Organizacion de La Produccion II

Organización de la Producción II Planificación de procesos productivos Tecnun UNIVERSIDAD DE NAVARRA • NAFARROAKO UNIBERTSITATEA

Donostia • San Sebastián

Javier Santos García

Dr. Ingeniero Industrial

© 2007 Javier Santos García ISBN 84-607-9050-9 84-607-9050-9 Depósito legal SS-1189/03 Reservados todos los derechos. Queda prohibida la reproducción total o parcial sin autorización previa.

Esta publicación tiene la única finalidad de facilitar el estudio y trabajo de los alumnos de la asignatura. Ni el autor, ni la Universidad de Navarra perciben cantidad Alguna por su edición o reproducción.

Primera edición: Octubre 2003 Segunda edición: Septiembre 2005 Tercera edición: Septiembre 2006 Cuarta edición: Septiembre 2007 Quinta edición: Septiembre 2008 Impreso en España Ilustraciones: © 2003 Pablo Callejo Goena ____________________________ ___________________________________________ _____________________________ _______________________ _________ Imprime: Unicopia, C. B. Pº Manuel Lardizábal, 13 20018 – San Sebastián (Gipuzkoa-España)

© 2007 Javier Santos García ISBN 84-607-9050-9 84-607-9050-9 Depósito legal SS-1189/03 Reservados todos los derechos. Queda prohibida la reproducción total o parcial sin autorización previa.

Esta publicación tiene la única finalidad de facilitar el estudio y trabajo de los alumnos de la asignatura. Ni el autor, ni la Universidad de Navarra perciben cantidad Alguna por su edición o reproducción.

Primera edición: Octubre 2003 Segunda edición: Septiembre 2005 Tercera edición: Septiembre 2006 Cuarta edición: Septiembre 2007 Quinta edición: Septiembre 2008 Impreso en España Ilustraciones: © 2003 Pablo Callejo Goena ____________________________ ___________________________________________ _____________________________ _______________________ _________ Imprime: Unicopia, C. B. Pº Manuel Lardizábal, 13 20018 – San Sebastián (Gipuzkoa-España)

Indice

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Índice Introducción ................. .......................... ................... ................... .................. ................... ............... ..... 5 Estructura del libro ................... ............................. ................ ...... Error! Bookmark not defined.

El problema problema de la planificación .................. ............................ ................... .................. ......... 7 1.1 1.2 1.3 1.4

Introducción .................. ............................ ................... ................... ................... .................. ................. ........ 8 Fundamentos teóricos ................... ............................ ................... .................... ................... ............. .... 9 SCENE. Método de planificación propuesto......................... propuesto.................................. ...........14 ..14 Bibliografía recomendada .................. ........................... ................... .................... ...................16 .........16

Escenario. Planificación Planificación agregada agregada .................. ........................... .................. ............... ...... 17 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Introducción ................... ............................ ................... ................... ................... ................... ...............18 ......18 Fundamentos teóricos ................... ............................ ................... .................... ................... ............20 ...20 Herramientas de planificación .................... ............................. ................... ................... ...........22 ..22 Plan Maestro de Producción................... Producción............................. ................... ................... ................29 ......29 Previsiones......... Previsiones ................... .................... ................... .................. ................... ................... .................30 ........30 Bibliografía recomendada .................. ........................... ................... .................... ...................36 .........36

Protagonistas. MRP. .................. ........................... .................. ................... ................... ............. .... 37 3.1 3.2 3.3 3.4

Introducción ................... ............................ ................... ................... ................... ................... ...............38 ......38 Funcionamiento del sistema MRP .................... ............................. ................... ..................40 ........40 CRP. Planificación de la Capacidad..................... Capacidad............................... .................... ..............47 ....47 Bibliografía recomendada .................. ........................... ................... .................... ...................50 .........50

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Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos

Protagonistas. Teoría de las Limitaciones..................................51 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Introducción ........................................................................52 Nacimiento de la Teoría de las Limitaciones .................................55 Meta de una empresa .............................................................56 Fundamentos del DBR.............................................................58 Fundamentos de la TOC ..........................................................65 Bibliografía recomendada........................................................66

Escena. Planificación contra stock ..........................................67 5.1 Introducción ........................................................................68 5.2 Cantidad económica de fabricación ............................................69 5.3 Fabricación de una familia de piezas ..........................................72

Escena. Planificación contra pedido ........................................77 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

Introducción ........................................................................78 Fundamentos teóricos ............................................................80 El taller de una sola máquina....................................................83 El taller de máquinas en paralelo...............................................86 El flow shop ........................................................................88 El job shop general................................................................89 SCENE, Tercera etapa del método..............................................90 Bibliografía recomendada........................................................95

Problemas ......................................................................97

Introducción

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Introducción Este libro es la continuación del libro “Organización de la producción I. Diseño y Mejora de procesos productivos”, dedicado al análisis de herramientas desarrolladas en filosofías como el Just In Time o el Lean Production para la mejora de los procesos productivos. El libro “Organización de la producción II. Planificación de procesos productivos” analiza las distintas herramientas que facilitan la labor de la planificación de la producción en la empresas. El proceso de planificar la producción es diferente según el tipo de actividad que desarrolle la empresa e, incluso, es distinta entre empresas dedicadas a la misma actividad. El objetivo del libro es dar a conocer las distintas técnicas que pueden emplearse, pero partiendo del hecho de que la planificación es, posiblemente, el proceso más complejo que desarrolla el área de producción. Por lo tanto, no se pretende ofrecer soluciones óptimas al problema, sino algunas recomendaciones y técnicas sencillas que facilitan la tarea del programador.

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El problema de la planificación de la producción

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El problema de la planificación La planificación en las empresas es un proceso por el cual cada uno de los departamentos organiza sus recursos en el tiempo con el objeto de optimizar su uso y conseguir así el mayor beneficio posible para la empresa. Existen diferentes niveles de planificación en función del horizonte de tiempo para el que se toman las decisiones. Es este libro se analizarán la mayoría de ellos, ofreciendo herramientas y metodologías para obtener una planificación acorde con las políticas y restricciones de la empresa. Si bien la planificación es una problemática común a todas las empresa, no se ha resuelto de forma sistemática dado el gran número de variables que afectan a las decisiones que se deben tomar, y que hacen muy difícil la automatización de estos procesos de decisión. En este capítulo se definirá el problema de la planificación de la producción en las empresas. Además se presentarán las estrategias de producción que pueden elegir las empresas, porque éstas están íntimamente relacionadas con las herramientas de planificación que deben emplearse. Por último, en este capítulo se presenta un método de planificación que puede aplicarse en las empresas para facilitar esta compleja tarea y que se empleará además para enlazar los distintos capítulos.

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1.1 Introducción Nadie duda de que la planificación de la producción es un proceso necesario. En la vida cotidiana constantemente se desarrolla este proceso. Se planifican las vacaciones, las horas de estudio, las excursiones, las actividades de cada semana,... Lamentablemente, más veces de las deseadas surgen imprevistos que impiden que la planificación realizada se cumpla (una visita inesperada, el mal tiempo, atascos en las carreteras,...) y es preciso replanificar la actividad. Sin embargo, los imprevistos no impiden que, la próxima excursión, las vacaciones o la siguiente semana, no se planifiquen con todo detalle. Es decir, a pesar de los contratiempos, que seguro aparecerán, es necesario planificar.

Parece razonable pensar que las empresas también tendrían que planificar su trabajo teniendo en cuentaPor lo tanto, el principal reto del planificador no es realizar la planificación en sí misma, sino ser capaz de reaccionar a los imprevistos sin perder la motivación para seguir planificando. Por otro lado, no existen fórmulas mágicas capaces de resolver de manera eficiente y automática la planificación de una empresa, por lo que esta función depende en gran parte de la persona encargada de llevarla a cabo, es decir, podría considerarse un “arte”.


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El principal objetivo del proceso de planificación de la producción es responder a las necesidades del cliente (cantidad, coste y servicio) al menor coste posible para la empresa y, al mismo tiempo, de forma que los recursos disponibles se utilicen de la mejor manera posible.

Subcontrataciones

estado inventario WIP y PT

Competencia Demanda

Planificación de la producción

Costes

Disponibilidad de MP

Estado maquinaria Capacidad

Fuerza laboral

Las variables presentadas en el dibujo no siempre son significativas para cada empresa. Por lo tanto, es fundamental para que el proceso de planificación sea efectivo, descubrir las variables principales que intervienen en la planificación de la empresa en la que se realiza. Por otro lado, las políticas y restricciones impuestas por la empresa limitan las opciones del planificador. Sin embargo, la empresa suele exigir una planificación “óptima” de sus recursos... ¿Cómo podría racionalizarse este proceso? Es decir, ¿existe alguna forma gradual de resolver el problema de la planificación?

1.2 Fundamentos teóricos La bibliografía recoge, en una pirámide, los tipos de planificación que tienen lugar en un entorno productivo, ordenados de acuerdo al horizonte de planificación, en orden decreciente, al que afectan las decisiones. La planificación estratégica afecta, como indica su nombre, a las decisiones estratégicas de la empresa. P.ej., el lanzamiento de nuevos productos o la incorporación de nuevas tecnologías. El horizonte de esta planificación varía, según los casos, entre 1 y 3 años. La planificación agregada determina los niveles de producción, inventario y mano de obra necesarios, en un horizonte de planificación determinado, para

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satisfacer la demanda. Su uso está más extendido de lo que en principio puede parecer, principalmente, en lo referente a los niveles de mano de obra. El horizonte puede comprender desde 1 mes hasta 1 año. Horizonte de planificación

largo plazo

Planificación Planificación estratégica estratégica

Planificación Planificaciónagregada agregada

Planificación Planificaciónmaestra maestra(PMP) (PMP) yyproducción producciónnivelada nivelada Planificación Planificaciónde de necesidades (MRP y necesidades (MRP yCRP) CRP) corto plazo

Secuenciación Secuenciación contra contrastock stock

Secuenciación Secuenciación contra contrapedido pedido

La planificación maestra de producción (PMP) corresponde a la planificación de los productos con demanda independiente 1 y es consecuencia de la planificación agregada. Esta planificación es típica de empresas que son proveedores de la industria de montaje, como coches, electrodomésticos… La empresa de montaje facilita a sus proveedores la planificación maestra de sus artículos, para que los proveedores puedan preparar las entregas. El horizonte puede variar entre 1 semana y 1 mes. La planificación de necesidades (MRP) deriva de la planificación maestra y centra su acción en los productos con demanda dependiente 2. En este tipo de planificación se hace imprescindible la utilización de medios informáticos en su ejecución. El horizonte es el mismo que el de la planificación maestra. Por último, la planificación detallada (secuenciación) prepara el programa de fabricación que realizará cada máquina y cada operario. Normalmente se realiza cada semana, aunque en algunas empresas se planifica más de una vez al día. Es,

1

Aquel cuya demanda no depende de la demanda de otros productos, es decir, sólo está condicionada por el mercado. Es el caso, por ejemplo, de los triciclos o las bicicletas.

2

Aquel cuya demanda depende de la demanda de otro producto. Así, por ejemplo, la demanda de ruedas de triciclos depende directamente de la demanda de triciclos.


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sin duda, el nivel de planificación más complejo, especialmente en la planificación contra pedido, como se explicará en el último capítulo. En este último nivel los intentos de automatización han sido numerosos, pero la aleatoriedad de muchas variables básicas para la planificación final, hace que la intervención de un responsable para tomar decisiones sea imprescindible. No obstante, los ordenadores ayudan a la gestión, ya que es posible manejar gran cantidad de información al mismo tiempo. A medida que se desciende en el horizonte de planificación, existe un mayor número de variables que afectan a la toma de decisiones y que pueden sufrir desviaciones importantes obligando a replanificar, desechando la planificación realizada. Paralelamente, a medida que se desciende en el horizonte de planificación, es menor el número de empresas que lleva a cabo la planificación correspondiente a ese nivel, es decir, las desviaciones en las variables que gobiernan el proceso de planificación, desaniman a las empresas a realizarla. Además, en dichos niveles la planificación puede ser muy compleja. En resumen, es preciso partir del hecho de que la planificación, aunque sufrirá variaciones importantes, es necesaria y que, por lo tanto, debe ser realizada de forma rigurosa.

1.2.1 Tipos de planificación Existen básicamente dos tipos de planificación: Contra stock y contra pedido. Frecuentemente se confunden ambos conceptos debido a que podría parecer que la fabricación contra stock no tiene en cuenta la demanda de los clientes, pero no es así. En la fabricación contra stock los productos son retirados del almacén de productos terminados de acuerdo con la demanda del cliente. Por tanto, numerosas empresas asegurar trabajar contra pedido cuando realmente su fabricación es contra stock. Por otro lado, algunas veces un pedido del cliente da lugar a un pedido a producción por una cantidad mayor que la demandada... guardándose el resto del pedido en el almacén. En este caso, el tipo de planificación es mixta. Otras veces la empresa trabaja contra stock con un grupo de productos y con otros fabrica contra pedido. Sin embargo, son muchas las empresas que tienen necesidad de trabajar únicamente contra pedido (caldererías, bienes de equipo, acerías,...) Por último señalar que, en ocasiones, una empresa puede combinar ambas formas de producción. Por ejemplo, podría trabajar contra stock en una primera

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parte del proceso productivo y contra pedido en la parte final, donde se personaliza el producto. También es posible que, debido a la imposibilidad de cumplir los plazos exigidos por los clientes, la empresa se vea obligada a adelantar producción y almacenar producto en curso. Para distinguir claramente ambos conceptos, es necesario identificar el proceso que se realiza desde que se recibe un pedido hasta que éste se envía al cliente. Ese proceso es la respuesta a la pregunta ¿qué hace que se inicie el proceso productivo? La respuesta puede ser un pedido del cliente (contra pedido) o una reposición en el almacén (contra stock). Pueden distinguirse dos casos, representados en las figuras siguientes: pedido cliente

pedido almacén

entrega

EMPRESA

pedido producción

entrega

proveedor entrega

proceso de fabricación contra stock

pedido

pedido

EMPRESA

cliente

pedido producción

entrega

proveedor entrega

proceso de fabricación contra pedido

En ocasiones, en la fabricación contra pedido interviene el área de ingeniería de producto/proceso. En este caso, el lead time será mayor, pero sigue considerándose una fabricación contra pedido. pedido cliente

pedido Ingenería

EMPRESA entrega

pedido producción

proveedor entrega

Conocer cuál es el tipo de planificación que emplea la empresa permite identificar las herramientas que pueden emplearse para llevar a cabo la planificación.


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Planificación PlanificaciónAgregada Agregada

Planificación PlanificaciónAgregada Agregada

PMP PMP– Planificación – PlanificaciónMaestra Maestra (producción (producciónnivelada) nivelada) Planificación Planificacióndede necesidades necesidades(MRP (MRPy yCRP) CRP)

Planificación Planificacióndede necesidades necesidades(MRP (MRPy yCRP) CRP)

Planificación PlanificaciónDetallada Detallada(programa) (programa)

Planificación PlanificaciónDetallada Detallada(programa) (programa)

Puede parecer que la planificación contra pedido es más sencilla que la planificación contra stock, ya que requiere menos etapas, pero se comprobará que es justamente al contrario. Por último, las empresas que trabajan por proyectos podrían considerarse un caso particular de la fabricación contra pedido pero no se estudiará en este libro, ya que dispone de técnicas de planificación propias (PERT). El control de producción permitirá reasignar prioridades, medir la eficiencia de los equipos, controlar los retrasos, desperdicios, retrabajos, consumos,... De esta forma se cerrará el ciclo, representado en la figura siguiente. Necesidades

Capacidades Políticas

Planificación retrasos

- Plan Maestro - Necesidades Material - Plan detallado

eficiencias equipos

Control de producción consumos

retrabajos

desperdicios

1.2.2 Definición de capacidad En algunas ocasiones la planificación de la producción se realiza mal porque se considera una capacidad de producción superior a la real. En este caso siempre es necesario realizar replanificaciones. Sería equivalente al caso de un estudiante que

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terminan las clases a las 2 y en su horario considera que de 2 a 2 y media está comiendo y de 2 y media a 6 estudiando. Los distintos planes llevan asociados una planificación de capacidad. Plan maestro

Planificación de capacidad aproximada (rough-cut capacity Planning)

Plan de materiales (MRP)

Planificación de requerimientos de capacidad (CRP)

Programa de producción

Planificación detallada con carga infinita o finita

La capacidad disponible de la empresa debe conocerse y compararse con estas necesidades de capacidad y, en caso de ser insuficiente, analizar las alternativas existentes para aumentarla. La capacidad máxima disponible es la que se obtiene trabajando los 7 días de la semana durante las 24 horas. Resulta conveniente disponer de este dato referido al recurso que limita la producción, es decir, el cuello de botella de la fábrica. Para conocer la capacidad real de un recurso es necesario disponer de un indicador que ofrezca un valor real de la producción correcta que puede conseguirse. La recomendación es emplear el indicador de la eficiencia global del equipo o ratio OEE analizado en el libro Organización de la producción I.

1.3 SCENE. Método de planificación propuesto La planificación, como se ha visto, se encarga de determinar la secuencia de producción idónea teniendo en cuenta lo que hay que hacer, para cuándo hay que hacerlo y los recursos que se disponen para lograrlo. La secuencia de trabajos que se defina debe tener en cuenta tres aspectos fundamentales: •

La secuencia nunca será óptima. Se ha comprobado cómo las variables que afectan a la planificación son muy numerosas. El concepto óptimo exige que la solución alcanzada no se pueda mejorar y, en este caso, es muy improbable que suceda (sólo en casos muy sencillo)

•

Los recursos son los que son y están en el estado en el que están. Por tanto, no es culpa del planificador no aprovechar al 100% las instalaciones. Al mismo tiempo, se pueden identificar oportunidades de mejora si la secuencia no es la que se quiere.


