue diseñado para la producción de automóviles de gasolina es un tema clave. Se aplica un enfoque práctico que asigna una fuerza laboral específica para manejar el trabajo de ensamblaje de VNE en la planta de ensamblaje de BMW. Este trabajo estudia este nuevo patrón de producción y se centra en el diseño del sistema de ensamblaje bajo este patrón. El objetivo de este trabajo es desarrollar un método para minimizar el costo de producción del ensamblaje de VNE. Así, se propone un algoritmo exacto para resolver jerárquicamente el problema de equilibrado de la línea de ensamblaje y el problema de secuenciación de modelos de vehículos. Se formulan por primera vez modelos matemáticos de programación entera mixta que describen estos dos problemas. Se crean tres nuevos problemas de referencia y un caso de la industria que incluyen los modelos de VNE para evaluar la efectividad del método propuesto. Los resultados de las pruebas numéricas demuestran que el algoritmo desarrollado puede generar rápidamente soluciones de reconfiguración de la línea de ensamblaje para varios escenarios de mezcla de modelos y tasas de producción. Se puede obtener una alta flexibilidad del sistema de fabricación utilizando el enfoque propuesto.