-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
563
10.15. Analice el siguiente escenario: el tiempo de entrega con
frecuencia se establece un poco ms largo de lo necesario. Esto se
hace con el fin de compensar eventos inesperados y evitar
faltantes. Como resultado, los trabajos tienden a pasar ms tiempo
en la planta, bloquendola, y la determinacin del tiempo de entrega
adecuado es ms difcil. Cuando se bloquea la planta, se establecen
tiempos de entrega an ms largos, puesto que no hay manera de saber
cul es el tiempo de entrega real.
a) Cul es la relacin entre el tiempo de entrega y el trabajo en
proceso?b) Qu hace que el tiempo de entrega por fin se
estabilice?c) Cules son las posibles causas de este problema?d) Hay
alguna manera de evitar este crculo vicioso?
10.16. Cul es la diferencia entre MRP II y MRP? 10.17. Cules son
los costos directos e indirectos de instalar un sistema MRP
II?10.18. El concepto clave detrs de los sistemas empujar es la
planeacin central. Explique por qu.10.19. Qu tipos de
retroalimentacin necesita un sistema MRP II para operar?10.20. Qu
aspectos de una organizacin de manufactura estn integrados a travs
de un sistema
MRP II?10.21. Qu aspectos de un sistema de manufactura se espera
que mejoren como resultado de la instala
cin de un MRP II?
4 SISTEMAS JALAR
4.1 Filosofa
De la misma manera que los sistemas empujar, los sistemas jalar
tienen una componente tcni-ca y un concepto administrativo. La
componente tcnica es un derivado de una tcnica de con-trol de la
produccin desarrollada en Toyota Motor Company en Japn, a
principios de los 60. En general, su origen se atribuye a Ohno y
Shingo, quienes trabajan en Toyota en ese tiempo. La tcnica se dio
a conocer como el sistema de produccin Toyota. El objetivo es
proporcionar una tcnica de control sencilla que reduzca el tiempo
de entrega y el trabajo en proceso. Kan-ban, la palabra japonesa
para tarjeta, es la herramienta original que se us para lograr
estos objetivos. Este enfoque resalta la habilidad de Toyota para
cumplir con la demanda de sus clientes de los diferentes modelos de
automviles con un retraso mnimo, es decir, con flexibi-lidad
mxima.
Existe una diferencia sutil entre los sistemas empujar y los
sistemas jalar. Un sistema em-pujar controla el envo de las rdenes
de trabajo, mientras que el sistema jalar controla la plan-ta. Para
ser ms especficos, los sistemas empujar controlan la produccin (al
controlar el envo de rdenes) y miden el trabajo en proceso,
mientras que los sistemas jalar controlan el trabajo en proceso y
miden la produccin (Spearman, 1992).
Al pasar el tiempo, la tcnica jalar evolucion a un concepto
administrativo mucho ms amplio. Con frecuencia se le da el nombre
de justo a tiempo (JIT) o sistema JIT integrado. Esto ya no es un
"sistema de produccin para fabricar el tipo de unidades necesarias,
en el tiempo necesario y en las cantidades necesarias" (Monden,
1981), ms bien es un concepto que debe adoptarse. Abarca no slo los
sistemas de produccin sino los clientes y los proveedores junto con
el control de la calidad y del flujo del trabajo. El alcance se
ampla para incluir la elimina-cin del desperdicio de cualquier tipo
o forma (inventario, productos defectuosos, tiempos de entrega
largos, entregas retrasadas y ms). Esto hace que el JIT integrado
sea una parte de una estrategia de negocios corporativa al igual
que una herramienta de PCP integrado.
-
564 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
FIGURA 10-9
Interdependenciasecuencial
Para aclarar la terminologa Jalar es un principio que gobierna
el flujo de materiales. Kan-han es un mtodo manual para implantar
el sistema jalar. JIT se refiere a todo el sistema, al con-trol del
flujo de materiales y a una filosofa administrativa. Sin embargo,
en ocasiones en la in-dustria, el JIT puede no querer decir otra
cosa que otro nombre para un sistema kanban.
4.2 El principio de jalar
Los sistemas jalar existen desde hace muchos aos y han surgido
muchas definiciones para ellos. La que se piensa que capta el
verdadero espritu del concepto jalar es la administracin de la
interdependencia. Una caracterstica que distingue a un sistema
jalar es su enfoque para manejar la interdependencia, en particular
en las operaciones de manufactura (Arogyaswamy y Simmons,
1991).