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•

La secuencia dependerá de las políticas de la empresa. Muchas veces las políticas de compra de materias primas, la imputación de costes de la empresa según el uso de los recursos productivos de la empresa o las prioridades de atención a los clientes preferentes limita las opciones que puede elegir el planificador a la hora de definir una secuencia.

•

Además, al igual que en otras áreas (calidad, mantenimiento,…) el método propuesto pretende hacer partícipe al operario en la toma de decisiones sobre planificación y definición de la secuencia.

La filosofía de producción JIT (Just-in-Time) implica al operario en la mayor parte de las acciones de mejora que tienen lugar en el área de producción como quedó demostrado el curso anterior. Según el método de planificación propuesto el operario también debería participar en las decisiones operativas de la fábrica salvo en un recurso, el conocido como cuello de botella de la empresa. El método propuesto conduce a una secuencia fija en el recurso cuello de botella después de realizar algunos cálculos. Los operarios que trabajen en ese recurso deberían respetar esa secuencia. En el resto de recursos sólo se definirán unas prioridades para garantizar que la secuencia fijada en el recurso cuello de botella se cumpla, pero será el operario quien decida qué producto fabricar según su criterio y de acuerdo a las incidencias que sucederán a lo largo de la jornada de trabajo. De esta forma se evitarán muchas replanificaciones en los recursos que no son críticos.

1.3.1 Elementos del método propuesto El método propuesto, siguiendo una analogía teatral, se basa en 3 elementos principales (escenario, protagonistas y escena), que corresponden a las 3 etapas principales del proceso de planificación.

En primer lugar debe definirse el entorno de planificación en el que se tomarán las decisiones (escenario). A continuación deben definirse reglas que permitan seleccionar los pedidos, recursos y rutas que se incluirán en la planificación que quiere definirse (protagonistas). Finalmente, esos pedidos se ordenarán según las reglas de despacho o algoritmos aplicables en cada caso, dando lugar a la secuencia final (escena).

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Cualquier cambio en uno de estos tres elementos modifica el resultado final. La mayor parte de las variables se definen para un período de tiempo largo y corresponden a las políticas que emplea la empresa, como se comprobará en los siguientes apartados. En los siguientes capítulos se analizan en profundidad los tres elementos y se estudian herramientas que pueden aplicarse en cada uno de ellos

1.4 Bibliografía recomendada Administración de Producción y Operaciones. 8ª edición Chase, Aquilano y Jacobs; McGrawHill; Colombia; 2000

Libro de carácter general que contiene numerosos ejemplos y casos para resolver. Preparado por profesores de Universidad para ser empleado como libro de texto. El único punto desfavorable es el excesivo celo en traducir las palabras del inglés. Dirección de la Producción. E. Fernández, Editorial Civitas, Madrid, 1993

Dos volúmenes (Fundamento Estratégicos y Métodos Operativos) dedicados a la gestión de la empresa. El primer tomo está más dirigido a la administración de empresas. Contiene importantes desarrollos matemáticos. Maynard. Manual del Ingeniero Industrial. 4º Edición W. K. Hodson. McGraw-Hill, México, 1996

Enciclopedia que pretende recoger todo el conocimiento que necesita un ingeniero industrial. Poco manejable debido a su grosor, recoge capítulos dedicados a la planificación de la producción.

Planificación agregada

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2 Escenario. Planificación agregada En el escenario de planificación de las empresas juegan un papel importante las estrategias generales relativas al reparto de la carga de trabajo en horas regulares, extras, subcontrataciones, contrataciones temporales, etc. La planificación agregada de la producción se sitúa en los niveles superiores del prisma de la planificación presentado. Incluso en ese nivel es posible desarrollar estrategias que pueden conducir a un importante ahorro económico en la gestión, pero que al mismo tiempo, limitan las opciones del planificador en los niveles posteriores de planificación. El objetivo de la planificación agregada es fijar los niveles de producción, mano de obra propio y subcontratada y el inventario para un período de tiempo futuro, pero de forma agregada, es decir, sin concretarla en productos concretos. En la planificación agregada pueden emplearse distintas técnicas matemáticas para obtener planificaciones factibles. Sin embargo, en este libro sólo se analizará el método gráfico, que conduce a soluciones razonables con un esfuerzo pequeño. Al final del capítulo se presentan los principales métodos de previsión de la demanda que se emplean en las empresas y que sirven para obtener los datos de entrada de la planificación agregada.

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2.1 Introducción Son numerosas las decisiones que deben tomar los responsables de la empresa antes de poder definir una secuencia de producción. No existen reglas generales y dos empresas que compiten en el mismo mercado pueden tener resultados satisfactorios con diferentes escenarios. Por lo tanto, conocer el escenario de planificación y sus reglas de funcionamiento permiten al planificador conocer restricciones relacionadas con políticas de la empresa que limitarán las posibilidades de realizar secuencias de producción. Esta primera etapa del método SCENE pretende establecer estrategias generales para hacer frente a la demanda en el medio-largo plazo, estableciendo la forma en la que la empresa trabajará (turnos, horas extras, adelantar producción, subcontratar, políticas de compra de materiales, etc). Algunas de las preguntas que deben responderse en esta primera etapa son: •

¿Cuál es la estrategia general de producción de la empresa? Podría ser fabricar contra stock o contra pedido. Y en este segundo caso ¿se planifican los pedidos tan pronto como se reciben?

•

¿Cuál es el intervalo de programación (TP)? ¿y el de reprogramación (TR)? Podría planificarse cada semana y replanificarse cada día. Estos valores serán los que harán que el proceso de planificación se ejecute.

•

¿Para cuánto tiempo se programa (horizonte de planificación)? Aunque se realice el proceso semanalmente, el período que se planifica puede ser mayor. También puede definirse un período congelado que no se modifica y un periodo de planificación prevista. Por último podría programarse un grupo de pedidos determinado, sin importar el período de tiempo que suponen.

•

¿Cuál es la capacidad máxima (HR, HE, ETT), el calendario laboral y los turnos? ¿se puede adelantar trabajo y acumular inventario? Si estos datos no se conocen, las técnicas de planificación agregada que se presentan ayudan a definir estas variables.

•

¿Qué hacen los principales competidores? ¿qué plazo de entrega ofrecen? ¿Es la empresa competitiva en plazo en su sector?

•

¿Qué nivel de subcontratación tiene la empresa?


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2.1.1 Planificación agregada La palabra agregada se añade para denotar que se emplea una medida global de producción; es decir, la demanda agregada se obtiene sumando la demanda de todos los artículos, aunque sean distintos entre sí. Cuenta la leyenda que una alumna americana fue suspendida por realizar mal una operación matemática. El profesor alegaba que el error cometido era como sumar peras y manzanas. Si la niña conseguía sumarlas aprobaría el examen. La alumna llegó a la conclusión de que, si tenía en cuenta el tiempo de maduración de cada una de las frutas (distintos entre sí) podría sumar los dos artículos. El resultado de la suma correspondía a unidades de tiempo, pero se inventó una nueva unidad (Unit Apple-Pear: UAP).

Con el aprobado en el bolsillo corrió a casa y se lo contó a su madre, que trabajaba en una fábrica de herramientas de mano y tenía problemas para determinar el número de operarios que le hacían falta para cumplir con las previsiones de demanda. Calcando la idea de su hija resolvió el problema, pero empleando las horas-hombre como unidad común. Denominó a las nuevas unidades Unidades Agregadas de Producción (uap). Esta leyenda, que puede ser cierta o no, define el sentido de las uaps. Así es posible tener un dato agregado de la producción necesaria para un período y, si la capacidad de la empresa se expresa también en esas unidades, se pueden comparar y tomar las medidas oportunas para ajustarlas. En la mayoría de los casos se empleará la unidad agregada de las horas máquina o las horas hombre, pero también es frecuente utilizar unidades como los metros cuadrados o las toneladas. El problema de la agregación es su posterior desagregación una vez realizados los ajustes para determinar el plan maestro de producción. Sin embargo, la información que ofrece trabajar con uaps hace que su uso, aunque sin desagregación sea positivo para fijar la estrategia general de la empresa.

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2.2 Fundamentos teóricos 2.2.1 Métodos de planificación Con los métodos de planificación se pretende optimizar el uso de los recursos evitando cambios bruscos de producción y, al mismo tiempo, reducir el coste total de la planificación. Es posible utilizar la programación lineal, siempre que se suponga que la relación entre las variables que intervienen en la planificación agregada es lineal. Si la función se define de forma correcta y se contemplan todas las restricciones, la solución que se obtiene es óptima. No es el objetivo de este capítulo profundizar en la programación lineal, ni en métodos de planificación agregada complejos. Simplemente se presentarán las estrategias puras que pueden seguirse y se estudiará una herramienta (el método gráfico) que permite plantear y resolver problemas de planificación sencillos. Cualquier método de planificación debe cumplir unas condiciones: •

Minimizar los costes de la planificación.

•

Respetar las restricciones de capacidad de la planta, ya que las instalaciones son fijas, es decir, en el intervalo en que se planifica no es posible comprar nuevas máquinas. Por otro lado, puede existir una tasa mínima de producción por debajo de la cual no sea rentable producir.

•

Dejar la empresa en una buena situación para el futuro.


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2.2.2 Estrategias puras de planificación Las estrategias puras son aquellas que se centran sólo en un aspecto de los tres que influyen en la planificación agregada: Mano de obra, inventario y producción.

2.2.2.1 Cambio del nivel de inventario Una primera estrategia consiste en variar sólo el nivel del inventario. Así, en previsión de períodos de alta demanda la empresa acumula producto terminado. Cuando la demanda desciende, se reducen los niveles de stock. 80 70

Producción

60

Demanda

50 40 30 20 Inventario

10 0 0

10

20

30

40

50

La ventaja de esta política es que asegura las ventas y evita roturas de stock. Como contrapartida se puede decir que, con esta estrategia, se elevan los costes de posesión de inventario. Si el producto es caro, o se vuelve obsoleto con facilidad, no resulta una buena estrategia.

2.2.2.2 Cambio en el nivel de mano de obra También es posible adecuarse a la demanda realizando contrataciones temporales. De esta forma se aproxima la capacidad de la empresa a las necesidades de producción. Como consecuencia de esta estrategia se consiguen bajos niveles de inventario, pero los gastos en formación, contratación y despido aumentan de forma considerable. Además, al no formar parte de la empresa, un gran número de propuestas de mejora no se podrán llevar a cabo, ya que los operarios temporales no estarán interesados en ellas. Esta estrategia se emplea de forma generalizada en empresas de servicios.

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2.2.2.3 Variación de la tasa de producción Por último, se puede variar la tasa de producción para satisfacer la demanda. Existen distintas formas de aumentar la capacidad de la planta sin recurrir a la compra de nuevos equipos: •

Horas extra. Existe un número máximo de horas extraordinarias fijado por el convenio de la empresa. Además, su uso supone un coste adicional.

•

Añadir un turno. Similar al caso anterior, y siempre que sea posible añadirlo ya que en algunas ocasiones resultará imposible, bien por falta de personal o bien porque la empresa ya trabaja a 5 turnos. También supone un coste adicional debido fundamentalmente a la estructura necesaria para que funcione la empresa.

•

Subcontratación. En muchas empresas se subcontratan algunas operaciones de forma habitual, pero esta estrategia se refiere a subcontratar el pedido completo. Por ejemplo, una empresa que se dedique a la fabricación de utillajes para prensas puede ceder a la competencia un pedido, por falta de capacidad y para evitar perder el cliente. En algunos sectores es una práctica habitual.

•

Aumentar los pedidos pendientes. Esta política sólo puede aplicarse con clientes pacientes y será necesario compensar al cliente por la falta de puntualidad en la entrega. No hay que confundir esta estrategia con entregar fuera de plazo los pedidos.

2.3 Herramientas de planificación 2.3.1 Método gráfico Este método resulta sencillo de aplicar y conduce a soluciones aceptables, aunque no tienen por qué ser óptimas. Además, no especifica la mano de obra necesaria en cada período. Sin embargo, existen en la bibliografía reglas empíricas que resuelven este último punto. En este capítulo se estudiarán dos planes extremos, el Plan Constante Mínimo (PCM), que obliga a fabricar en todos los períodos la misma cantidad de unidades, y el Plan Acumulado Mínimo (PAM), cuyo objetivo es mantener el nivel de inventario más bajo posible. Sin embargo el método gráfico permite representar cualquier plan que se imagine.


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2.3.1.1 Conceptos previos Demanda (Dt). Es la demanda (en uaps) en cada período t. Lógicamente corresponde a la demanda de períodos que aún no han ocurrido y su valor suele obtenerse a partir de los datos de una previsión, como se verá al final del capítulo: 20 15 10 5 0 1

2

3

4

5

Demanda acumulada (DAt). En las empresas productivas es posible acumular inventario en algunos períodos para satisfacer la demanda de un período posterior; por lo tanto, es preferible representar la demanda en forma acumulada: 60 50 40

t

DAt = ∑ Di

30 20

i=0

10 0 1

2

3

4

5

6

En empresas de servicios, en las que no es posible acumular inventario, la representación en forma de barras es suficiente. Stock de Seguridad (SSt). Corresponde a un número de unidades que se emplean para compensar la variabilidad de la demanda. Se puede definir como un por centaje de la demanda del período o una cantidad fija e igual para todos los períodos. Necesidades (Nt). En cada período, la necesidad de fabricación se calcula sumando la demanda que hay que satisfacer en ese período y el stock de seguridad del que se quiere disponer.

Nt = SSt + Dt Necesidades acumuladas (NAt). Se emplean para representar gráficamente las necesidades. Es importante notar que no corresponde a la suma de las necesidades en cada período, ya que de esta forma se estaría considerando el stock de seguridad más de una vez.

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70 60 50 40 30 20 10 0

DA(t) NA(t) t

NAt = SSt + ∑ Di 1

2

3

4

5

6

i=1

Inventario (It). Unidades que quedan en el almacén al final del período. Su valor se obtiene sumando al inventario que había en el período anterior las unidades que se ha producido en el período actual y restando las que se han retirado, es decir, las demandadas.

It = It-1 + Pt - Dt Si se sustituye It-1 por su valor y se continúa hasta el valor de I0 ,(inventario inicial que proviene de la última etapa de la planificación anterior) se obtiene la expresión siguiente: t

t

i=0

i=0

It = I0 + ∑ Pi - ∑ Di En el gráfico, el inventario corresponde a la distancia entre la producción acumulada y la demanda acumulada, por lo tanto, se incluye el stock de seguridad, ya que no se puede distinguir físicamente del resto.

2.3.1.2 Condiciones generales Hasta el momento se han presentado los datos de partida para elaborar cualquier planificación agregada. A partir de este punto se pueden definir infinidad de planes de producción, combinando producción (capacidad regular y capacidad con horas extraordinarias) y acumulación de inventario. Sin embargo, existen unas condiciones mínimas que deben cumplir todos ellos. •

Cualquier plan debe quedar por encima de la curva de necesidades acumuladas.

•

El punto de partida de todos los planes es fijo y corresponde con el punto I0 . Este valor no puede modificarse.

•

En algunas empresas existen tasas de producción mínima y máxima. La tasa máxima corresponde a la capacidad máxima de la empresa y la mínima al número mínimo de unidades que debe fabricar por motivos económicos, aunque la demanda para ese período sea menor.


25

2.3.1.3 Coste de la planificación El coste total de la planificación es la suma de los costes para cada uno de los períodos. En el coste se deberán incluir los conceptos correspondientes a los recursos empleados en la planificación (mano de obra, horas extras, posesión de inventario, costes fijos por turno…) Se ha comentado ya cómo es posible obtener distintos planes de producción, y para llevar a cabo cada uno de ellos, se emplearán los recursos disponibles de la mejor manera posible. Cuando se comparan dos planificaciones no es necesario incluir el coste fijo de producción de las unidades, ya que, independientemente de la forma de fabricarlas, la necesidad de satisfacer la demanda obliga a producirlas. Además, al tratarse de planificación agregada se desconoce el reparto exacto de productos, por lo que no se sabe cómo repartir los costes de producción. El coste para cada período se podría calcular mediante la siguiente expresión:

Costet = (CH ⋅ Ht + CF ⋅ Ft ) + CO ⋅ Ot + CU ⋅ Ut + CS ⋅ St + CI ⋅ It CH = Coste contratación. H t = Operarios contratados. CF = Coste despido. F t = Operarios despedidos. CO = Coste adicional uap con horas extras. O t = uap con horas extras. CU = Coste subproducción. Ut = uap subproducidas. CS = Coste subcontratación. S t = uap subcontratadas. CI = Coste posesión uap. I t = uap en inventario al final del período.

2.3.1.4 Plan Constante Mínimo (PCM) De todos los planes posibles, existe un grupo definido por una característica común: son líneas rectas. Esto implica que la tasa de producción es la misma en todos los períodos. Esta situación tiene la ventaja de no variar la tasa de un período a otro, lo que facilita la gestión de la producción. El límite inferior de los planes constantes es el Plan Constante Mínimo (PCM), que corresponde a la recta con pendiente mínima que satisface las necesidades acumuladas. Cualquier plan con una pendiente menor no cumplirá las condiciones generales expuestas en un apartado anterior. La pendiente del PCM se calcula de la forma siguiente:

NAt − I0 ⎞ bPCM = max ⎛ ⎜ ⎟ t ⎝ t ⎠

26


El plan que resulta puede verse en la siguiente figura. El inventario acumulado durante los períodos anteriores al punto de apoyo se emplea en ese período. A ese punto se le denomina horizonte natural de planificación, ya que en él, el inventario coincide con el stock de seguridad. Horizonte natural de planificación.

70 60 50 40 30 20 10 0

PCM(t) NA(t) DA(t)

1

2

3

4

5

6

El plan constante mínimo siempre se puede calcular porque es un plan matemáticamente posible, pero no siempre será viable. Habrá que comparar la tasa de producción que exige con la capacidad máxima de la fábrica.

2.3.1.5 Plan Acumulado Mínimo (PAM) El segundo plan que se va a analizar corresponde a aquel que tiene como principal objetivo, acarrear el menor inventario posible en cada período, al tiempo que se respetan las tasas de producción mínima y máxima. El Plan Acumulado Mínimo (PAM) se obtiene calculando la pendiente mínima en cada período que cumple con las restricciones de producción. NAt PAMt-1

bnec = t-1

t

NAt − PAMt − 1 [t − (t − 1)]

t+1

El denominador generalmente será 1, salvo que, en cada período, se considere distinto número de días productivos, es decir, cuando la distancia entre dos períodos varíe. Puede ocurrir en un período que no sea posible, debido a la tasa máxima de producción, alcanzar el punto NAt. En ese caso será necesario replantearse la


27

planificación del período anterior, acumulando el inventario mínimo necesario para satisfacer las necesidades. Esta situación se refleja en la s iguiente figura.

NAt

NAt

bnec

bt=bmax

bmáx

PAMt-1

PAMt-1

PAMt-1 (necesario)

t-1 t t-1 t Lógicamente, la forma de llegar al punto de necesidades con el mínimo inventario posible es realizar el esfuerzo más grande en el período t, lo que fija el punto al que se debería llegar en el período anterior, y de nuevo hay que plantearse si es posible acceder a ese punto desde el período t-2. Este proceso se repetirá hasta que la perturbación causada desaparezca. En el ejemplo PA2 se comprobarán numéricamente estas reflexiones. De esta forma se determina el Plan Acumulado Mínimo. 70 60 50 40 30 20 10 0

PAM(t) NA(t) DA(t)

1

2

3

4

5

6

La única forma de que el plan obtenido no sea viable es que la replanificación, si se tiene que realizar, obligue a comenzar desde un punto más alto que el que corresponde al inventario inicial (I0 ).

2.3.2 Planificación contra pedido Existe un tipo de empresas que no puede almacenar productos con el fin de satisfacer la demanda porque no fabrican hasta no tener un pedido en firme: las que fabrican máquinas, vehículos especiales, edificios…

28


Sin embargo, todas las empresas necesitan conocer si disponen de recursos suficientes para hacer frente a demandas futuras, aunque se basen en previsiones. El método gráfico también puede emplearse para determinar planes agregados en empresas que trabajan contra pedido, si se hacen algunos cambios.

2.3.2.1 Cartera de pedidos Los pedidos recibidos por estas empresas se guardan en la cartera de pedidos hasta que se les puede atender. Los plazos de entrega de este tipo de industria son largos, pero aceptados por el mercado. En lugar de controlar el nivel de inventario, las empresas controlan el nivel de la cartera de pedidos para que no exceda un límite fijado, ya que no sería posible hacer frente al pedido sin retrasar el plazo de entrega.

2.3.2.2 Método gráfico La determinación del PCM y del PAM en este tipo de empresas puede hacerse de idéntica manera a la estudiada anteriormente si se calculan las necesidades teniendo en cuenta el concepto de cartera de pedidos. La empresa no necesita alcanzar la curva de demanda acumulada en cada mes, sino que fabricará menos, guardando el resto en la cartera de pedidos máxima permitida por la política de la empresa. 70 60 50 40 30 20 10 0

DA(t) NA(t)

1

2

3

4

5

6

El nivel inicial de la cartera de pedidos (CP 0 ) es equivalente al inventario inicial del caso anterior. Cualquier plan viable deberá estar por encima de la curva de necesidades acumuladas pero, en este caso, quedará por debajo de la curva de demanda acumulada. En el gráfico, la distancia entre la producción acumulada y la demanda acumulada es la cartera de pedidos de la empresa.


29

2.4 Plan Maestro de Producción La siguiente etapa en el proceso de planificación después de la planificación agregada es la determinación del plan maestro de producción. Debido a que no existen herramientas óptimas para determinar el plan maestro, no se le dedicará un capítulo completo. El plan maestro supone una concreción del plan agregado, es decir, se trata de desagregar el plan obtenido indicando qué cantidad de cada producto va a fabricarse, considerando la capacidad de producción que se ha determinado para cada período. La planificación maestra se emplea, de forma generalizada, en aquellas empresas que emplean el MRP para determinar las necesidad de materiales en función de la demanda de productos finales. Esta técnica se explica en el siguiente tema. Una vez determinado el plan maestro, es preciso comprobar si se dispone de capacidad para llevarlo a cabo, lo que se conoce como planificación aproximada de la capacidad o Rough-Cut. Para ello pueden emplearse herramientas, como las listas de capacidad o los perfiles de recursos. En ambas técnicas se analiza la carga que provocará el plan en los recursos clave si se ejecutara el Plan Maestro. Para ello, es necesario saber qué componentes será necesario fabricar y cuánto tiempo se tarda en hacerlo. El horizonte de planificación del plan maestro no suele ser superior a tres meses, divididos en semanas. El horizonte suele ser rodante, con la siguiente barrera temporal:

Congelado

En firme (completo)

Abierto (previsto)

2 semanas

2 semanas

2 meses

En el período congelado no se permiten modificaciones en los pedidos y los clientes (generalmente una empresa de un nivel superior en la cadena de fabricación) se comprometen a no variar el contenido de los pedidos. El período en firme (completo) puede sufrir variaciones Se basa en previsiones y en pedidos en firme y la planta no dispone de más capacidad en ese período.

30


En el último período, el abierto (previsto) la planta dispone de capacidad para recibir más pedidos y la incertidumbre en los pedidos es mayor, pudiendo variar de forma importante.

2.5 Previsiones Se ha comentado que la planificación agregada parte de datos de la demanda que pueden no conocerse con exactitud, pero es necesario disponer de información aproximada de los recursos necesarios. Muchas veces se oye la frase “si hubiera sabido que iba a ocurrir … pero ya es demasiado tarde”. La previsión es la predicción de lo que ocurrirá con una variable en el futuro, y es el punto de partida de la función de planificación de la producción. Es necesario dejar claro que la previsión nunca es exacta, aunque su objetivo sea acercarse lo más posible a la realidad. Sin embargo, las previsiones son necesarias, ya que adelantarse a los acontecimientos sitúa a la empresa en una posición más competitiva. Los requisitos básicos para realizar una previsión son, por un lado, conocer la variable que quiere preverse (en este caso será la demanda) y, por otro lado, fijar el método de previsión que se empleará.

El primer paso será, por tanto, conocer las distintas formas de demanda y, a continuación, analizar diferentes métodos para realizar previsiones. Son numerosas las técnicas que pueden emplearse para realizar previsiones. Se pueden agrupar en cuatro categorías principales. •

Métodos explicativos o causales: Emplean datos históricos y su objetivo es determinar el comportamiento de la variable en función de las causas que producen las variaciones.


31

•

Técnicas cualitativas: Se basan en la opinión subjetiva de determinados colectivos. Por ejemplo, los estudios de mercado se emplean para probar hipótesis.

•

Modelos de simulación: El ordenador posibilita la elaboración de pronósticos mediante modelos en los que se representan todas las variables que afectan a la demanda de un artículo.

•

Métodos descriptivos o extrapolación de series temporales: Basados en modelos estadísticos utilizan la demanda del pasado para realizar las previsiones del futuro. Los métodos más empleados son el valor medio móvil y el alisamiento exponencial, tanto para la componente básica como para la tendencia.

2.5.1 Componentes de la demanda La demanda de cada producto es particular, pero se pueden identificar ciertos comportamientos básicos que facilitan su estudio. Además, dependiendo de los elementos que forman la demanda, se aplicarán diferentes técnicas. Si se aplica una técnica errónea el resultado puede ser negativo.

2.5.1.1 Componente básica Corresponde al comportamiento aproximadamente constante de la demanda. Rara vez la demanda se comporta de forma perfectamente idéntica en todos los períodos, debido a causas que no se pueden explicar, y que se conocen como aleatoriedad o ruido. 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

2.5.1.2 Tendencia En ocasiones la demanda ofrece cierta evolución a largo plazo. Esta evolución puede ser positiva o negativa, y no tiene por qué ser lineal. Por ejemplo, la demanda de teléfonos móviles en los últimos años está lejos de aproximarse a una línea recta.

32


80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

Algunas veces este efecto es transitorio debido, por ejemplo, a las mejoras realizadas en el producto, y entonces se produce un escalón en la demanda.

2.5.1.3 Efecto estacional En la demanda de algunos productos influyen ciertos factores que se presentan estacionalmente. Por ejemplo, la demanda de turrón es elevada en invierno y prácticamente nula durante el resto del año. Se puede combinar el efecto estacional con la tendencia, de forma que la gráfica de la demanda puede llegar a ser muy compleja. 80 70

Estacionalidad

60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

Para que pueda afirmarse que existe estacionalidad, la demanda debe comportarse de manera similar en cada intervalo de tiempo.

2.5.1.4 Efectos cíclicos Por último, la demanda puede sufrir variaciones debidas a factores conocidos. Así, la demanda de armas aumenta en época de conflictos, y se reduce en caso de que éstos desciendan.

2.5.2 Media móvil simple Es el más empleado por su sencillez. Calcula la previsión como el valor medio de la demanda en los últimos T períodos.


33

T-1

∑D FT =

i

i= 0

T

A pesar de ser el más usado, el método tiene dos limitaciones importantes: •

No es útil si hay tendencia o estacionalidad, ya que se eliminan sus efectos al calcular el valor medio de todos los datos.

•

Todos los períodos tienen el mismo peso.

2.5.3 Media móvil ponderada Con el fin de resolver el segundo de los problemas del método del valor medio se asignan pesos w i a los períodos tales que T-1

∑ w = 1 T

i=0

La previsión para el período T se calcula entonces como

FT = w0D0 + w1D1 + ... + w T-1D T-1 Al transcurrir un período se recalcula, eliminando el primer dato histórico. Esta técnica tampoco es útil si hay tendencia o estacionalidad y la asignación de pesos es subjetiva.

2.5.4 Alisamiento exponencial simple para la componente básica Este método asigna pesos a la demanda del pasado, que decrecen de manera exponencial; de ahí su nombre. Sus ventajas principales son que necesita invertir pocos recursos y que sólo se precisan los datos de la demanda en el período anterior para realizar la previsión. La previsión de la demanda FT se obtiene mediante la expresión:

FT = FT-1 + α (D T-1 - FT −1 ) α es la constante de alisamiento, y representa la importancia que se le concede al error cometido en la previsión del período anterior. Los valores típicos de α oscilan entre 0,05 y 0,5. Si el valor de α es bajo, se tiene más en cuenta la influencia de los valores antiguos de la demanda y si es alto, se priorizan los valores de las demandas más recientes.

34


90

90

80

80

70

70 60

60

α = 0,01

50

α = 0,03

50 40

40 0

10

20

0

30

90

90

80

80

70

70

60

60

α = 0,6

50

10

30

α=1

50

40

20

40 0

10

20

30

0

10

20

30

2.5.4.1 Condiciones iniciales Se deben fijar dos parámetros. El valor de α y el primer valor de F ( F 0 ). Se recomienda que α sea alto si la demanda varía mucho, ya que así se sigue muy bien su evolución, y un valor de α bajo si la demanda es estable, de forma que se reduce la aleatoriedad y se alisa la producción. En lo referente al valor inicial de F , si se dispone de datos históricos puede tomarse la media de las observaciones anteriores. Si no, se recomienda tomar un valor subjetivo de la previsión y un valor de α alto. Por último, resulta interesante simular con datos históricos, ya que así se ayuda a ratificar el valor elegido de α. Este proceso intenta “adivinar el pasado”, de forma que se pueden comparar los resultados que ofrece el método con los valores reales que han tenido lugar, de forma que se pueden tomar medidas para ajustar las previsiones. Para ello se eligen dos valores de α y se calcula la desviación absoluta media: errores ∑ (Di − Fi) Desviación absoluta media = ∑ = n n El valor de α que ofrezca un menor valor de la desviación es el elegido.

2.5.5 Alisamiento exponencial simple para la demanda con tendencia Es análogo al método anterior pero, además, tiene en cuenta también la tendencia, por lo que obliga a realizar una previsión de la tendencia (MT ). La previsión se calcula según la siguiente expresión:


35

⎧PLST = FT + MT ⎪FT = FT-1 + α (D T-1 - FT 1 ) − ⎨ ⎪MT = M T-1 + β [(FT - FT-1 ) - M T −1 ] ⎩ En la expresión anterior α es la constante de alisamiento de la componente básica y β es la constante de alisamiento para la tendencia. La influencia de α y β se puede observar en las siguientes figuras en las que queda claro en las gráficas que la influencias de α es mayor que la de β. Demanda Previsión

40

35

35

30

30

25

25

20

Demanda Previsión

40

α = 0,5 β = 0,05

α = 0,06 β = 0,6

20

15

15 1

2

3

4

5

6

7

40

8

9

1

3

4

5

6

35

35

30

30

25

25

α = 0,6 β = 0,6

7

8

9

Demanda Previsión

40

Demanda Previsión

20

2

α = 0,06 β = 0,06

20

15

15 1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2.5.5.1 Condiciones iniciales Se deben fijar las condiciones iniciales, es decir, el valor de α, β, la tendencia inicial M y un primer valor de la previsión de la componente básica F . Tanto α como β siguen las mismas reglas que el método anterior. Se recomienda que sean altos si la demanda o la tendencia varían mucho, y bajos si las variables son estables. En lo referente al valor inicial de M y F , si existen datos históricos puede calcularse la recta de regresión con los puntos de la demanda. Si no, se recomienda tomar un valor subjetivo de la previsión y unos valores de α y β altos.

36


PLS1 = a + b(N+1)

80 70 60

⎧PLS1 = a + b(N + 1) ⎪F1 = PLS1 - M1 ⎨ ⎪M1 = b ⎩

50 40 30 20

y = a + bt

10 0 0

10

20

30

40

50

60

Por último resulta interesante simular con datos históricos, ya que así se ayuda a ratificar los valores elegidos de α y β. Este proceso intenta “adivinar el pasado”, de forma que se pueden comparar los resultados que ofrece el método con los valores reales que han tenido lugar, de forma que se pueden tomar medidas para ajustar las previsiones. Para comparar dos escenarios diferentes se calcula la desviación absoluta media: errores ∑ (Di − PLSi) Desviación absoluta media = ∑ = n n Los valores de α y β que ofrezca un menor valor de la desviación son los elegidos.

2.6 Bibliografía recomendada Richard B. Chase, Nicholas J. Aquilano, F.Robert Jacobs, Administración de

Producción y Operaciones. 8ª edición. Colombia : McGrawHill, 2000.

Libro de carácter general que contiene numerosos ejemplos y casos para resolver. Preparado por profesores de Universidad para ser empleado como libro de texto. El único fallo es el excesivo celo en traducir las palabras del inglés. Esteban Fernández, Dirección de la Producción. Madrid: Civitas, 1993.

Dos volúmenes (Fundamento Estratégicos y Métodos Operativos) dedicados a la gestión de la empresa. El primer tomo está más dirigido a la administración de empresas. Bastante matemáticos pero interesantes.

Planificación contra stock

37

Protagonistas 3 MRP. El primer objetivo de esta segunda etapa del método SCENE es conocer qué elementos forman parte de las órdenes de fabricación y de compra que emite la empresa. Estas órdenes no tienen por qué coincidir en todos los casos con un pedido de un cliente, pero en la mayoría de los casos precisan componentes y materias primas en cantidades establecidas. Por tanto, la primera parada en la elección de los protagonistas que sitúan el problema en la gestión de los almacenes de materias primas. Los sistemas tradicionales de gestión de almacenes no se pueden aplicar a los artículos con demanda dependiente. A mediados del siglo XX se solucionó este problema con el desarrollo de la metodología MRP (Material Requirement Planning). La evolución de estos sistemas de gestión de información no ha terminado y la problemática que surgió con el efecto del año 2000 potenció la aparición de numerosos programas de gestión integral que no son más que la evolución natural de los antiguos MRPs. En este tema se analizará, de forma general, la historia de estos sistemas informáticos y la metodología que emplean. Para el funcionamiento eficiente de cualquier programa MRP es preciso utilizar ordenadores. También se analizará el efecto de la capacidad en la planificación, con el estudio de la metodología CRP (Capacity Requirement Planning).

38


3.1 Introducción En los años 60 algunas empresas comprobaban cómo el suministro de piezas para el montaje de sus productos no funcionaba como se esperaba. Eran frecuentes las ocasiones en que no podían ensamblar los productos finales por falta de algún componente. Con un sencillo cálculo estadístico se puede demostrar por qué los sistemas de gestión tradicionales no son válidos para productos con demande dependiente. Si se supone un producto formado por 20 componentes cuyos stocks se gestionan por el método tradicional estudiado y están protegidos contra roturas de stock en un 95% de los casos. Además, Si falta un componente no puede realizarse el montaje. La probabilidad de que no pueda realizarse el montaje correcto por falta de un componente resulta ser del 64%.

La solución que se encontró a este problema comenzó con la definición de la Lista de Materiales (en inglés BOM - Bill of Materials). Se trata de estructuras jerarquizadas análogas a las padre-hijo que recogen los árboles genealógicos. La creación de la Lista de Materiales se conoce como “explosión de necesidades”.

Sin embargo, las limitaciones de la lista de materiales eran numerosas. Por ejemplo, no calculaba las fechas en las que debían realizarse los pedidos. Para paliar estas deficiencias se desarrolló el MRP (Material Requierement Planning) que proyecta en el tiempo las necesidades de materiales. Este proceso se conoce como “decalaje en el tiempo”.