Con el fin de fabricar un producto, el trabajo se divide en
tareas individuales, por lo comn procesos de manufactura o de
ensamble. Estas tareas son interdependientes y deben coordinar-se.
Thompson2 define varios tipos de interdependencias, dos de los
cuales, el secuencial y el re-cproco, son relevantes para la planta
de produccin.
La interdependencia secuencial se muestra en la figura 10-9. La
salida de cada operacin depende de la entrada de una (o ms)
operaciones anteriores, es decir, la operacin 2 depende del
material que fluye de la operacin 1, y la operacin 3 depende de la
operacin 2. Si se detie-ne la operacin 1 afecta todas las
operaciones que le siguen. Sin embargo, si la operacin 3 se
detiene, no se afectan las operaciones anteriores; continuarn el
procesado del material y esto crear inventario en proceso, hasta
que se llenen los "amortiguadores". Para reducir la
interde-pendencia entre las anteriores y posteriores y mantener la
salida de la lnea de produccin, es comn introducir amortiguadores
entre las operaciones (figura 10-10). Estos amortiguadores separan
las operaciones y eliminan la interdependencia a menos que el
amortiguador se vace cuando se detiene una mquina anterior. Aun as,
si ocurre una falla en la operacin 2, la opera-cin 1 es insensible
a eso y seguir procesando y aumentar el inventario en el
amortiguador que le sigue.
La interdependencia recproca se muestra en la figura 10-11. Es
recproca porque existe una relacin en dos sentidos entre las
operaciones 1 y 2 y entre las operaciones 2 y 3. En esta re-lacin,
cada operacin afecta y es afectada por una o ms operaciones, lo que
requiere un ajuste mutuo para su coordinacin (Thompson, 1967). Un
paro en una operacin anterior afectar las operaciones posteriores y
viceversa.
La relacin en dos sentidos mostrada en la figura 10-11 puede ser
el flujo de materiales ha-cia adelante y el flujo de informacin
hacia atrs. As, la operacin 2 depende de la operacin 1 en el
material, mientras que la operacin 1 depende de la operacin 2 en la
informacin. En
FIGURA 10-10
Separacin de operaciones
2Adaptado de Thompson (1967), reproducido con permiso de The
McGraw-Hill Companies, Inc.
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CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
565
Interdependencia recproca
Flujo de informacin
este sistema, un paro en la operacin 3 afectar la operacin 2 por
el flujo de informacin. De la misma manera, la operacin 2 no
comenzar a menos que obtenga la seal de informacin de la
operacin 3 de que se ha retirado un producto de la ltima estacin.
Esta informacin fluye hacia atrs y ser la seal de salida de la
materia prima para la operacin 1.
La interdependencia recproca es el principio bsico del sistema
jalar. El material fluye ha-cia adelante y la informacin hacia
atrs. Una seal de una operacin a una que le precede pide la
cantidad requerida de un artculo. Un sistema jalar transforma un
sistema interdependiente secuencial en un sistema interdependiente
recproco. Este principio es similar al que usan los supermercados
en Estados Unidos; los productos se jalan hacia las repisas segn la
tasa de de-manda. De hecho, Ohno cita este sistema de supermercados
como la inspiracin del sistema ja-lar instalado en Toyota. La
aplicacin del principio de jalar se conoce como el sistema JIT que
se analizar en seguida.
4.3 Sistemas JIT
Los sistemas JIT combinan la componente de control de produccin
y una filosofa administra-tiva. Se requieren cuatro preceptos
bsicos para el xito de un sistema JIT (Golhar y Stam, 1991):
Eliminacin de desperdicio Participacin de los empleados en la
toma de decisiones Participacin de los proveedores Control total de
la calidad
El desperdicio tiene una relacin estrecha con los procesos que
agregan costo (captulo 2). De todos los tipos de desperdicio, el
inventario es el que ms atencin ha atrado. Se asegura que el exceso
de inventario cubre otros tipos de desperdicio. Al reducir el
inventario, un objeti-vo del JIT, se descubren estos problemas.
Para ampliar este concepto, con frecuencia se usa una analoga con
un ro y sus piedras (figura 10-12). Las piedras son los problemas y
el ro repre-senta el material que fluye por la planta. El nivel del
ro se iguala al trabajo en proceso. Cuando el nivel del ro es alto,
los problemas estn cubiertos. Al bajar el nivel del ro quedan
expuestos los problemas; ste es el primer paso para
resolverlos.