39

Gracias al MRP, gestionando los productos según la previsión del artículo “padre” (que se obtiene del plan maestro de producción) la demanda de los “hijos” se sabe con certeza, gracias a la lista de materiales. Conociendo los plazos de entrega de los proveedores (o de fabricación si los componentes se realizan en la misma empresa) resulta trivial determinar cuándo hay que realizar el lanzamiento de los pedidos. El proceso de planificación para la obtención de los materiales es diferente si la empresa trabaja contra pedido o contra stock. Además, en caso de que la empresa trabaje contra pedido existen distintas alternativas, representadas en el esquema siguiente y que, a continuación, se explican brevemente. Bolsa

1 OF = M pedidos

¿T?

Contra pedido

Pedido

1 OF = 1 pedido

MRP

Reservas Contra stock

Pedido

Almacén

OF, OC

1 OF = 1 pedido interno

Punto pedido

•

Si la empresa trabaja contra stock los pedidos son retirados directamente de almacén. Generalmente, cuando éste alcanza el punto de pedido correspondiente a cada producto se emiten las órdenes.

•

Si la empresa trabaja contra pedido pueden definirse distintos procedimientos. o

o

•

Cada Pedido puede ejecutar el MRP para determinar los componentes necesarios, hacer reservas en el almacén y dar lugar a órdenes independientes. Cada Pedido puede acumularse en una bolsa y, cada TP, se ejecuta el MRP para determinar los componentes necesarios, hacer reservas en el almacén y dar lugar a las órdenes correspondientes. Los pedidos de los clientes se preparan una vez finalizadas las órdenes agrupadas.

Por último, en el caso de las células de producción autogestionadas no se realiza ningún proceso de planificación, sino que sólo se definen el número de Kanbans que se incluirán en la célula (este concepto se explicará en el capítulo siguiente).

40


3.1.1 Evolución de los sistemas MRP El beneficio principal derivado de la implantación de las aplicaciones MRP era una considerable reducción del inventario. Por lo tanto, la reducción del inmovilizado ofreció a las empresas importantes ahorros económicos y, como consecuencia, importantes beneficios económicos al obtener un rendimiento financiero del dinero que antes se tenía en forma de inventario. Sin embargo, la situación, una vez estabilizada, no ofrecía otros beneficios. El paso de los años ha hecho que, aquellos sistemas MRP, quedaran reducidos a un módulo incorporado en sistemas de información mayores. Las funcionalidades que se exigían a los MRP eran cada vez más altas y pronto comenzó a solicitar que realizaran la planificación en función de la capacidad de la planta. En un primer momento los resultados que se obtenían con un programa MRP eran introducidos como datos de entrada en otros programas, llamados CRP (Capacity Requirement Planning) que, teniendo en cuenta las restricciones de capacidad, determinaban si la planificación ofrecida era o no posible. En caso de resultar inviable se volvían a calcular nuevos lanzamientos con el programa MRP y las recomendaciones ofrecidas por el módulo CRP. Este proceso se repetía hasta que se hallaba una solución posible. Era sólo cuestión de tiempo que el módulo CRP se incorporara a los sistemas MRP, pero claro, el nombre ya no servía porque, no sólo se planificaban los materiales, sino que también se incluían los recursos internos. Se aprovechó también para incorporar módulos de gestión de compras, ventas, almacenes y la contabilidad. Este nuevo modelo de sistema de información, nacido en los años 70, se conoció con el nombre de MRP II, aunque el significado de cada letra es diferente (Manufacturing Resource Planning). Los problemas de final del siglo XX, derivados del efecto del año 2000 y de la conversión al euro favoreció el desarrollo de nuevos productos, llamados ERP (Enterprise Resource Planning). Realmente no existe ninguna diferencia, en la práctica, entre los ERP y los antiguos sistemas MRPII y su nombre responde más a una estrategia comercial.

3.2 Funcionamiento del sistema MRP Empezando por el sistema más antiguo, el MRP, se van a estudiar las técnicas de cálculo y se resolverán pequeños casos, similares en todo, salvo en volumen de información manejada, a los sistemas reales utilizados en las empresas.


41

El primer paso es determinar cuál es el objetivo de los cálculos de un sistema MRP. Se podría resumir en una frase: “Determinar cuánto pedir de cada componente para asegurar la disponibilidad de la cantidad deseada, en el lugar adecuado y en el momento en que sean necesarios partiendo de los datos del plan maestro”. Este objetivo principal se concreta en logros menores, pero no por ello menos importantes: •

Asegurar la disponibilidad de materiales y componentes.

•

Mantener un bajo nivel de inventario.

•

Reaccionar ante posibles imprevistos.

•

Adelantar o retrasar pedidos en función de cambios en la fecha de entrega.

La planificación de requerimientos de materiales (MRP) es una de las funciones del entorno productivo que puede automatizarse de forma eficiente, siempre y cuando los datos de los que se disponga para tomar decisiones estén convenientemente actualizados. Maestro de artículos

Lista de materiales

Pedidos

PMP

Previsiones

MRP Lanzamiento de Ordenes proyectadas

Ordenes de compra

Ordenes de fabric.

Reajustes

Ordenes de calidad

El sistema MRP parte del plan maestro de producción; evalúa, en función a las características de los componentes, que se describirán más adelante, el momento más oportuno para lanzar los pedidos; por último, elabora múltiples informes para controlar el sistema: pedidos, estado de inventario,...

3.2.1 Entradas al sistema MRP La principal entrada corresponde al Plan Maestro de Producción (PMP). Es importante señalar que, fruto de este plan se determinarán de manera exacta, las necesidades de componentes y que, por tanto, no se incluyen otro tipo de demandas

42


de componentes que, en algunos casos, pueden ser importantes. Así, los pedidos de componentes para recambios se deberán incluir como entrada independiente o formar parte del plan maestro. Su valor se calculará en base a previsiones específicas.

3.2.2 Datos principales para tomar decisiones Una de las principales ventajas del sistema MRP es que, para tomar decisiones, no es necesario un número elevado de datos. Ahora bien, es fundamental que los pocos datos que se precisan sean correctos y estén actualizados.

Concretamente, todos los datos que se necesitan en la metodología se recogen materiales y el maestro de artículos. artículos. En los en dos documentos: la la lista de materiales siguiente apartados se supone como producto la silla representada en la figura.

3.2.2.1 Lista de materiales La lista de materiales representa la estructura del producto, es decir, el tipo de componentes y la cantidad de cada uno de ellos. Además se presenta en forma necesidades. La forma más común de de árbol, lo que se conoce como explosión de necesidades. representar la estructura es la explosión uninivel: uninivel: •

Explosión, Explosión, porque se representa de arriba a abajo, es decir, de producto final a componentes, pasando por submontajes. Otra forma de presentarlo sería la implosión, pero se emplea mucho menos.

•

Uninivel, ya Uninivel, ya que se detallan los componentes de cada componente, lo que hace que un mismo elemento pueda aparecer más de una vez en distintos niveles.

En el caso de la silla de la figura, la explosión de necesidades, es muy sencilla. EL MRP puede trabajar con módulos, derivados de una implantación de la tecnología de grupos.


43

La forma de implementarlo en un sistema informático es mediante una tabla en la base de datos, en la que cada registro recoge el código (o el nombre) del artículo, el código del componente (o su nombre) y la cantidad de cada componente. Artículo

Componente

Cantidad

Silla Silla Silla Respaldo Respaldo

Patas Asiento Respaldo Tabla Barrotes

4 1 1 1 2

3.2.2.2 Maestro de artículos El maestro de artículos es el fichero de control de inventario, es decir, presenta el estado actual y futuro del inventario de componentes y de productos finales. Además, deben incluirse, como datos fundamentales, el plazo de entrega, o de montaje o de fabricación de cada componente. De esta forma se sabe el momento en el que debe empezar a fabricarse o pedirse el componente. El período de planificación del MRP suele denominarse cubo de tiempo y, generalmente su unidad es la semana. La forma gráfica de representar el maestro de artículos se denomina decalaje en el tiempo y tiempo y consiste en un diagrama de Gantt que se empieza a dibujar desde el producto terminado. Barrotes Tabla Respaldo Asiento Patas Silla 5 5

6 6

7 7

8 8

9 9

10

En el diagrama puede comprobarse cómo las líneas verticales representan el principio de cada período, por lo que entre dos líneas se desarrolla el período. No se trata de determinar la secuencia de fabricación, sino de asegurar que los componentes estarán disponibles.

44


En la implementación del maestro de artículos se pueden incluir otros datos en cada uno de los regristros de la tabla, como el coste, la cantidad mínima de pedido, el proveedor, etc. Artículo

Inventario

Pedido Mí Mínimo

PF o montaje

Silla Respaldo Tablas Patas

0 0 30 160

50 50 50 100

1 1 1 2

Es preciso tener certeza absoluta en los datos de esta tabla, concretamente la cantidad disponible en el almacén y las recepciones previstas. En ocasiones no se incluye el Stock de Seguridad (SS) porque se emplea stock de seguridad sólo en el inventario de productos finales y en componentes con demanda parcialmente independiente, es decir, aquellos que se emplean como repuestos. En productos con demanda dependiente, aunque el stock de seguridad no puede eliminarse por completo (existirán pérdidas de componentes debidos a mermas o defectuosos) puede reducirse de forma importante.

3.2.3 Salidas del MRP Uno de los principales problemas de los sistemas MRP antiguos (y de algunos más modernos) es la enorme cantidad de información que producen. Algunos informes son importantes, pero la mayoría no tienen apenas utilidad. Para evitarlo, los programadores crearon los sistemas de variación neta que recogen en un informe el estado final del almacén en el período concreto (por ejemplo un día), independientemente de los movimientos que se hayan producido.

3.2.3.1 Informes primarios Los principales informes que produce el sistema MRP son las ordenes de fabricación o de compra, denominados plan de materiales y los informes de reprogramaciones debidas a cambio en los pedidos. Además, se pueden acompañar las ordenes de compra con las especificaciones de calidad. Por último, resultan importantes los documentos que presentan el estado del inventario y que indican las cantidades actuales de cada producto así como las futuras recepciones de material.

3.2.3.2 Informes Secundarios Son numerosos los informes que preparan los sistemas MRP y como ejemplo se pueden citar las previsiones de roturas r oturas de stock, análisis ABC,...


45

3.2.4 Cálculos internos de un sistema MRP En los sistemas MRP, en un intento de estandarización, se definieron los siguientes conceptos: PATAS

1

Requerimientos Brutos B(t)

2 40

Recepciones programadas R(t) Proyectado en Mano M(t) 160

120

3 60 100 160

0

100

4 100

5 100

6 120

7 180

8 80

9 120

60

100

60 40 100 140

40 60 100 100

0 140 140 100

20 80 100 0

0 100 100 0

Requerimientos netos N(t) Recepción órdenes ROP(t) Lanzamiento órdenes LOP(t)

3.2.4.1 Requerimientos Brutos B(t) Corresponde a la producción total anticipada de productos terminados y, como se veía al principio, proviene del Plan Maestro. Ahora bien, es necesario tener en cuenta las posibles mermas que se producirán durante el proceso. Para el caso de los componentes los requerimientos brutos se determinarán en función de los lanzamientos de órdenes de sus “padres” incluyendo, además, las mermas que se puedan producir.

3.2.4.2 Recepciones Programadas R(t) Las Recepciones Programadas corresponden al material pedido en un período de planificación anterior que llegará en el período que se está planificando. Si se separan del resto es porque no es posible modificar las fechas de recepción debido a que los pedidos ya están en curso.

3.2.4.3 Requerimientos Netos N(t) Las necesidades reales de fabricación (o pedido) no coinciden con lo que se demandan, ya que existen componentes que se pueden emplear y que están, o bien en el almacén, o bien en proceso. N(t) = B(t) - R(t) - M(t-1) De esta forma se determinan las necesidades netas de producción o pedido.

3.2.4.4 Recepción de Ordenes Proyectadas ROP(t) La cantidad que se pedirá no siempre coincidirá con las necesidades netas, porque, en este punto, entran en juego las distintas políticas de aprovisionamiento o fabricación de la empresa:

46












Lote a lote: La cantidad pedida coincide con las necesidades netas. Período constante: Se suman las cantidades de un período y se realiza un pedido. POQ (Periodic Order Quantity): Lo que es fijo es la cantidad que se pide, por lo que el período varía. EOQ (Economic Order Quantity): Se pide la cantidad económica de pedido correspondiente a cada pedido. Lote mínimo: La cantidad mínima de pedido es fija, de forma que, si la cantidad solicitada es superior, se envíe un pedido igual a las necesidades netas. Pero si la cantidad es inferior se pide la cantidad mínima.

Todavía no se ha lanzado la orden pero ésta se deberá recibir justo en el momento en que sea necesaria. En caso de que el cubo de tiempo sea diario, para simplificar, se entiende que los pedidos solicitados se reciben a primera hora de la mañana, por lo que las unidades que los forman se pueden emplear ese mismo día. En el caso en que la cantidad solicitada sea diferente a la necesitada, el exceso se incluirá en el inventario.

3.2.4.5 Proyectado en Mano M(t) El proyectado en mano es el inventario esperado al final del período. Su cálculo se realiza de la misma forma que en el tema de planificación agregada, aunque la notación sea diferente. M(t) = M(t-1) + R(t) + ROP(t) - B(t) = ROP(t) – N(t) Se trata de sumar al inventario del día anterior las recepciones esperadas durante el período (provenientes de una planificación anterior y de las recepciones de los lanzamientos que se realicen) y restar la demanda de ese período.

3.2.4.6 Lanzamiento de Ordenes Proyectadas LOP (t) Se obtiene mediante el decalaje en el tiempo de las Recepciones de Ordenes Proyectadas (ROP(t)).

Es, en este punto, cuando la tabla se completa. Así, al llegar un período en el que se debe lanzar un pedido se emitirá la orden y los componentes se recibirán en el momento en que se necesitan en el montaje final, según la política de aprovisionamiento de la empresa.


47

3.2.5 Casos particulares Analizando la forma de realizar los cálculos de este sistema enseguida aparecen posibles problemas que se convierten en casos particulares y que los programas de MRP ya han analizado y solucionado.

3.2.5.1 Programación de artículos antes de la fecha actual Dada la forma de trabajar de los sistemas MRP, desde la fecha de entrega de los pedidos, decalando en el tiempo los lanzamientos, puede ocurrir que se intente lanzar una orden antes de la fecha actual. En este caso el sistema emite un mensaje de excepción, de forma que, el analista puede cambiar la programación o comprimir los plazos de entrega o fabricación.

3.2.5.2 Requerimientos procedentes de más de un artículo En el caso de que más de un producto contenga el mismo componente, y sea necesario fabricar ambos para la misma fecha, se suman los requerimientos netos del componente de los dos pedidos.

3.3 CRP. Planificación de la Capacidad En los cálculos de un sistema MRP no se tiene en cuenta la capacidad de la planta para fabricar o montar los componentes necesarios para completar el pedido. En la mayoría de las empresas la premisa de capacidad infinita no es válida. Y es necesario saber si se puede fabricar o no. En otras fábricas, suponer que la capacidad es infinita, resulta suficiente. El sistema CRP funciona de la siguiente forma:

48


PMP provisional

Plan de necesidades

Revisar el PMP

MRP

Convertir a necesidades de recursos NO

¿Son suficientes los recursos?

SI

Plan maestro definitivo

Convertir el PMP en definitivo

NO

¿Puede aumentarse la capacidad?

SI

Modificar la capacidad

La capacidad de la empresa puede elevarse momentáneamente mediante el uso de horas extras o la subcontratación. En caso de no poder ampliarse por estos medios, las posibilidades consisten en revisar el programa maestro fabricando antes y almacenando (soportando el coste de almacenamiento que aparezca) o fabricar más tarde (corriendo con posibles penalizaciones por retraso). Para simplificar los cálculos se supondrá que, las operaciones secuenciales de un mismo producto se realizan cada una en un período, es decir, si un producto tiene tres operaciones, cada una de ellas se realizará en un día o una semana diferente. Si la máquina tiene capacidad suficiente podrá realizar el mismo período otros pedidos. El motivo de esta simplificación es que el CRP estudia la carga y no la secuencia de producción. En los sistemas reales, el CRP está unido, en algunos casos, a los módulos de planificación (Schedulers), por lo que se considera la duración real de las tareas. El motivo de no considerarlo es debido a la complejidad que alcanzarían los cálculos.

3.3.1 Datos principales para tomar decisiones Lógicamente, los datos recogidos en la lista de materiales, y en el maestro de artículos no son suficientes para tomar decisiones con respecto a la capacidad. El sistema CRP incluye dos nuevas tablas referentes, principalmente, a las características del proceso.


49

3.3.1.1 Lista de operaciones (BOO) o tabla de rutas Se conoce como Bill Of Operations y recoge los datos necesarios para conocer la forma en que se fabrica un artículo. Por lo tanto, es suficiente recoger el código del artículo, el número de la operación (para mantener la secuencia), la máquina o centro de trabajo donde se realiza la operación, el tiempo de procesamiento o la capacidad (t p) y el tiempo de preparación (s). Artículo

Operación

CDT

Capacidad

Patas Patas

1 2

Torno1 Torno2

30 15

Los desplazamientos de un centro de trabajo a otro pueden considerarse operaciones independientes. Así, se puede conocer su duración para posteriormente intentar reducirlos, e incluso, eliminarlos.

3.3.1.2 Centros de trabajo o máquinas Las características de las máquinas que son independientes del producto que fabrican se recogen en una tabla, la de centros de trabajo (o máquinas). Los datos más frecuentes de esta tabla son el código de la máquina y el número de máquinas. En ocasiones se incluye la capacidad, cuando ésta es la misma para todos los productos. Otras veces el dato de capacidad se expresa en horas totales. CDT

Nombre

Nº Máquinas

1 2

Torno1 Torno2

1 1

3.3.2 Salidas del módulo CRP El módulo CRP avisa de la carencia de capacidad pero no toma decisiones de cómo resolver estos problemas de capacidad descubiertos. En sistemas completos se muestran diferentes soluciones al usuario, que debe elegir la más idónea.

50


140 120 100

CAPACIDAD

80 Prevista 60

Planificada

40 20 0 1

2

3

4

5

6

7

8

En la actualidad son muy pocos los sistemas de gestión empresarial que no incluyen el módulo CRP junto con el módulo de MRP, evitando así el flujo continuo de información entre programas diferentes. Además, debido a que pueden unirse con aplicaciones o módulos encargados de obtener la secuencia de producción óptima es posible reducir los cubos de tiempo a días en lugar de semanas, como unidad estándar.

3.4 Bibliografía recomendada Dirección de la Producción. Decisiones tácticas J. Heizer y B. Render, Prentice Hall, Madrid, 1997

Posiblemente la mejor de las parejas de libros dedicados a los mismos aspectos. Con ejemplos de casos reales de empresas para ilustrar los capítulos. Lástima que sólo sean ejemplos de empresas americanas. Administración de Producción y Operaciones. 4ª edición N. Gaither y G. Frazier; International Thomson; México; 2000

Libro de carácter general que contiene numerosos ejemplos y casos para resolver. Pretende ser una alternativa al Chase-Aquilano, pero no es tan completo. También se excede en las traducciones literales del inglés. Analysis and Control of Production Systems. E. A: Elsayed y T. O. Boucher, Practice-Hall, New Jersey, 1985

Bastante general. Incluye, además de MRP, la planificación detallada de operaciones.

TOC. Teoría de las Limitaciones

51

Protagonistas 4 Teoría de las Limitaciones Una vez determinada la forma de abastecerse de los componentes se deben concretar el resto de actores o protagonistas de la escena, es decir, las tareas y los recursos. Sin embargo no todos los recursos resultan igual de importantes en una empresa y hay uno, denominado cuello de botella que resulta crítico en el correcto funcionamiento de la producción de la empresa. En este tema se analizará en detalle la Teoría de las Limitaciones aplicada a la producción y la importancia de la gestión de los recursos con capacidad limitada. El concepto de cuello de botella, tan antiguo como la producción en línea, ha sido explotado y analizado por Goldratt hasta el punto de que parece que lo hubiera inventado él. Pocas teorías han sido tan rebatidas en los últimos años como las expuestas por Eliyahu Goldratt en su libro La Meta. Todos los analistas en temas de producción tienen su propia opinión al respecto y están muy repartidas, tanto a favor como en contra. Lo que resulta incuestionable es que las ideas de Goldratt, tomadas en su justa medida, resultan prácticas para todas las empresas y las aplicaciones exitosas de los pasos descritos en su libro son numerosas.

52


4.1 Introducción El siguiente objetivo de la segunda etapa del método SCENE consiste en seleccionar los pedidos o productos que se incluirán en la planificación. De nuevo son varias las preguntas que deben contestarse: •

¿Cómo se eligen los pedidos que se planificarán?

•

¿Qué datos hacen falta de esos pedidos?

•

¿Qué datos hacen falta de los productos?

•

¿Qué datos hacen falta de los recursos?

A continuación se analizan las distintas alternativas a estas preguntas.

4.1.1 ¿ ¿Cómo se eligen los pedidos que se planificarán? La forma de automatizar la respuesta a esta pregunta requiere que la base de datos donde se almacenan cierta información sobre los pedidos y las operaciones en curso. De esta forma resulta sencillo elegir los pedidos protagonistas: •

Todos los pedidos. Se obtendrían mediante una consulta a la base de datos de los Pedidos sin terminar.

•

Todos los que no se han planificado. Sería necesario poder marcar su estado en la base de datos.

•

Sólo los que tienen material ahora. Debería poder consultarse si todos los componentes y la materia prima está disponible. Una variante a este tipo de pedidos sería incluir sólo aquellos que tendrán material en TP.

•

Sólo algunos pedidos elegidos por el usuario.

•

Sólo los que hay que entregar en TP.

•

Combinación de las anteriores. Cualquier combinación en cascada de las alternativas anteriores. P. ej. Primero los que se entregan en TP, luego los que tendrán material, luego el resto. Esta opción daría prioridades a los pedidos de cara a ordenarnos en la tercera etapa.

4.1.2 ¿ ¿Qué datos hacen falta de los pedidos? Los tres datos principales de cada pedido son: cliente, plazo de entrega y cantidad. En caso de que los pedidos se agrupen en órdenes de fabricación será necesario disponer de la relación entre ambos.


53

•

La fecha de entrega puede fijarse internamente en la empresa, puede venir fijada por el cliente, o puede ser para “lo antes posible”.

•

El lote de producción puede ser: El mínimo posible para cumplir el pedido, el lote económico (según la fórmula estudiada), o un tamaño fijo (generalmente un número entero de contenedores).

Por último, es importante distinguir el lote de producción del lote de transferencia entre CDTs (generalmente se relaciona con el del producción: 1, 1/2, 1/3,…).

4.1.3 ¿Qué datos hacen falta de los productos? Todos los productos siguen una ruta establecida, pero en ocasiones esa ruta puede variar, apareciendo rutas alternativas. En ese caso, es preciso saber cuál de los recursos asignados para realizar una operación es prioritario. En cada una de las etapas de producción se debe conocer la productividad teórica (si depende del producto). En caso de que la productividad sea independiente del producto que procesa el recurso su valor se corresponde con el indicador del rendimiento del ratio OEE. Lo mismo sucede con los tiempos de cambio. Si éstos dependen de la secuencia de producción será necesario obtener la matriz de tiempos de cambios. También puede ocurrir que el tiempo de cambio se calcule en base a una fórmula según una de las características del producto. Por último, debe conocerse la lista de materiales del producto, lo que permite conocer los componentes y sus rutas en caso de que se fabriquen internamente y en el mismo período de planificación.

4.1.4 Qué datos hacen falta de los recursos? Los principales recursos productivos son la mano de obra directa y las máquinas. Es necesario elegir uno de los dos recursos como principal, ya que de lo contrario la determinación de la secuencia se complicará enormemente. Por lo tanto, si la mano de obra es limitante se considerará cada operario como un recurso al que habrá que asignar carga según su capacidad. En el caso del valor de la capacidad de las máquinas o CDT se puede emplear un dato fijado por la empresa o se puede calcular a través del valor de indicador de la eficiencia global del equipo, explicado y trabajado en detalle en el libro “Organización de la Producción 1. Diseño y mejora de procesos productivos”.

54


Tiempo de carga Tiempo de operación Eficiencia = OEE = D ⋅ R ⋅ Q del equipo

Tiempo útil cantidad procesada − cantidad defectos ⋅ 100 cantidad procesada tiempo ciclo teoríco ⋅ cantidad procesada R = Ren dim iento = ⋅ 100 tiempo operación

Q = Tasa de calidad =

D = Disponibilidad =

tiempo de carga − tiempo de parada ⋅ 100 tiempo de carga

Sin embargo, en este caso deben tenerse en cuenta las consecuencias que tienen sobre la planificación los valores de los indicadores: •

El indicador de calidad modifica la cantidad a fabricar.

•

El indicador de rendimiento modifica los tiempos de producción.

•

El indicador de “Disponibilidad” reduce el tiempo de carga cuando se considera sólo el tiempo de averías. El tiempo destinado a realizar cambios de productos debe separarse del indicador ya que, normalmente, el tiempo de cambio forma parte de la secuencia de producción.

Por otro lado, será necesario saber si, en el momento de realizar la planificación, el recurso se encuentra averiado o no, para incluirlo en los cálculos. En caso de que esté averiado sería conveniente saber si estará activo en algún momento del TP. En ese caso se consideraría que tiene carga hasta ese momento. Por último, es necesario conocer la carga actual de cada recurso, distinguiendo la planificación fija ligada al periodo congelado y la planificación que puede cambiarse. Conocer en detalle esta información para todos los recursos de la empresa puede suponer invertir mucho tiempo o incluso dinero en determinar estos parámetros. Sin embargo, desde el punto de vista de la planificación de la producción no todos los recursos resultan igual de importantes y se puede prescindir de la información de todos los recursos salvo de uno, el cuello de botella de la empresa, según la Teoría de las Limitaciones de Goldratt. En primer lugar, es conveniente situar históricamente el nacimiento de la Teoría de las Limitaciones para entender el éxito puntual que supuso (y que hoy en día sigue teniendo en algunos sectores).


55

4.2 Nacimiento de la Teoría de las Limitaciones A finales de los 70, en Japón, triunfan las herramientas del Just In Time (JIT), desarrolladas, entre otros, por Taiichi Ohno y Shigeo Shingo.

Lamentablemente, el ritmo de difusión de la bibliografía en la que se detalla la forma de implantar el JIT en las empresas era extremadamente lento. Sirva de ejemplo un libro dedicado a la QFD (Quality Funtion Deployment) que comenzó a desarrollarse en 1972: Hasta 1978 no se escribió en japonés y hubo que esperar hasta 1994 para conseguirlo en inglés. Producción

semana 1

semana 2

semana 3

mes 1

semana 4

semana 1

semana 2

semana 3

semana 4

mes 2

En la época del Just in Time japonés, en Europa, el MRP estaba implantado pero no funcionaba como se esperaba. Se creía que eran las empresas las culpables de los fracasos de implantación ya que el método se consideraba corr ecto. En las empresas se producía el síndrome de final de mes (o fenómeno de los palos de Hockey) Según este fenómeno, el ritmo de producción de las empresa evoluciona siguiendo la silueta de un palo de hockey, haciéndose, en la parte final del mes, auténticos esfuerzos para conseguir fabricar las unidades prometidas. Los intentos de implantar el Just in Time también fracasan, debido a la falta de técnicas claras de aplicación de las metodologías que exige esta filosofía.

56


En ese momento aparece Eliyahu Goldratt, una figura que pasará, al igual que Ohno y Shingo, a la historia como uno de los artífices de las revoluciones en la forma de trabajo del siglo XX. Entre 1985 y 1988, Goldratt escribe La Meta y La Carrera. El primer libro está escrito en forma de novela, y se aprovecha el hilo argumental para desgranar los puntos fundamentales de la Teoría de las Limitaciones (también denominada fabricación sincronizada u OPT). Sin embargo el simulador que ha desarrollado el Insituto Goldratt, y que está basado en el “Disaster”, resulta una herramienta didáctica muy completa.

4.3 Meta de una empresa La novela de Goldratt presenta el caso de una planta con problemas de gestión liderada por un joven empresario. Ante la amenaza de un cierre inminente de las instalaciones el gerente comienza a buscar la solución a los problemas de la fábrica. En un aeropuerto coincide con un antiguo profesor de física que le ayuda a dirigir bien los primeros pasos del proceso de mejora. Para ello, más que ofrecerle soluciones, guía al protagonista planteándole preguntas. La primera pregunta parece fuera de lugar, ya que le pide que recapacite sobre la meta de la empresa, sin embargo, el objetivo de la pregunta es claro: No se puede mejorar si no se sabe cuál es el objetivo último que se persigue con la mejora.

Las posibles respuestas a esta pregunta parecen infinitas y dependerá de cada caso ¿o no? 

¿Podría ser reducir costes? En el límite (no alcanzable) el coste de la

empresa sería cero y, parece poco razonable, tener un objetivo limitado.


57



¿La supervivencia? Resulta un objetivo demasiado pesimista.



¿Mejorar el servicio a los clientes? ¿Aumentar la tasa de mercado?

Muchas son las posibles candidatas a ser la meta de la empresa, pero a todas ellas se les pueden encontrar limitaciones o problemas. Según Goldratt la meta de una empresa es ganar dinero, ahora y en el futuro. Los empresarios invierten su dinero en una empresa en lugar de hacerlo en el banco para obtener una mayor rentabilidad. Puede parecer una meta fría. ¿Dónde quedan el compromiso con la sociedad y con las personas? Tomada en su contexto se pueden extraer consecuencias de esta meta que sí tienen en cuenta a la sociedad y a las personas. Lo que sí está claro es que, si la meta es ganar dinero, todo lo que se haga para llegar a esta meta estará bien, y todo lo que aleje a la empresa de esta meta será negativo.

4.3.1 Obstáculos a la meta Mark Twain dijo, “el sentido común es el menos común de los sentidos” . Si el objetivo está claro, y no se dan los pasos necesarios para acercarse a él, es porque hay algo que lo impide. Ese obstáculo que impide que la empresa alcance su meta son las limitaciones del sistema (en inglés, constraints). Estas limitaciones puede ser una política de ventas o de contratación; también puede ocurrir que la limitación sea el mercado; pero lo más frecuente es que la limitación se encuentre dentro del sistema productivo, es decir, que exista un recurso con capacidad insuficiente. Esos recursos son los cuellos de botella y marcan el ritmo de la producción. La idea de cuello de botella es muy gráfica y, aunque no es original de Goldratt, ha sabido adjudicarse el concepto.

Otro obstáculo importante que aparece en las empresas es Murphy. Nadie sabe el motivo de por qué se cumplen la mayoría de las Leyes de Murphy. Muchas veces se trata de percepciones subjetivas y siempre en situaciones negativas. En esos momentos nadie recuerda la suerte que tuvo para aparcar el coche cuando llegaba tarde a una cita, por ejemplo. Sin embargo, Goldratt mantiene que una de las Leyes de Murphy, concretamente, “Las cosas siempre van mal en el peor momento posible” se cumple

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a menudo en las empresas. Tanto es así que se llega a hablar de un operario especial (Murphy), que trabaja sin cobrar, y que su tarea consiste en estropear las máquinas en el momento más inoportuno, o ayudar a un operario imprescindible a ponerse enfermo la víspera de un día crucial.

4.4 Fundamentos del DBR El síndrome de los palos de hockey es una consecuencia del desconocimiento de un principio que se cumple en todas las empresas de producción en serie: Las fluctuaciones aleatorias son irrecuperables si los sucesos son dependientes. Algunos procesos industriales se pueden considerar dependientes, es decir, una etapa de producción depende de la etapa anterior ya que, si ésta última no le envía material, no puede procesarlo. Las pequeñas variaciones de tiempo que se producen no se pueden recuperar. Para entender este concepto se puede poner el siguiente ejemplo en una línea de producción que dispone de 5 máquinas idénticas, con una capacidad de 1 unidad por hora.

E1

E2

E3

E4

E5

Si se estropea una máquina durante una hora la línea nunca será capaz de recuperar ese tiempo y la producción será menor que la esperada. Estos pequeños desajustes en el tiempo de producción (que no tienen por qué ser tan acusados como una avería) se producen a menudo durante el mes, por lo que al final de este intervalo, la planificación prevista no se cumple. El indicador que permite controlar la evolución de esas pequeñas paradas o pérdidas de rendimiento ya se estudió.

E1

E2

E3

E4

E5

Para solucionarlo, las empresas recurren a aumentar el inventario en proceso colocando piezas en espera de ser procesadas delante de todas las máquinas, de forma que, si una de ellas se estropea, las demás no se vean obligadas a parar.


59

En empresas más complejas no resulta sencillo comprobar este principio y Goldratt recurre a un ejemplo militar para demostrarlo. Además, servirá como base para la metodología de trabajo que propondrá. En el ejemplo, el material fluye en sentido contrario a la marcha de los soldados.

En la formación anterior de soldados el tamaño de cada uno refleja su capacidad para caminar. Lógicamente, la forma física de algunos soldados es superior a la de otros y, aunque el ritmo sea constante, la distancia entre ellos variará. Si, por algún motivo, uno de los soldados se retrasa, los que están después de él en la fila también lo harán, abriéndose un hueco entre el soldado anterior a la parada y el resto del pelotón. Si el soldado retrasado tiene fuerza suficiente será capaz de cerrar el hueco abierto, pero ¿podrán todos los soldados retrasados unirse al grupo de cabeza?

Lo mismo sucede en las fábricas. Algunos recursos sufren variaciones en su ritmo de trabajo debido, por ejemplo, a la falta de material, a una avería, a desviaciones en el tiempo de producción,… La mayoría de estas fluctuaciones no pueden eliminarse por completo y, por tanto, se debe buscar la solución de otra forma. Con el objetivo de ayudar a las empresas en su camino hacia la meta, Goldratt desgrana en su libro La Meta, una metodología llamada DBR (formado por las iniciales de Drum, Buffer, Rope) que resulta ser la aplicación de su Teoría de las Limitaciones al área de producción. La técnica del DBR consta de cinco pasos fundamentales que, en los siguientes puntos, se describen en detalle: 1.- Identificar el cuello de botella.

60


2.- Decidir cómo explotar el cuello de botella. 3.- Subordinar todo a la decisión anterior. 4.- Elevar el cuello de botella. 5.- Si se ha eliminado el cuello de botella volver al paso 1.-

4.4.1 Identificar el cuello de botella (CDB) El cuello de botella es el recurso con capacidad limitada. Según Goldratt sólo existe un recurso con la capacidad más pequeña.

Para localizarlo se puede analizar el cociente entre la carga y la capacidad de los recursos. Se entiende por carga la suma del tiempo de procesamiento y el tiempo de cambio de los trabajos asignados a la máquina. La capacidad es el tiempo del que dispone el recurso para realizar esa tarea. También se puede descubrir visualmente, porque será una máquina con mucho inventario pendiente de procesar. 4 u/h

1 u/h

C1 (1) 5 u/h

4 u/h

A

10 u/h

C2 (1) Hay que tener en cuenta que es posible que delante de una máquina se acumule inventario por culpa del cuello de botella. Es el caso de M5: el inventario de C2 es elevado, pero no es debido a la falta de capacidad de la máquina, sino a la falta de componentes C1. El auténtico cuello de botella del sistema es M3.