La participacin de los empleados como parte de la filosofa JIT
va de la mano con la cultura de los sistemas controlados por el
mercado. En un sistema JIT esto se logra a travs del trabajo en
equipo y de delegar autoridad en los empleados. Se da ms
responsabilidad a cada empleado en el proceso de produccin. Un
ejemplo tpico es la responsabilidad de la calidad. En su expresin
mxima cada empleado puede parar toda la lnea de produccin, si la
cali-dad no es satisfactoria. Esto se conoce como jidoka en la
terminologa japonesa.
La participacin de los proveedores indica una relacin de trabajo
distinta con los pro-veedores. En lugar de verlos como adversarios,
los proveedores se consideran socios. La ten-
-
566 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
FIGURA10-12
Analoga con un ro y las piedras
dencia es reducir el nmero de proveedores y establecer
asociaciones a largo plazo con ellos. Este proceso es tambin parte
del enfoque TQM, que se present en el captulo 2. Su impacto es
mayor cuando se implanta como parte de la filosofa JIT.
4.4 Sistemas kanban
En japons, kanban significa tarjeta o registro visible. En un
sentido ms amplio, es una seal de comunicacin de un cliente (como
un proceso posterior) a un productor (como un proceso anterior).
Como tal, es un sistema de informacin manual para controlar la
produccin, el transporte de materiales y el inventario. Existen
tres tipos de kanban, pero dos de ellos son ms comunes, kanbans de
produccin {P-kanbans) y kanbans de transporte (T-kanbans). Como su
nombre lo implica, un J>-kanban da la autorizacin a un proceso
para producir un nmero fijo de productos. Un T-kanban autoriza el
transporte de un nmero fijo de productos hacia adelan-te. Las
cantidades de material especificadas por el -kanban y el T-kanban
no necesariamente son iguales. En la figura 10-13 se muestran
ejemplos tpicos de P-kanbans y T-kanbans.
Cuando se usan los dos kanbans, se tiene una sistema de tarjetas
duales. Algunas veces las funciones de orden de produccin y de
transporte se combinan en una sola tarjeta.
4.4.1 Sistema de tarjeta dual
En la figura 10-14 se presenta un sistema de tarjeta dual. Un
centro de trabajo anterior (z-1) abastece al centro posterior i.
Cada centro de trabajo tiene cinco componentes:
Clula de produccin, donde el proceso de conversin tiene lugar
Entrada a almacn (A)
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CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
567
FIGURA 10-13 Dos tipos de kanban:d)T-kanban, b) V-kanban (Monden
(1993) con permiso del Institute of Industrial Engineers, 25
Techno-logy Park/Atlanta, Norcross, GA, 30092, copyright 1993)
Salida de almacn (B) Puesto P-kanban (C) Puesto T-kanban (D)
El sistema tiene dos ciclos de control, un ciclo P para
controlar la operacin de la clula y un ci-clo T para controlar la
transferencia de material entre los centros de trabajo. Las partes
se alma-cenan en contenedores. Cada contenedor lleva una cantidad
fija de producto, cuya produccin autoriza una P-kanban y cuyo
movimiento autoriza una T-kanban. Cada contenedor en la en-trada de
almacn (A) tiene una T-kanban. De manera similar, cada contenedor
en la salida del almacn (B) tiene una V-kanban. Para entender cmo
opera el sistema, se analiza cada ciclo por separado.
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
569
Ciclo P. Cuando un nmero predeterminado (lote) de Y-kanban se
acumula en el buzn Y-kan-ban (C) del centro de trabajo i, indica
que el centro de trabajo / debe producir un lote. Las Y-kanbans se
retiran del buzn y se llevan al punto de intercambio de tarjetas
(1) a la entrada del almacn (A). Ah, se retira la T-kanban de cada
contenedor y se sustituye por una Y-kan-ban. Las T-kanbans se
colocan en el buzn de T-kanban (D). El nmero de contenedores en
este intercambio es igual al nmero de Y-kanbans en el buzn. La
produccin comienza y cada contenedor tiene una Y-kanban. Al acabar,
el lote terminado se coloca en la salida de almacn (B) con las
tarjetas P todava ah. Cuando se retira el contenedor de la salida
(B), se quita su Y-kanban y se coloca de nuevo en el buzn Y-kanban
(C). El buzn Y-kanban hace que las tar-jetas estn visibles y
muestra la cola de trabajo que debe realizarse en la clula.
Ciclo T. Cuando se acumula un nmero predeterminado de T-kanbans,
se retiran del buzn T-kanban (D) del centro de trabajo i y se
llevan al punto de intercambio de tarjetas (2) del cen-tro de
trabajo (i-l). Se retiran las Y-kanbans de cada caja y se
sustituyen por las T-kanbans. Las Y-kanbans se colocan en el buzn
de Y-kanban del centro de trabajo (i-l) y los contenedo-res con
T-kanban se transportan a la entrada de almacn (A) del centro de
trabajo /. La cantidad lanzada para que el T-kanban mueva, en
ocasiones se sustituye por un control en el que el mo-vimiento
T-kanban se realiza en intervalos fijos.
El anlisis del ciclo P y del ciclo T demuestra la manera en que
funciona la interdependen-cia recproca de un sistema jalar
Existen tres aspectos importantes en los sistemas kanban: no
existe un contenedor de ma-teriales sin una tarjeta kanban, slo una
Y-kanban autoriza la produccin y slo un T-kanban autoriza el
transporte. Estas guas hacen que todos los centros de trabajo estn
casi sincroniza-dos. Suponga que ocurre una falla en la estacin i.
Todos los centros de trabajo posteriores se quedarn sin material
para trabajar. Todas las estaciones anteriores se quedarn sin
Y-kanbans que autoricen la produccin, porque no regresarn las
T-kanbans para dar salida a las Y-kan-bans. Esto da como resultado
una lnea de produccin prcticamente sincronizada. La veloci-dad a la
que viajan las interrupciones a lo largo de la lnea depende del
nmero de kanbans. Co-mo no hay material sin un kanban, el nmero de
kanbans controla el nivel del inventario en el sistema.
Los sistemas kanban funcionan mejor cuando se minimiza el nivel
de demanda y desper-dicio. En particular, cuando los tiempos de
preparacin son pequeos (se estudiar ms adelan-te), el equipo es
confiable y los productos defectuosos nunca se transportan al
centro de trabajo siguiente.
Para evitar el transporte de productos defectuosos, Toyota
desarroll mtodos y dispositi-vos para el control automtico de
defectos. En japons, esto recibe el nombre dejidoka y el tr-mino en
ingls es autonomation o autocontrol (que no debe confundirse con
automatizacin). Aunquejidoka tiene que ver con algn tipo de
automatizacin, tambin se puede usar junto con operaciones manuales.
En cualquier caso, es meramente una tcnica para detectar defectos y
un mecanismo para detener la produccin cuando ocurren
anormalidades.
4.4.2 Sistemas de una sola tarjeta
En algunos casos, es suficiente usar una sola tarjeta. El
sistema es ms sencillo a costa de per-der algo del control. El
transporte de materiales todava se controla con las T-kanbans, pero
no
-
570 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
hay V-kanbans. En su lugar, las partes se producen de acuerdo
con un programa diario y se mueven hacia adelante con las
T-kanbans.
En cierto sentido, un sistema de una tarjeta es una combinacin
del control de empujar pa-ra la produccin (es decir, producir
conforme a un programa) y un control de jalar para las en-tregas.
Tal vez el inventario sea ms alto en este sistema ya que la
produccin est controlada por el programa. Los sistemas de una sola
tarjeta operan bien cuando el tiempo de produccin es corto y es
posible crear un programa de produccin detallado. El concepto que
apoya el sis-tema de una tarjeta es similar a la poltica clsica de
control de inventarios de dos contenedores.
Un derivado importante del sistema de una tarjeta es el cuadro
kanban, que se introdujo en el captulo 2 (figura 2-8). ste acta
como un T-kanban; cuando est vaco, manda una seal a la operacin
anterior para comenzar la produccin y proporcionar otra unidad que
llene el cua-dro. Este tipo de sistema en ocasiones recibe el
nombre de sistema traslapado, en contraste con un sistema de
tarjetas que a veces se llama sistema enlazado. El sistema
traslapado se usa cuando las estaciones de trabajo estn cerca unas
de otras. La inspeccin visual lanza una decisin de
reabastecimiento. Schoenberger (1983) proporciona ms informacin
sobre sistemas de ms de una tarjeta.