61

4.4.2 Decidir cómo explotar el CDB Si la tasa de producción de toda la planta viene fijada por la capacidad del cuello de botella, un minuto ganado en un cuello de botella es un minuto ganado en todo el sistema. Por tanto, no interesa que se pare el cuello de botella. La forma de explotar este recurso es evitar, a toda costa, que se pare. Puede ocurrir que la capacidad del sistema no sea suficiente par fabricar todos los productos que se demandan, y habrá que elegir los más beneficiosos para la empresa. Al contrario de lo que puede parecer, no siempre el producto con mayor beneficio unitario es el elegido. Para Goldratt, el producto más beneficioso será aquel que reporte un mayor beneficio por unidad de tiempo de cuello de botella, es decir, si un producto no emplea la máquina que limita el sistema se deberá producir todo lo posible, pero, si existen varios que comparten este recurso, el producto elegido será el que aproveche mejor el tiempo del cuello de botella. Si la máquina con menor capacidad no puede detenerse nunca, su programación será la más importante de la fábrica. Por lo tanto, no es necesario vigilar todas las máquinas, sólo el cuello de botella, para comprobar si se cumplen, o no, los plazos previstos.

4.4.3 Subordinar todo a la decisión anterior Si el cuello de botella limita la producción total del sistema, no tiene sentido producir más de lo que la limitación puede absorber. La mejor manera de controlar el sistema sería disponer el cuello de botella en el primer lugar del proceso de fabricación. De esta forma las piezas procesadas por esta máquina fluirían sin problemas hasta el almacén de productos terminados.

Lamentablemente en los procesos industriales, no pueden colocarse las máquinas en el orden que se quiera, y las restricciones del proceso obligan a respetar una secuencia de operaciones fija. Lo que sí es posible es que el cuello de botella marque el ritmo al que deben suministrarse la materia prima, es decir, que sea el tambor del sistema (Drum).

62


Las demás máquinas deben trabajar para que el cuello de botella no se pare, lo que obligará a aumentar el número de cambios, ya que la secuencia óptima de trabajo del cuello de botella no coincidirá con la del resto de máquinas. Como consecuencia de lo anterior, bajará el factor de utilización de las demás máquinas y, debido a los sistemas de control de muchas empresas, el resultado global de la instalación, en lugar de ser mejor, empeorará, aunque la realidad sea diferente. Por este motivo Goldratt propone cambios en la forma de gestionar las empresas. El sistema de planificación propuesto se llama PULL-PUSH. El funcionamiento del sistema, bajo estas condiciones debería ser el siguiente: Cuando el material llega a la línea las máquinas deberán procesarlo lo antes posible hasta llegar al cuello de botella (PULL). Una vez que se procesa en él las máquinas hasta el final del proceso deberán trabajar lo antes posible, ya que así antes se entregarán al cliente (PUSH). Si la planificación de las demás máquinas se realiza de forma que, en el momento en que se necesitan en el cuello de botella, las piezas lleguen justo a esa máquina es probable que, en más de una ocasión, la limitación se detenga por falta de material, como consecuencia del fenómeno de los palos de Hockey. Para evitar que se pare el cuello de botella, hay que protegerlo, y para ello se recurre a un Buffer de tiempo, es decir, ¿cuánto antes se quiere que el material llegue a la máquina?

El Buffer y el tiempo de procesamiento de las piezas en las máquinas anteriores al cuello de botella fija el tamaño de la cuerda (Rope) que se lanza al primer punto de la línea.


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La determinación del tamaño del buffer es compleja, ya que no existe una fórmula matemática para calcularlo. Su valor depende de numerosas variables, algunas difíciles de cuantificar: •

Tiempo de procesamiento y preparación.

•

Averías.

•

Flexibilidad.

Generalmente se estima, y suele hacerse coincidir con un turno de trabajo, o medio turno, para simplificar su gestión. Así, al terminar un turno se deberían tener procesadas, y en espera delante del cuello de botella, las piezas que se procesarán en el turno siguiente.

4.4.4 Elevar el cuello de botella Si se quiere aumentar la producción de todo el sistema es necesario aumentar la capacidad del cuello de botella.

Existen numerosas maneras de conseguirlo. La opción elegida dependerá, en gran medida, de los costes.: •

Mejorar la eficiencia global del equipo (OEE).

•

Evitar que se procesen en el cuello de botella artículos defectuosos.

•

Buscar otra máquina similar dentro de la fábrica o comprar una nueva.

•

Reajustar los tamaños de lotes de procesamiento.

•

Subcontratar parte de los pedidos (sólo la operación crítica).

64


•

Puede ser conveniente comprar, en lugar de producir, algún artículo para aliviar el cuello de botella.

4.4.5 El último paso del DBR En el supuesto de que se haya conseguido aumentar la capacidad del cuello de botella, mediante cualquiera de los métodos descritos, ya no será necesario seguir mejorando la misma máquina. No hay que dejarse llevar por la inercia y se debe buscar el siguiente cuello de botella. Esta etapa de la metodología DBR busca la mejora continua en los métodos de trabajo.

Al final del proceso, la limitación abandonará la planta de producción, y será entonces el mercado el punto que deberá abordarse. Al conseguir nuevos pedidos es posible que surja un nuevo cuello de botella en el proceso productivo. Este ciclo de mejora no tiene fin.

4.4.6 Puntos débiles del DBR La metodología descrita en el apartado anterior resulta de utilidad en un gran número de situaciones, sin embargo, no es aplicable a sistemas complejos. En algunas empresas el cuello de botella depende del mix de producción que se fabrique. En cada una de las programaciones la restricción es sólo una, pero, lamentablemente, no siempre es la misma. Por tanto, aunque la detección podría resultar sencilla, no lo es tanto la posibilidad de elevar su capacidad, ya que supondría elevar la capacidad de toda la empresa. Para evitar este problema, la filosofía Just In Time propone formar líneas de fabricación por familias de productos y nivelar la producción. De esta forma, el cuello de botella por línea suele ser único e independiente de la secuencia de producción. Por desgracia, no siempre es posible agrupar los productos en familias. El caso de cuellos de botella móviles tampoco se resuelve en la Teoría de las Limitaciones. En algunas empresas muchos productos no tienen rutas fijas debido a que existen máquinas alternativas. Es, por ejemplo, el caso de empresas dedicadas a la mecanización de piezas.


65

Las ideas propuestas por Goldratt parecen tan lógicas que todas las empresas deberían aprovecharlas para mejorar. Si bien es cierto que la cultura de la búsqueda de los cuellos de botella está muy extendida entre los responsables de la producción, las ideas del libro La Meta no se han aceptado como a Goldratt le gustaría. En una conferencia ofrecida en 1999 en La Coruña, Goldratt ofreció las conclusiones que había sacado con el paso del tiempo sobre los problema de difusión de su teoría. Según Goldratt, algunas empresas implementaron con éxito TOC en algún departamento (dependiendo del libro que leyeron) pero no se difundió al resto. Incluso, en algunas de ellas, y en sólo 3 años, las mejoras logradas gracias a esta teoría desaparecieron. Parece ser que La Meta se convirtió en un libro de culto para las empresas. Una historia fantástica que todo el mundo comenta y se identifica con el personaje pero nadie se atreve a implantarlo. Tan sólo un 2% del 50% de empresas que lo han leído lo ha implantado. Parecería, entonces, que sólo es aplicable a talleres con producción repetitiva, pero no es cierto, la filosofía se puede aplicar a todo tipo de empresas y son numerosos los casos de aplicación de estos principios.

4.5 Fundamentos de la TOC En el momento en que desaparezca el último cuello de botella, es decir, cuando la capacidad sea suficiente para satisfacer la demanda, la limitación pasa a estar en el mercado. Entonces el DBR ya no sirve, pero los pasos fundamentales sí. No se sabe qué fue primero, si la formulación de las cinco etapas de la metodología DBR, o los de la Teoría de las Limitaciones (TOC). Los cinco pasos de la TOC son: 1.- Identificar la limitación. 2.- Decidir cómo explotar la limitación. 3.- Subordinar todo a la decisión anterior. 4.- Elevar la limitación. 5.- Si se ha eliminado la limitación volver al paso 1.-. Como puede comprobarse la única diferencia es la sustitución de las palabras “cuello de botella” por la palabra “limitación”.

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Si bien las etapas para resolver el nuevo problema surgido son las mismas, no lo serán las técnicas que deben utilizarse para elevar la limitación... pero queda fuera del alcance de esta materia.

4.6 Bibliografía recomendada La Meta. E. Goldratt, Díaz de Santos, Madrid, 1993

Novela con la que Goldratt describe la Teoría de las Limitaciones. Resulta un libro básico en cualquier biblioteca de producción. Su lectura propicia una nueva forma de ver la realidad de las empresas. La Carrera. E. Goldratt, Ediciones Taular, Madrid, 1988

Libro basado en el anterior que presenta, ahora en forma de transparencias, la Teoría de las Limitaciones. Sin ser tan interesante como el otro sirve para hacer una lectura rápida de los conceptos de La Meta.

Método de Planificación propuesto

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Escena 5 Planificación contra stock Una vez conocidos los protagonistas la escena busca ordenar los pedidos de la forma más eficiente, respetando los requisitos del cliente. Es en este punto donde se debe diferenciar entre planificación contra pedido y planificación contra stock y por ese motivo se tratan en dos capítulos independientes. Como se vio en el capítulo de introducción, el termino planificar contra stock se utiliza para diferenciar la planificación de empresas en las que el ciclo de pedido y el de fabricación son independientes. Puede parecer extraño dedicar un tema al estudio de métodos para planificar la producción de empresas que trabajan contra stock cuando, actualmente, sólo se predican técnicas de trabajo que dirigen a la empresa a trabajar sin almacén. Sin embargo, ese no es el objetivo de este tema, aunque el título así lo delate. En estas empresas o bien la demanda anual es conocida (se fija en contratos con los clientes) y se traduce en planes maestros de producción; o bien la empresa decide cuánto fabricar en base a las previsiones. Este es el caso, por ejemplo, de las empresas que trabajan para el sector del automóvil o de las que fabrican bienes de consumo. La cadencia de piezas solicitadas por el cliente puede entenderse como demanda constante a la línea de producción o montaje del proveedor.

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5.1 Introducción Muchos de los artículos que se compran habitualmente provienen de empresas que trabajan con catálogos de productos que se ensamblan en células o líneas de montaje específicas: Coches, televisores, lavadoras, relojes, teléfonos,.. Es cierto que la personalización de los productos hace que la gama que ofrecen sea cada vez mayor. Ya es posible elegir el color del coche, el modelo de llantas y el tejido de la tapicería, directamente en fábrica. Pero todavía muchas partes del vehículo son las mismas, independientemente del modelo.

Las empresas de montaje de automóviles solicitan las piezas a sus proveedores según el ritmo de producción de la línea e incluso según la secuencia de montaje (JIS – Just in Secuence). Según la filosofía japonesa Just in Time no se solicitan piezas hasta que no son necesarias, pero eso no es motivo para que no se sepa a priori las piezas que se van a necesitar. Los proveedores conocen la demanda mensual de piezas que tienen que suministrar al cliente final. La única condición que deben cumplir es no dejar de suministrar piezas cuando se soliciten. La manera de fabricar esas piezas en las instalaciones del proveedor es decisión suya. Dependerá, principalmente, del coste de almacenamiento de las piezas y del coste de preparación de las máquinas. El equilibrio entre estos dos costes determinará la cantidad económica de fabricación. El modelo más extendido es similar a los modelos de gestión de inventarios de productos con demanda independiente, que se estudia en la mayoría de la bibliografía que trata el tema de gestión de operaciones. Otro problema frecuente es el de aquellas empresas que fabrican distintos productos en una misma célula y que, además, tienen cadencias distintas. Este problema es consecuencia de la nivelación de la producción que exige la filosofía Just in Time que se presenta al final a continuación.


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Si el ciclo óptimo de cada producto fuese el mismo, sería posible combinarlos en la misma célula obteniendo una secuencia óptima para la familia. Lamentablemente, pocas veces coincide el ciclo óptimo de todos los productos y, para obtener la planificación de la familia, será necesario recurri r a otras técnicas. Concretamente, se estudiarán dos métodos que obtienen soluciones buenas para este problema: El método del ciclo común y el método del ciclo máximo. Con estos métodos es posible determinar el intervalo de fabricación óptimo para la familia de productos y, como consecuencia de él, las cantidades que se fabricarán de cada uno de los artículos.

5.2 Cantidad económica de fabricación El cálculo de la cantidad económica de fabricación es un proceso relacionado íntimamente con el concepto de rotación de stock. I

I

t

t 2 rotaciones en 1 año

1 rotación en 1 año

La rotación de stock determina el número de veces que se cambian todas las piezas del almacén en un período. Así, si un artículo se fabricara sólo una vez al año, la rotación sería 1; y si se hicieran 12 series anuales, la rotación sería 12. La cantidad económica de fabricación fija el número óptimo de unidades que interesa fabricar en cada serie. Conociendo la demanda total anual, se calcula el número de series que se lanzarán anualmente y, por tanto, se puede conocer el valor de la rotación.

5.2.1 Cálculo de la cantidad económica de fabricación. La gráfica del comportamiento ideal en el tiempo del inventario de un producto que se fabrica en la empresa tiene la forma siguiente: I

Q Q M -D tp

P-D t

T

70


•

La demanda (D) es constante y conocida.

•

La tasa de producción (P) corresponde al número de unidades que puede procesar la máquina por unidad de tiempo.

•

El tiempo productivo (t p) es el tiempo durante el que se fabrica en el período (T) y es el suficiente para satisfacer la demanda de todo el periodo.

El resto del tiempo, hasta el final del ciclo (T-t p), la instalación estará parada sin trabajo, fabricando otros productos diferentes, realizando mantenimiento,... La cantidad demandada (Q) en el periodo T coincide con la cantidad producida en ese período:

Q = D ⋅ T = tp ⋅ P Se define el factor de utilización ρ , como la proporción del tiempo total del ciclo que se dedica a la producción del artículo, es decir,

ρ=

tp D = T P

La segunda forma de expresar ρ se obtiene de la definición de Q expuesta anteriormente. La demanda total anual se satisface en n períodos de tiempo, es decir, en n series de fabricación. A cada una de las series le corresponde un tiempo de cambio.

n =

D Q

Durante el período de producción t p se demandan productos de forma simultanea a la fabricación de los mismos y, por tanto, el punto al que se llega (Q M) en la gráfica es algo menor que Q .

Q M = tp ⋅ (P − D) = Q ⋅ (1 − ρ) El objetivo del problema planteado es minimizar el coste total anual de la planificación (CT). Este coste está compuesto de tres términos: Por un lado, el coste de producción del artículo (p); por otro, el coste de preparación de la máquina (C) (dependerá del número de cambios que se realicen (n); y, por último, el coste de posesión en inventario (H), que será proporcional al inventario medio y que incluye, entre otros, el coste de manipulación del inventario.

CT = D ⋅ p + C ⋅ n + H

Q M 2

El primer término es independiente de la forma en que se fabrican los artículos. El segundo y el tercer término dependen del número de series anuales que se


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planifiquen. El coste total de cambio será menor cuanto menor sea el número de series, pero el coste de posesión será mayor si el número de series es pequeño. En consecuencia, será necesario conseguir un compromiso entre ambos, denominado cantidad económica de fabricación. Para obtenerla es preciso derivar la función del coste total respecto a Q . Tanto n, como Q M dependen de Q , luego en primer lugar hay que expresar el coste total únicamente en función de Q .

CT = D ⋅ p + C ⋅

D Q + H(1 - ρ) Q 2

Derivando respecto a Q e igualando a cero se obtiene la cantidad económica de fabricación (CEF) .

2CD ∂CT = 0 ⎯ ⎯→ CEF = H(1 − ρ) ∂Q A partir de este resultado pueden obtenerse otros valores, como el intervalo óptimo de fabricación y el coste total anual.

CEF 2C = D HD(1 − ρ) CT * = D ⋅ p + H ⋅ (1 − ρ) ⋅ CEF T* =

Por último, si se entiende por plazo de entrega (PE) el tiempo que transcurre desde que se lanza un pedido hasta que se comienzan a fabricar las primeras unidades se puede definir el punto de pedido (PP) como el nivel de inventario en el que hay que lanzar la orden de fabricación para que no se produzca una rotura de stock.

PP = D ⋅ PE Lógicamente, debido a la aleatoriedad de la demanda no contemplada en el cálculo de las expresiones los lanzamientos se adelantarán en el tiempo, disponiendo así de un tiempo de reacción ante posibles imprevistos (equivalente a un stock de seguridad). La CEF puede ajustarse dependiendo de las políticas de abastecimiento (cantidad mínima, múltiplo de contenedores, descuentos por cantidad, cantidad máximas que pueden almacenarse,...)

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5.3 Fabricación de una familia de piezas Si se emplea una instalación con exceso de capacidad para satisfacer la demanda de un artículo, existe un tiempo en cada ciclo en que la máquina (o la instalación) no se emplea. Parece razonable buscar otro trabajo para aprovechar ese exceso de capacidad de la máquina. Ahora bien, el ciclo óptimo de este nuevo trabajo no tiene por qué coincidir con el del trabajo anterior y, de hecho, es improbable que así suceda. En otros casos, la creación de una célula para procesar una familia de piezas con distintas cadencias, obligaría a planificaciones muy complejas y nunca existiría un ciclo definido, por lo que su gestión se complicaría excesivamente. La bibliografía presenta diferentes métodos para solucionar estos problemas. El objetivo de los métodos consiste en obtener una secuencia de fabricación de todos los artículos de la familia que satisfaga la demanda de cada uno de ellos al menor coste posible. Se van a estudiar tres métodos: •

El método del ciclo común, que, como su nombre indica, obtiene un mismo ciclo para todos los artículos.