4.4.3 Caractersticas del sistema kanban
Un sistema kanban no es para todo mundo. Funciona mejor cuando
el flujo es uniforme y la mezcla de productos es muy estable. Una
suposicin implcita en un sistema kanban es que las operaciones de
preparacin son cortas en todas las estaciones de trabajo. Esto se
requiere para que cada centro de trabajo pueda cambiar la produccin
de partes con tanta frecuencia como sea necesario para cumplir con
la demanda especificada por las V-kanbans.
Cuando se tiene un flujo uniforme, el sistema kanban opera como
una brigada en cadena para pasar cubetas. Cada miembro de la cadena
pasa ms o menos el mismo tiempo pasando la cubeta y no se necesitan
cubetas en inventario. Si la salida es ms lenta, toda la cadena lo
hace ms despacio, y si se acelera, la cadena lo hace ms rpido. La
velocidad mxima es restringida por el ms lento en pasar la cubeta
y, para la mayor parte de los sistemas JIT, est diseada de manera
que sea menor que la demanda mxima. La variabilidad desorganiza un
sistema kan-ban. Entonces deben introducirse tarjetas adicionales
(o contenedores) para evitar faltantes.
Por ltimo, el kanban no funciona bien en sistemas con muchos
nmeros de inventario ac-tivos. El gran nmero de kanbans que se
necesitan aumentar los inventarios, y el control ser complicado ya
que se usa un sistema de informacin manual.
El control de empujar se puede implantar en formas distintas al
kanban. Por ejemplo, los contenedores mismos pueden sustituir la
V-kanban. Las T-kanban se pueden manejar mediante comunicacin
electrnica o por medio de una seal que indique la necesidad de ms
material.
4.5 Modelos JIT
Existe un gran acervo literario que describe los diferentes
aspectos del sistema JIT. Algunos es-tudios son empricos, otros
usan simulacin y otros utilizan modelos cuantitativos. Se
presen-tarn modelos para cuatro aspectos de JIT; tres se relacionan
con el sistema kanban y uno con el sistema JIT en s. Los modelos
son sistemas jalar con un modelo mixto secuencial, nmero requerido
de kanbans, flujo de material en un sistema kanban basado en el
tiempo y el modelo analizado en la seccin 4.7 sobre la economa del
reduccin de preparaciones.
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
571
4.5.1 Sistema de produccin jalar de un modelo mixto
secuencial
Los fabricantes modernos con frecuencia producen artculos muy
similares, pero no idnticos, en la misma lnea. Un ejemplo es un
fabricante de automviles que produce transmisiones au-tomticas de
tres y cuatro velocidades y transmisiones manuales de cuatro y
cinco velocidades en la misma lnea de produccin. Como la lnea est
diseada con cero tiempos de preparacin, una transmisin manual de
cinco velocidades puede ir seguida de una automtica de tres, en
lu-gar de producir todas las del mismo tipo juntas. sta es una
parte integral del "sistema de pro-duccin Toyota".
Las dos metas principales del sistema son balancear la lnea y
usar una tasa constante de partes para los distintos productos. El
balanceo de la lnea es un problema de diseo. Supo-niendo que la
lnea est balanceada con un tiempo de ciclo CT, la lnea terminar un
trabajo cada CTunidades de tiempo. El tiempo de produccin para cada
trabajo ser m(Cr),donde mes el nmero de estaciones de trabajo en la
lnea. La secuencia de productos fabricada afecta en for-ma
importante la tasa de uso de las partes.
Monden (1993) describe el "algoritmo de persecucin de metas" que
usa Toyota para in-tentar determinar la secuencia de productos
mltiples que mantiene la tasa de uso ms cercana a la constante para
todas las componentes. Defina una unidad de tiempo como mCT; en
reali-dad, se lleva /wC^producir una unidad, pero como se
traslapan, sale una unidad terminada cada CT unidades. Se ignorar
el tiempo de traslape en este anlisis. Sea
n = nmero de productos diferentes a fabricar Di = nmero entero
de unidades demandadas del producto i, i = 1, 2,. .., n durante
el horizonte de programacin T = Dl +Z)2 + +/)= nmero total de
unidades a fabricar de todos los productos
T es tambin el tiempo, en "unidades", para producir todos los
artculos. Si la meta es progra-mar una tasa de produccin constante
de cada producto, la tasa de produccin ideal para el pro-ducto i en
el tiempo t est dada por
Se quiere que la tasa de produccin real para cada producto sea
muy cercana a la tasa ideal en cada etapa. Sea xit el nmero
acumulado de unidades del producto /producidas hasta e inclu-yendo
el tiempo t. Esto lleva a la siguiente funcin objetivo:
Es difcil resolver el problema de programacin para esta funcin
objetivo. Se pueden encon-trar detalles completos en Monden (1993)
o en Miltenburg (1989).
De manera alternativa, la meta de programar una tasa constante
de produccin para cada producto se puede lograr manteniendo un
intervalo constante, entre la terminacin de cada uni-dad de
producto i. Esto sugiere que cada trabajo tiene un tiempo de
terminacin ideal, por lo que se asigna una fecha de entrega a cada
uno que refleje este tiempo ideal. Se propone minimi-zar la
desviacin (absoluta o cuadrada) entre las fechas de entrega y los
tiempos reales de ter-minacin. Esto penalizar a un trabajo que
termina antes o despus.
-
572 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
Este problema se resuelve con facilidad poniendo primero en la
secuencia el trabajos con la fe-cha de entrega ms cercana (FEC). La
secuencia FEC minimiza la desviacin de las fechas de entrega, pero
no hay garanta de que produzca una secuencia ptima para la medida
de produc-cin acumulada. Dada la manera en que se generan las
fechas de entrega, con frecuencia hay empates en la secuencia FEC;
para cumplir con la funcin objetivo de produccin acumulada, los
empates se rompen dando preferencia al trabajo cuyo producto tiene
la mayor demanda.
Inman y Bulfin (1991) demostraron que, en promedio, el enfoque
FEC toma poco tiempo para problemas grandes y proporciona mejores
secuencias para el objetivo acumulado que el algoritmo heurstico de
Miltenburg (1989).
Ejemplo 10-1. Programacin de un modelo mixto. Una lnea de
produccin de modelo mixto fa-brica tres tipos distintos de radios
de onda corta. La demanda para la prxima semana es 600 radios
bsicos, 600 intermedios y 100 avanzados. Cul debe ser la secuencia
para suavizar el uso de par-tes? [Los nmeros de partes para este
ejemplo se tomaron de Miltenburg (1989).]
Deben hacerse unidades del producto / en el horizonte de tiempo
entonces una tasa de produccin contante sera completar una unidad
del producto ciclos. Si
se desea terminar una unidad cada 10 ciclos. Suponiendo que el
programa se re- pite, esto se logra terminando una unidad en el
tiempo 5; en el siguiente ciclo se completar en el tiempo 15,10
ciclos despus. se quiere terminar una unidad cada cinco ciclos, en-
tonces, debe haber cinco ciclos entre las fechas de entrega de la
primera y segunda unidades del producto 1. Si el programa se
repite, debe haber cinco ciclos entre la ltima unidad del primer
programa y la primera del segundo. Al establecer la fecha de
entrega de la primera unidad en 2.5 y de la segunda en 7.5 habr
exactamente cinco ciclos entre cada unidad sin importar cun-tas
veces se repita la secuencia. Para el producto z, sea
La fecha de entrega para el primer trabajo (unidad) del producto
i es
y el tiempo de terminacin ideal para el segundo trabajo (unidad)
del producto i es
En general, la fecha de entrega para el trabajo j del producto i
es
Estos tiempos de terminacin ideales simplemente extienden la
produccin lo ms posible, su-poniendo que hubo (y habr), en esencia,
produccin de los mismos productos antes (y des-pus) del tiempo
T.
El objetivo es minimizar la desviacin total (absoluta o
cuadrada) entre las fechas de entre- el tiempo de terminacin del
trabajo j del pro- ga y los tiempos reales de terminacin. Sea
ducto tipo i. Usando la funcin objetivo del cuadrado de las
desviaciones, el problema es obte-ner una secuencia de las unidades
de tiempo de procesado de los trabajos con las fechas de entrega
dadas para
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CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
573
FIGURA 10-15
Programa de produc-cin para el modelo mixto FEC
Solucin. Primero, este problema se puede reducir a repetir cien
veces secuencias con 6,6 y 1 uni-dad de cada tipo de radio, de
manera que se tiene n = 3, Dl = 6, D2 = 6, D3 = 1 y T = 13. La
tabla 10-2 proporciona las fechas de entrega para cada unidad de
cada radio.