•

El método del ciclo máximo, que tratará de respetar en lo posible los ciclos óptimos de cada uno de los artículos de la familia.

•

La producción nivelada, que presenta el ciclo ideal que debería emplearse para satisfacer las necesidades del mercado

5.3.1 Método del ciclo común En el método del ciclo común el ciclo es el mismo para los n artículos de la familia. La evolución de los niveles de inventario se muestra en la figura siguiente. Las zonas rayadas corresponden a los tiempos muertos de cada ciclo.


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Cada uno de los artículos se fabrica una sola vez en el ciclo. La primera condición que deben cumplir los productos que forman parte de la familia, para que se pueda hallar una solución al problema, es que la suma de las cargas que cada uno de ellos exige a la instalación ( ρ i) sea menor o igual que 1 (la capacidad total de la misma). n

∑ρ < 1 i

i =1

Si esto no se cumple, es imposible obtener una solución. Esta condición no garantiza que el método encuentre una solución, pero es una condición necesaria. Cada uno de los artículos tiene el mismo comportamiento que se estudió en el apartado de la determinación de la cantidad económica de fabricación. I

Q Q M -D tp

P-D t

T

La única diferencia es que, ahora, el elemento en común a todos ellos no es la cantidad de fabricación Q i, sino el tiempo de ciclo T , por tanto las expresiones del inventario medio Q M, y del número de ciclos, se escribirán en función de T . Así,

Q i = Di ⋅ T = tpi ⋅ Pi = Pi ⋅ ρi ⋅ T Q M = Q i(1 − ρi) = T ⋅ Di(1 − ρi) El coste total anual se puede obtener como suma de los costes de cada uno de los productos de la familia.

1 n T n CT = ∑ Di ⋅ pi + ∑ Ci + ∑ Hi ⋅ Di(1 − ρi) T i=1 2 i=1 i=1 n

Y la derivada respecto a T determina el ciclo óptimo de fabricación de la familia.

∂CT = 0 ⎯ ⎯→ T* = ∂T

2∑ Ci i

n

∑ H ⋅ D (1 − ρ ) i

i=1

i

i

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A partir de este dato se pueden obtener las cantidades de fabricación y los tiempos de fabricación de cada uno de los productos, despejándolos de la expresión de Q i. También puede calcularse el coste total anual, sustituyendo el valor de T obtenido en la expresión del coste total (CT). Si no existen tiempos de cambio el ciclo calculado será el óptimo. Pero si existen tiempos de preparación (si), se deberá cumplir una condición más: La suma de la carga de cada producto y los tiempos de preparación debe ser menor que el ciclo total, es decir, n

n

i=1

i=1

∑ ρi ⋅T * +∑ si ≤ T * En caso en que no se cumpla esta segunda condición se puede obtener el ciclo mínimo (T min) que sí la cumple, despejando T en la ecuación anterior, resultando n

T min =

∑s

i

i=1 n

1 − ∑ ρi i=1

Otra posibilidad sería tratar de reducir los tiempos de preparación. Se podrían analizar económicamente ambas soluciones y elegir aquella que tenga un menor coste, aunque no tiene por qué ser éste el criterio.

5.3.2 Método del ciclo máximo El método del ciclo común tiene dos limitaciones principales: •

Sólo se lanza una serie de cada artículo de la familia.

•

El ciclo es el mismo para todos los artículos.

Se podría buscar otra planificación que, por un lado, respetara un ciclo repetitivo para toda la familia a efectos de simplificar la planificación y el control de la instalación, pero que, al mismo tiempo, respetara en lo posible los ciclo óptimos de cada artículo. Esa planificación la obtiene el método del ciclo máximo.


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La primera condición que deben cumplir los productos que forman parte de la familia, para que se pueda hallar una solución al problema, es que la suma de las cargas que cada uno de ellos exige a la instalación ( ρ i) sea menor o igual que 1. n

∑ρ < 1 i

i=1

Si esto no se cumple, es imposible obtener una solución. Esta condición no garantiza que el método encuentre una solución, pero es una condición necesaria. El método está compuesto por 6 etapas: PASO 1. Calcular el ciclo óptimo (T*) para cada artículo de la familia por separado. PASO 2. Elegir el máximo valor de todos los ciclos calculados (TMAX).

TMAX = max(Ti * ) i

PASO 3. Redondear este valor al entero más cercano. Este entero suele considerarse múltiples de 5 o 7 días, dependiendo de los días que se trabaje a la semana. PASO 4. Para cada artículo calcular el número de series mi que se lanzarán en el ciclo TMAX , redondeando al entero más próximo.

mi =

TMAX Ti *

PASO 5. Calcular el tiempo productivo de cada artículo t pi

tpi = ρi ⋅ TMAX PASO 6. Formar una secuencia en un gráfico de Gantt procurando respetar los tiempos de ciclo. El reparto del tiempo productivo de cada artículo en cada una de las series suele hacerse de manera uniforme, si bien éste no es el reparto óptimo.

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Si no existen tiempos de preparación el ciclo calculado será el óptimo. Pero si existen tiempos de preparación (si) se deberá cumplir una condición más. La suma de la carga de cada producto y la suma de los tiempos de preparación de cada una de las series debe ser menor que el ciclo total, es decir, n

n

i=1

i=1

∑ ρi ⋅TMAX + ∑ mi ⋅ si ≤ TMAX En caso en que no se cumpla esta segunda condición, se puede obtener el ciclo mínimo que sí la cumple, despejando T en la ecuación anterior, resultando n

∑m ⋅ s i

TMAX min =

i=1

i

n

1 − ∑ ρi i=1

También se podrían tratar de reducir los tiempos de preparación o el número de series de uno de los artículos (claramente el de menor coste de almacenamiento). Se analizarían económicamente las tres soluciones y se decidiría por aquella que tenga un menor coste, aunque no tiene por qué ser éste el criterio. El último paso es calcular el coste total de esta planificación teniendo en cuenta el ciclo TMAX (o TMAX min). La expresión de este coste es similar al coste total del método del ciclo común, pero teniendo en cuenta el número de series mi. Así, el coste de preparación debe multiplicarse por cada una de las series que se lanza de cada producto y, por otro lado, el inventario medio se reduce, ya que existe más de un lanzamiento por ciclo. Teniendo en cuenta estos aspectos, el coste total resulta:

1 n TMAX n Hi ⋅ Di(1 − ρi) CT = ∑ Di ⋅ pi + mi ⋅ Ci + TMAX ∑ 2 ∑ mi i=1 i=1 i=1 n

Es evidente que, en función de la secuencia elegida, el inventario medio de cada artículo puede variar de un caso a otro, pero este aspecto no se tendrá en cuenta para calcular el coste de la planificación. Bibliografía recomendada Manual para la implantación del Just In Time (Vols. 1 y 2). H. Hirano, Productivity Press, Madrid, 1991

Libros de referencia de los temas relacionados con el Just In Time. La mayoría de libros que tratan esta filosofía hacen referencias a estos dos. Faciles de leer, presentan múltiples ejemplos y herramientas.


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Escena 6 Planificación contra pedido En las empresas que fabrican contra pedido la tarea de determinar la secuencia óptima de fabricación de artículos en un taller es complicada debido al carácter combinatorio del problema. Sólo unos pocos casos se pueden resolver de forma exacta. Además, una vez establecida la secuencia, Murphy se ocupará de que no se cumpla o de que se produzcan retrasos. No obstante, es preciso no sólo planificar, sino controlar lo que se ha planificado comprobando que se está realizando según lo establecido. Todas las empresas, sean del tipo que sean, necesitan saber qué productos se van a fabricar cada día, y hacerlo de la forma más eficiente es el objetivo principal del planificador. En este tema se desciende el último peldaño del triángulo de la planificación estudiado en la primera parte de la asignatura analizando algunos algoritmos sencillos que permiten resolver más casos de los que en principio parece. También se estudian los principales conceptos que intervienen en la planificación.

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6.1 Introducción El Plan Maestro de Producción (PMP) y la planificación de materiales (MRP) determinan los días en los que se deben fabricar los artículos, pero no la secuencia en que deben procesarse en las instalaciones. La definición de las prioridades de los artículos que van a procesarse debe seguir algún criterio de optimización, como el coste, el tiempo de cambio, o la importancia de los clientes. La planificación detallada tiene como objetivo principal decidir la secuencia de trabajos que realizará cada recurso de la empresa en el horizonte de planificación más pequeño posible (no será el mismo para todas las empresas). políticas limitaciones

pedidos

programación de la producción

secuencia de producción

recursos

Además, la programación tiene otros objetivos: 

Cumplir las fechas de entrega.



Minimizar el tiempo y el coste de fabricación.



Minimizar el WIP.



Maximizar la utilización de los recursos.



Minimizar los plazos de entrega.

Paradójicamente, cuanto mayor es el número de limitaciones en los procesos de la empresa más fácil resulta planificar la producción. Sin embargo, la programación propuesta no será, en ningún caso, eficiente. Por ejemplo, si cada trabajo sólo puede programarse en un tipo de máquina, la ruta es fija, el lote de producción mínimo está fijado, y los tiempos de cambio son elevados, las combinaciones de trabajos para formar distintas secuencias son escasas.


79

Por lo tanto, la principal consecuencia de la programación de la producción es la posibilidad de descubrir los puntos débiles de la planta. Por tanto, se puede considerar la programación como una fuente de proyectos de mejora, tratando de eliminar restricciones que “dificultan” la definición de la secuencia. Además, como consecuencia de la programación de la producción se puede saber cuándo se terminarán los pedidos que han hecho los clientes. En ocasiones, es preciso dar una fecha de entrega al cliente cuando realiza el pedido. Una fecha demasiado tardía o demasiado optimista puede estropear, en algunos casos, las relaciones con el cliente o conducir a sanciones.

¿Para cuándo dice que lo quiere?

¿Para hoy?

¿Para mañana?

¿Para la próxima semana?

¿Para el mes que viene?

El cálculo de la secuencia óptima de los trabajos en el taller es muy complejo y sólo se ha resuelto para casos muy sencillos (una máquina o, a lo sumo, dos). El carácter combinatorio de la planificación dificulta la búsqueda de una solución óptima y la mayoría de los problemas resultan ser NP-completos (la relación entre el tamaño del problema y el tiempo de solución no es lineal, lo que supone que, al aumentar la complejidad del problema, el tiempo de resolución se dispara y el algoritmo no es eficiente). Por otro lado, algunos programadores emplean la capacidad máxima del recurso porque desconocen cuál es la eficiencia real y, por tanto, la programación planteada nunca podrá llevarse a la práctica. Además, existen metas contrapuestas a la hora de elegir la mejor forma de ordenar los trabajos: 



Si se busca una buena utilización de los recursos, el plazo será peor y, por lo tanto, aumentará el coste de stock y los retrasos. Si se busca minimizar el lead-time de los productos, el stock en curso será menor, pero la utilización de los recursos será peor.

80


El problema se complica en aquellas empresas que trabajan contra pedido, o en las que las rutas de los productos no siguen un flujo uniforme. A lo largo del tema se estudiarán los algoritmos que resuelven los sistemas sencillos y se verá su utilidad para resolver casos más complejos. Las tendencias actuales recomiendan disponer de exceso de capacidad en recursos de máquinas y disponer de operarios polivalentes que se adaptan a las necesidades de cada período. Algunos sistemas informáticos de gestión (SAP, Baan,…) se apoyan en planificadores (Schedulers) para resolver la secuencia de trabajos (Preactor, Shiva, OPT21,…) o en herramientas de simulación (Ithink, Extend, Witness…), para solucionar casos más complejos.

6.2 Fundamentos teóricos Se entiende como taller el conjunto de máquinas que intervienen en la planificación. Clasificar los talleres permite, de forma sencilla, catalogar el caso que se estudia, de forma que se sabe si existe un algoritmo que optimiza su planificación o si, por el contrario, es preciso buscar otra solución. La primera clasificación hace referencia a los trabajos y a la forma en que llegan a la planificación. Se distinguen dos tipos distintos de talleres. 



Estáticos: Los trabajos que hay que planificar están todos disponibles en el instante inicial y no se incluyen nuevos trabajos durante el período de planificación. Dinámicos: Se actualiza el programa de planificación cuando llegan nuevos trabajos.

Los talleres estáticos son más frecuentes que los dinámicos en el mundo real. Lo normal en las empresas es planificar los productos que se procesarán la semana siguiente, a finales de la semana anterior, con los pedidos que se han ido recibiendo. En estas empresas sólo se permite cambiar la planificación con pedidos urgentes de clientes preferentes, o por el reprocesamiento de piezas defectuosas de pedidos anteriores o en curso. Debido a que estos cambios están casi siempre presentes en las empresas, la carga máxima con la que cuenta planificación no coincide con la capacidad real de las máquinas, sino que es un poco inferior, para que las urgencias no obliguen a prescindir de la planificación que se ha hecho para toda la semana.


81

6.2.1 Terminología empleada en planificación Una operación es una tarea elemental que se realiza en una máquina. El conjunto de operaciones se denomina trabajo y están relacionadas entre sí por medio de precedencias debidas a restricciones tecnológicas que definen la ruta. tareas

operación

ruta

El siguiente dibujo recoge todos los conceptos que se definen en detalle a continuación. finalización (ci)

flujo de tiempo (Fi) holgura (Hi = Li +wi1 + wi2) espera (wi1)

wi2

si1

tpi1

si2

tpi2

procesam. (pi2)

retraso Li tiempo

llegada (ai) 









procesam. (pi1)

entrega (d i)

El tiempo de procesamiento (pi) es la duración de la operación. Incluye el tiempo de cambio (tc) que, en la mayoría de los casos, es independiente de la secuencia (salvo en el caso de empresas de envasado y fabricación, por ejemplo, de pinturas o helados) El tiempo de espera (wi) es el tiempo que el trabajo está en cola esperando a ser procesado en una máquina. La fecha de llegada (ai) es el instante en el que el trabajo llega al taller y a partir del cual puede ya procesarse. Es decir, no es el momento en el que el cliente hace el pedido, sino el momento en que el pedido llega a planificación. La fecha de finalización (ci) corresponde al instante en el que se termina la última operación de un trabajo. La fecha de entrega (di) es el instante en el que hay que entregar el trabajo. Generalmente viene fijada por el cliente.

82


Existen unos datos que se obtienen a partir de estos conceptos y que permiten comparar distintas planificaciones. Los tres más importantes so n: 





El flujo de tiempo (FI = ci – a i ó F i = pi + w i) es el tiempo transcurrido desde la llegada del trabajo hasta la finalización de la última tarea. Se puede definir como la diferencia entre el tiempo de finalización y el de llegada (ci – ai); o bien, desde el punto de vista de su estancia en el taller, se puede calcular como la suma del tiempo de procesamiento y el tiempo de espera (pi + wi). El retraso (Li = ci - di) cuantifica lo pronto (o tarde) que se ha terminado el trabajo y se calcula como la diferencia entre la fecha de finalización y la de entrega. Si es mayor que cero significa que el trabajo se ha terminado después de su fecha de entrega prevista y, entonces, se denomina tardanza (Ti). Si, por el contrario, es menor que cero, el trabajo se ha acabado antes de la fecha prevista, se denomina prontitud (Ei). La holgura (HI = di – (ai + pi)) representa el margen de tiempo que existe para planificar un pedido, es decir, sabiendo el tiempo en el que llega y el tiempo de procesamiento, y conociendo la fecha en la que hay que entregar el artículo, es fácil calcular el margen del que se dispone para planificarlo. finalización (ci)

flujo de tiempo (Fi) holgura (Hi = Li +wi1 + wi2)

si2

si1

tpi1

tpi2

procesam. (pi2) tiempo

llegada (ai)

procesam. (pi1)

entrega (di)

Las características anteriores se calculan para cada trabajo. Existen otras medidas agregadas que tienen en cuenta el conjunto de trabajos que forman, por ejemplo, el pedido completo de un cliente. 

El Intervalo de fabricación (M) es el intervalo necesario para planificar los n trabajos que componen la lista de planificación.




83

El flujo medio de tiempo ( F ) es el valor medio del flujo de tiempo para los n trabajos. Este término es importante, ya que el inventario en proceso es directamente proporcional al flujo medio de tiempo, es decir, cuanto mayor sea este valor, más inventario habrá en proceso. También puede verse en sentido contrario, es decir, en empresas en las que hay mucho inventario en proceso los plazos de entrega que se pueden prometer son más altos.

6.2.2 Reglas de despacho. Las reglas de despacho permiten definir las prioridades entre los trabajos que se encuentran en un taller. Pueden ser sencillas, basadas en un dato del producto, como el tiempo de procesamiento o la fecha de entrega; también se pueden obtener a través de cálculos entre diferentes variables (como la holgura). Las principales reglas de despacho que se manejan en producción son: 











FIFO (First In First Out) ó PEPA (Primero en Entrar, Primero en Atender): Se emplea a menudo y, especialmente, con productos perecederos, donde toma el nombre de FEFO (First Expiration First Out). LIFO (Last In First Out) ó UEPA (Último en Entrar, Primero en Atender): No es muy común, pero en ocasiones, cuando el material ocupa grandes superficies y la rotación es elevada (planchas de acero de gran tamaño) suele ser útil esta regla. SPT (Sort Process Time): Ordena los trabajos de menor a mayor tiempo de procesamiento. Es una de las más utilizadas. LPT (Longest Process Time): Ordena los trabajos de mayor a menor tiempo de procesamiento. EDD (Earliest Due Date): Ordena los trabajos en función de la fecha de entrega, de forma creciente, es decir, el primer trabajo de la lista es el que tiene menor fecha de entrega. Holgura mínima: Considera el tiempo restante total hasta la finalización del trabajo. De esta forma se programan antes los trabajos con mayores posibilidades de retrasarse.