El resultado al ordenar estos trabajos, segn la FEC, es la
secuencia I-B-I-B-I-B-A-B-I-B-I-B-I, que es la secuencia ptima para
ambos objetivos. Este programa se repetir 100 veces. La fi-gura
10-15 es una grfica de Gantt para las primeras dos operaciones.
TABLA 10-2
Clculo de fechas de entrega para los radios
Producto (i) Unidad (j) dij cij
Bsico (B) 1 13/12= 1.08 12 39/12= 3.25 33 65/12= 5.42 5
4 91/12= 7.58 8
5 117/12= 9.75 10
6 143/12=11.92 12
Intermedio (I) 1 13/12= 1.08 2
2 39/12= 3.25 43 65/12= 5.42 64 91/12= 7.58 95 117/12= 9.75 116
143/12=11.92 13
Avanzado (A) 1 13/2= 6.50
j = tiempo de terminacin.
4.5.2 Nmero de kanbans requeridos
Existen varios mtodos para determinar cuntos kanbans se
requieren. Se presenta el mtodo
original usado por Toyota para establecer el nmero de kanbans
(Monden, 1993). Este modelo todava es de uso comn. Se establece
n = nmero de conjuntos P- y T-kanban para una parte dada D =
demanda por unidad de tiempo, casi siempre un da (D se toma como
la
demanda balanceada)L tiempo de entrega promedio para el kanban,
en fracciones decimales de da t =tiempo de procesado promedio por
contenedor, en fracciones decimales de da tw =espera promedio
durante el proceso de produccin ms tiempo de transporte
por contenedor, en fracciones decimales de da C = capacidad del
contenedor, en unidades de productos (no ms de 10% de la
demanda diaria) a = coeficiente de seguridad (no ms del 10%)
Entonces
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574 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
El numerador representa la demanda promedio durante el tiempo de
entrega ms un inventario de seguridad.
El tiempo de entrega promedio para las Y-kanban depende del
tiempo real de manufactura y del tiempo que pasa en la cola en el
buzn V-kanban. Para los kanbans de transporte, L es el tiempo
transcurrido entre la colocacin de una tarjeta en el buzn T-kanbans
y su regreso al almacn de entrada. Entonces, L se determina por la
frecuencia de intercambios y el tiempo de transporte.
La prctica de Toyota es dejar el valor de n relativamente fijo,
a pesar de las variaciones en D. As, cuando D aumenta, el tiempo de
entrega L debe disminuir. Si esto no se puede lograr a travs de
mejoras en los procesos, se tendr tiempo extra. El tiempo extra es
desperdicio, algo que debe eliminarse. Una alternativa es aumentar
el nmero de kanbans, pero aumentar el trabajo en proceso, otro tipo
de desperdicio. Por lo tanto, la administracin ve a a como un
indicador de la capacidad de mejora de la planta. Una a pequea
implica una mejor operacin de la planta. La reduccin de trabajo en
proceso se puede lograr reduciendo ao L.
En el siguiente ejemplo, se muestra cmo determinar el nmero de
kanbans.
Ejemplo 10-2. Clculo del nmero de kanbans. La Chipcard Company
es un pequeo fabricante de tarjetas de circuitos impresos para la
industria electrnica. Una fase del proceso de manufactura se
realiza en secuencia en una clula con tres mquinas. Las tres
mquinas llevan a cabo la insercin de una componente radial, la
insercin de una componente axial y la insercin de una componente de
forma irregular. Cuando el circuito impreso sale, va una mquina de
soldadura.
La demanda diaria de circuitos impresos es 900 unidades. stas se
mueven entre las mquinas en contenedores pequeos; cada uno con 15
circuitos. Un contenedor pasa 0.05 das en procesado y 0.12 das en
espera y transporte durante el ciclo de manufactura. La poltica de
la administracin es tener un inventario de seguridad igual al 8% de
la demanda del tiempo de entrega, es decir, a = .08.
Dados los datos anteriores, el nmero de conjuntos kanban
requeridos es
El trabajo en proceso mximo es 165 circuitos (11 contenedores
por 15 circuitos por contenedor). Despus de mejorar el proceso, el
tiempo de entrega total disminuy 20%, a 0.136 das por contenedor.
Como resultado, el nmero de kanbans requerido se redujo a
con una disminucin correspondiente de inventario en proceso a
135.