6.3 El taller de una sola máquina En un taller de este tipo los trabajos constan de una única operación que se realiza en una única máquina. En este caso es posible obtener una secuencia óptima de los trabajos que minimice una característica elegida por el planificador, como se verá más adelante.

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Si bien en la mayoría de las empresas no se da este caso de forma exclusiva, en muchas de ellas la planificación puede hacerse agrupando máquinas en centros de trabajo que sí cumplen esta definición.

A B

A B

Para comparar distintas programaciones se calculará el valor del flujo medio de tiempo, la tardanza máxima (la que corresponde al trabajo más retrasado) y el número de trabajos retrasados. La mejor programación será aquella que suponga un menor coste total y, por tanto, es necesario tener cuantificada la penalización por retraso y el coste de posesión en almacén.

6.3.1 Caso estático En el taller se deben planificar n trabajos y todos ellos están disponibles en el instante inicial. Los tiempos de procesamiento son constantes y conocidos.

6.3.1.1 Minimizar el flujo medio de tiempo Se deben ordenar los trabajos según la regla de despacho SPT (tiempo de procesamiento menor), es decir, p1
6.3.1.2 Minimizar la tardanza máxima La tardanza máxima corresponde al trabajo más retrasado. En este caso la regla EDD (fecha de entrega más reciente) optimiza la secuencia. d1

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6.3.1.3 Minimizar el número de trabajos retrasados Para reducir al máximo el número de trabajos retrasados se debe aplicar el Algoritmo de Moore, que consta de 4 pasos. PASO 1. Ordenar los trabajos de acuerdo a la regla EDD. d1
6.3.2 Caso dinámico En el taller se deben planificar n trabajos que no están disponibles todos ellos en el instante inicial. Los tiempos de procesamiento son constantes y conocidos.

6.3.2.1 Minimizar el flujo medio de tiempo En el caso en que no se permita detener los trabajos que se están procesando la regla de despacho SPT (tiempo de procesamiento menor) sigue siendo la que minimiza el flujo medio de tiempo, es decir, p1
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En este caso la duración de los tiempos de cambio es crucial, ya que la máquina debe prepararse para el nuevo trabajo y volverse a preparar para el producto anterior, preparación que ya se hizo en su momento y que debe repetirse.

6.3.2.2 Minimizar la tardanza máxima Sólo tiene sentido plantear este problema en el caso en que se permita posponer y reanudar. En este caso, la regla EDD (fecha de entrega más reciente) sigue optimizando la secuencia. d1
6.4 El taller de máquinas en paralelo En el taller se dispone de m máquinas idénticas en paralelo que deben procesar n trabajos y todos ellos están disponibles en el instante inicial.

A B

A B

En ocasiones se puede asignar un pedido a máquinas que son distintas entre sí, bien porque el tiempo de procesamiento es diferente, o bien porque los costes de producción son distintos. En este caso, ninguno de los algoritmos que se presentan es aplicable. Sin embargo, existen técnicas que optimizan la solución, como el algoritmo de asignación (o algoritmo de Khun) o el método de transporte. Si la solución que se quiere encontrar no tiene por qué ser la óptima, existen técnicas más sencillas de aplicar, como los gráficos de carga.

6.4.1 Minimizar el flujo medio de tiempo Como en los otros casos estudiados en primer lugar se ordenan los trabajos según la regla SPT. p1

87

6.4.2 Minimizar el intervalo de fabricación En el caso de una sola máquina el intervalo de fabricación es independiente de la secuencia de los trabajos, suponiendo que no existen tiempos muertos entre trabajos. Sin embargo, cuando existen m máquinas, aunque sean iguales, dependiendo de la secuencia elegida y de la asignación, se tardará más o menos tiempo en procesar todos los artículos. Si bien la solución ideal se puede conocer sabiendo el número total de máquinas y la suma de los tiempos de procesamiento de cada trabajo, cuando hay más de una máquina el problema de programar n trabajos con el objetivo de minimizar el intervalo de fabricación es NP-Completo. Por este motivo se presentan dos métodos heurísticos.

6.4.2.1 Método LPT Este método se basa en la regla de despacho LPT (tiempo de procesamiento mayor) y consiste en dos pasos básicos: PASO 1. Ordenar los trabajos en orden LPT. p1>p2>...>p n PASO 2. Asignar a la máquina con menor carga actual.

6.4.2.2 Método MULTIFIT El método MULTIFIT es un método iterativo. Se define D como la fecha para la cual todos los trabajos deben terminarse. Esta fecha se elige arbitrariamente y después se corrige. Por otro lado se asigna un índice i (i=1, 2, 3,…) a cada máquina. Al algoritmo consta de los 5 pasos siguientes: PASO 1. Establecer un primer valor de D. PASO 2. Ordenar los trabajos de acuerdo a la regla LPT. PASO 3. Asignar el primer trabajo a la máquina de menor índice (i) que finalice el trabajo antes de la fecha D. Si no hay máquinas que cumplen esta condición el método falla y hay que elegir otro valor de D. PASO 4. Si se encuentra una máquina, eliminar el trabajo de la lista y volver al PASO 3 hasta que el método falle o la lista esté vacía. PASO 5. Reducir el valor de D hasta que el método falle.

88


6.5 El flow shop En este taller las máquinas están dispuestas de manera que el flujo de todos los productos que se procesan en ellas es unidireccional. Existen m máquinas y puede haber trabajos que tengan menos operaciones que m. C A B

A C B

Este problema es muy complicado debido a su carácter combinatorio. Si los n trabajos se procesan en las m máquinas existen (n!)m alternativas para la programación. Por ejemplo, si hay que planificar 5 trabajos en 3 máquinas se disponen de 1.728.000 alternativas diferentes. Hasta el momento sólo está resuelto de forma óptima el caso estático del flow shop de dos máquinas. El algoritmo que minimiza el intervalo de fabricación es el Algoritmo de Johnson.

6.5.1 El Algoritmo de Johnson PASO 1. Formar una lista con todos los trabajos y dos listas más (una (una para cada máquina). La lista de la primera máquina se completa de izquierda a derecha; la de la segunda de derecha a izquierda. PASO 2. Encontrar el trabajo con menor tiempo de procesamiento (pi). Los empates pueden romperse al azar. PASO 3. Si el tiempo corresponde a la la primera máquina, poner el trabajo en la lista de la primera máquina. Si es de la segunda, poner el trabajo en la lista de la segunda máquina. PASO 4. Repetir hasta que se vacíe la lista de trabajos. trabajos. La secuencia óptima se consigue concatenando los trabajos de la lista de la primera máquina y los de la segunda. El algoritmo busca que las máquinas estén el menor tiempo posible detenidas. La secuencia obtenida procesará primero en la máquina 1 aquellos trabajos que deben pasar por la máquina 2 y después los que sólo tienen operación en la máquina 1. Al mismo tiempo la máquina 2 procesará en primer lugar los trabajos que sólo tienen operación en la máquina 2 y después los que provienen de la máquina 1.


89

6.6 El job shop general Este problema corresponde al caso de cualquier taller que no se identifique con las distribuciones anteriores. Existen m máquinas y cada trabajo puede seguir una ruta diferente. Incluso puede ocurrir que un trabajo pase más de una vez por la misma máquina, en dos etapas distintas del proceso. pro ceso.

C A B

A B C

Sólo se ha desarrollado un algoritmo que minimiza el intervalo de fabricación para el caso del job shop de dos máquinas: el algoritmo de Jackson.

6.6.1 El Algoritmo de Jackson. Los trabajos se procesan en dos máquinas (M1 y M2) y se pueden dividir en cuatro categorías. 

Tipo 1: Trabajos que se procesan sólo en M1.



Tipo 2: Trabajos que se procesan sólo en M2.



Tipo 12: Trabajos que se procesan primero en M1 y luego en M2.



Tipo 21: Trabajos que se procesan primero en M2 y luego en M1.

Una vez separados en estas categorías, el algoritmo tiene dos pasos: PASO 1. Programar los trabajos de Tipo 1 y Tipo 2 en cualquier orden. Secuencias S1 y S2. PASO 2. Programar los trabajos de Tipo 12 y Tipo 21 de acuerdo con el algoritmo de Johnson y obtener las secuencias S12 y S21 (hay que tener en cuenta que, en la secuencia S21, M2 es la primera máquina y M1 la segunda máquina). La planificación óptima se obtiene combinando estas secuencias de la siguiente forma: M1 -> S12, S1, S21 M2 -> S21, S2, S12

90


El objetivo que busca el algoritmo es evitar tiempos muertos y garantizar que los trabajos llegarán a la máquina antes de ser solicitados. Por este motivo las máquinas procesan primero aquellos trabajos que luego visitarán la otra máquina; a continuación se programan los trabajos exclusivos de cada máquina; y por último se procesan los trabajos que ya han visitado la máquina anterior.

6.7 SCENE, Tercera etapa del método La tercera etapa del método es la que se ocupa de ordenar los protagonistas, según el escenario definido basándose en las restricciones de la fábrica y de los criterios de optimización elegidos. En primer lugar deben llevarse a cabo unos cálculos previos que se explican en detalle en el siguiente apartado: •

Determinación del CDB. Permite distinguir los pedidos que emplean el cuello de botella y los que no lo hacen.

•

Determinación de algunos parámetros por pedido de producción.

A continuación se deben elegir las reglas generales para calcular la escena. Por último, después de todo este proceso se puede determinar la escena. Según lo explicado se buscara una escena “óptima” para el CDB y basada en prioridades en el resto de recursos (definiendo buffers según la terminología TOC). Para los productos que no emplean el CDB se buscará una secuencia idónea pero se prioriza la secuencia del CDB.

6.7.1 Cálculos previos La determinación del CDB puede hacerse sin realizar cálculos (fijado por la empresa) o bien en función de la carga actual (período congelado) y la carga de los protagonistas en cada uno de los recursos. La empresa debería fijar un Buffer de seguridad (tiempo que debe esperar cada producto en el CDB) para evitar que el CDB se pare. También resulta conveniente definir el porcentaje que puede recortarse el buffer en caso necesario para disponer de cierta flexibilidad a la hora de calcular la secuencia. Una vez determinado el CBD se pueden clasificar los pedidos que usan o no el CDB. Se secuencian primero los que usan u san el CDB. Por cada uno de los pedidos deben calcularse los siguientes parámetros. •

pi -> Tiempo de procesamiento del producto en el CDB.

•

si -> Tiempo de preparación del producto en el CDB.


91

•

ui -> Tiempo mínimo teórico hasta CDB. Fija el momento en que podría entrar en escena.

•

ei -> Tiempo mínimo hasta fecha de entrega después del CDB (d i). Fija la holgura máxima para salir de escena si se suma el p i.

•

oi -> Tiempo de llegada de componentes (por etapa). Modifica a i o ei.

El siguiente dibujo muestra un ejemplo de estos parámetros. En este caso, todos los componentes se encuentran disponibles en el instante en que se realiza la planificación. El trabajo i puede planificarse en cualquier momento de la banda representada como “Holgura para planificar”. Holgura para planificar

di pi6

M6

pi5

M5

ui

CDB

si

ti

ei

pi3

M3

pi2

M2

pi1

M1 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

oij

En el siguiente ejemplo se observa cómo la llegada de componentes aumenta el valor de ui y, por tanto, la holgura para planificar se reduce. Holgura para planificar

di pi6

M6

pi5

M5

ui

CDB

si

ti

ei

pi3

M3

pi2

M2

pi1

M1 0

30

oi1

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

oi2 oi3

Podría darse el caso incluso de que el pedido, debido a la fecha de llegada de sus componentes o a la fecha de entrega exigida por el cliente se retrase en su entrega, independientemente del resto de pedidos y del estado del equipo.

92


Retraso min

di pi6

M6

pi5

M5

ui

CDB

si

ti

ei

pi3

M3

pi2

M2

pi1

M1 0

30

60

90

oi1

120

150

180

210

240

270

300

330

360

oi2 oi3

6.7.2 Reglas generales para calcular la escena El CBD se secuenciará según reglas o algoritmos pero respetando las restricciones que se fijen en la empresa tal y como se explica en el siguiente apartado. Aguas abajo del CDB las prioridades vienen fijas por la secuencia del CDB pero decaladas el buffer de tiempo definido en la etapa justo anterior al CDB. solape

carga actual

CDB

carga actual

M5

p1 p1

buffer

ca

M4

ca

p1

M2

ca

p2

p2

p3

p4

p3 buffer

p2

M3

p2

buffer

p4 buffer

p3 p3

p4 p4

p3

M1 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

huecos

Obviamente habrá huecos o solapes en los recursos… Existen multitud de posibilidades para resolver estos inconvenientes y todas ellas, en principio, son equivalentes ya que el recurso CDB mantiene su secuencia y ésta es la única que hay que respetar. La decisión la tomará el operario: •

Juntar pedidos. Es equivalente a cerrar los huecos o eliminar los solapes). La siguiente figura muestra dos formas de hacerlo.


93

carga actual

CDB

carga actual

M5

p1 p1

buffer

ca

M4 M3

ca

M2

ca

p2

p2 p2

p4 buffer

p3 p3

p4

p3 buffer p2

p1

p3

p4

p4

p3

M1 0

30

60

90

120

150

carga actual

CDB

carga actual

M5

p1

p1

buffer

ca

M4 M3

ca

M2

ca

180

p2 p2

p2

270

p3

300

p4

p4 buffer

p3

p3

240

p3 buffer p2

p1

210

p4

p4

p3

M1 0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

•

Añadir productos que no usan el CDB (moverán órdenes que deberán respetar el buffer o el porcentaje del buffer que puede emplearse).

•

Añadir otros protagonistas (adelantar trabajo). Este paso es posible si los protagonistas han sido elegidos según criterios en cascada. carga actual

CDB

carga actual

M5

ca

M4

p12 p8

M3

ca

p1

M2

ca

p9 p12

p9

0

30

buffer p6

p2

p2 p3 buffer

p2

p2

p13

p3

p3

p3

M1

p1

p1

p4

p3

p4

p6 p4 buffer

p4 p13

p8 60

90

120

150

180

210

240

270

300

Aguas arriba del CDB las prioridades las fijan las fechas de entrega. De nuevo habrá huecos o solapes… que también pueden eliminarse de dos formas posibles: •

Productos que no usan el CDB (moverán órdenes).

•

Juntar pedidos (el equivalente a cerrar los huecos o eliminar los solapes).

6.7.3 Determinación de la escena Como ha podido comprobarse a lo largo de la metodología presentada han sido numerosas las restricciones aplicadas a los pedidos. De esta forma, puede darse el caso en que no haya nada que decidir y que las secuencia, a estas alturas, ya esté definida y fijada.

94


u6

P6

u5

P5

p6

h6 p5

h5

e5

u4

P4

ui

P2

p3

p2

h2

30

60

90

p2

CDB 0

30

e3

e2 p1

h1

0

e4

h3

u1

P1

p4

h4

u3

P3

e6

120

150

p5

60

90

180

p6 120

210

240

p4

150

180

e1 270

p1 210

300

330

360

300

330

360

p3

240

270

Se entiende ahora que cuantos más limitaciones tenga la empresa, más restricciones quedarán fijadas y la planificación será más sencilla (lo que no quiere decir que sea eficiente). Si, por el contrario, las restricciones son escasas, el número de posibilidades aumenta y es entonces cuando hay que emplear reglas de despacho y algoritmos para determinar la secuencia. Las reglas de despacho que pueden emplearse en el cuello de botellas corresponden a las estudiadas para un recurso: •

SPT, EDD, LPT, holgura mínima.

•

Minimizar el número de trabajos retrasados.

•

Minimizar los cambios.

Para el CDB la secuencia se definiría según la regla de despacho elegida pero respetando ui, ei y oi. El siguiente diagrama de Gantt muestra un ejemplo. Se comprueba cómo el P2 no puede seguir la regla de despacho SPT elegida porque se retrasaría. El resto están ordenados según esa regla. u6

P6

u5

P5

u4 ui

p2

h2

0

60

p2

CDB 0

30

60

e3

e2 p1

h1 30

e4 p3

h3

u1

P1

e5 p4

h4

u3

P2

e6

p5

h5

P4 P3

p6

h6

90

p1

120

150

p6 90

120

180

p3 150

210

240

p5 180

210

e1 270

300

330

360

300

330

360

p4 240

270

Si un pedido no emplea el CDB su secuencia en las máquinas por las que pasa se determinará partiendo de su fecha de entrega y revisando la secuencia de la


95

máquina propuesta por el CDB para aprovechar mejor el recurso, como se presenta en la figura. p4

M6

ca

M5

p8

p9

p6

carga actual

M3 M2

ca

p1

M1

ca

p9 p12

0

30

p12

p1

p1

bufr

p3

p4

90

120

p13 150

p6 p4

p3 60

p3

bufr

p3

p3

p13

p1

carga actual

CDB

p8

bufr

180

210

p4 240

270

300

Además podrían incluirse nuevos pedidos si fuera necesario para adelantar trabajo o ampliar el tamaño de los lotes de fabricación (si es posible acumular inventario). De esta forma se rellenan los huecos que deja el CDB en el resto de las máquinas, pero no dejan de ser prioridades.

6.8 Bibliografía recomendada Analysis and Control of Production Systems. E. A: Elsayed y T. O. Boucher, Practice-Hall, New Jersey, 1985

Bastante general. Incluye, además de MRP, la planificación detallada de operaciones. Dirección de Operaciones. Aspectos tácticos y operativos en la producción y los servicios. J. A. Machuca, Editorial McGraw-Hill, Madrid, 1995

Segunda parte de una pareja de libros dedicados a la producción y los servicios. Preparados de forma extensa para ser explicados son un resumen de muchos libros ya comentados con algunos temas tratados de forma original, como el de la planificación detallada.

Organizacion de La Produccion II

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