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
575
4.5.3 Flujo de materiales basado en el tiempo
Buzacott y Shanthikumar (1993) presentan un modelo de flujo de
materiales basado en el tiem-po de un sistema kanban. En realidad
se trata de un modelo genrico para el flujo de materiales a travs
de clulas en serie, como se describe en la figura 10-14. El modelo
proporciona un an-lisis basado en el tiempo de eventos tales como
tiempo de llegada de la materia prima y tiempo en el que se genera
un P-kanban. Uno de los descubrimientos del modelo se relaciona con
el trabajo en proceso. Si se coloca ms inventario inicial en las
ltimas etapas del sistema, se ob-tiene mejor servicio a las
demandas del cliente. Si el valor agregado del producto en etapas
in-termedias es despreciable, entonces es ptimo tener todo el
inventario en la etapa final.
Un enfoque comn al modelado de JIT se refiere a redes de colas
de ciclo cerrado (una buena revisin de estos modelos se puede ver
en Graves et al., 1993). Para la mayora de las aplicaciones
prcticas, la solucin de los modelos de colas puede ser inmanejable
por lo que se usa simulacin. Se pueden usar paquetes generales de
simulacin (como GPSS, SIMAN y SLAM) o paquetes ms orientados a la
planta (como CINEMA, XCELL Y WITNESS). Mu-chos de los paquetes de
simulacin incluyen el manejo de grficas a color, lo cual
complemen-ta el anlisis. Adems, es una ayuda importante al
presentar los resultados a la administracin.
4.6 Modelos CONWIP
CONWIP viene de trabajo en proceso constante (constant work
inprocess). ste es un enfo-que de sistemas jalar introducido por
Spearman et al (1990). Los sistemas kanban funcionan
FIGURA 10-16
Comparacin de siste-mas a) kanban y b) CONWIP
-
576 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
mejor con un flujo uniforme, una caracterstica muy estable para
el desarrollo de un sistema que posee los beneficios de un sistema
jalar, pero se pueden usar en una gran variedad de entor-nos de
manufactura.
Para describir CONWIP, se supone una sola lnea de produccin,
donde las partes se mue-ven en contenedores y cada uno de ellos
contiene prcticamente la misma cantidad de "conte-nido de trabajo".
Esto asegura que el tiempo de procesado en cada estacin de trabajo,
inclu-yendo un cuello de botella, ser ms o menos el mismo. En la
figura 10-16 se muestran un sistema CONWIP y un sistema kanban
estndar. Igual que el kanban, CONWIP se basa en una seal de
informacin por tarjetas, electrnica o con los mismos contenedores.
La tarjeta se fija al contenedor al principio de la lnea y viaja
con l hasta el final. En ese punto, se quita la tarjeta del
contenedor y se regresa a una lnea de espera o cola de tarjetas al
principio de la l-nea. Eventualmente, la tarjeta dejar la cola
(tambin llamada lista de/altantes) y se fijar a otro contenedor de
partes, con el fin de viajar por la lnea de produccin otra vez.
En un sistema kanban, un T-kanban pasa por un ciclo a la
siguiente estacin de trabajo de ida y de regreso. En un sistema
CONWIP, la tarjeta viaja por un circuito que incluye toda la l-nea
de produccin. Ms an, en un sistema kanban cada V-kanban indica la
produccin de un artculo especfico. En la lnea CONWIP, las tarjetas
de produccin se asignan a la lnea en lu-gar de a un producto. Se
asignan nmeros de partes a las tarjetas al principio de la lnea.
Los sis-temas CONWIP son similares a los sistemas de una sola
tarjeta, ya que usan un programa y una T-kanban.
Los nmeros de partes se toman de la lista de faltantes. Esta
lista se genera a partir de un programa maestro de produccin o de
las rdenes que se agregan a la lista cuando llegan. La lista de
faltantes dicta qu va a la linea y la tarjeta decide cundo. Un
contenedor entrar a la l-nea slo cuando una tarjeta est disponible.
Indicar a produccin el primer nmero de parte en la lista de
faltantes para el que se dispone de materia prima. Observe que si
no hay una tarjeta disponible, ningn contenedor entra a la lnea,
aun cuando la primera estacin de trabajo est ociosa.
CONWIP es un hbrido de los sistemas empujar y jalar. Un sistema
empujar inicia la pro-duccin anticipando el futuro; en CONWIP la
lista de faltantes, basada en el MPS, realiza esta funcin. Los
sistemas jalar responden a la demanda real, de manera parecida al
sistema de tar-jetas de CONWIP. Otra diferencia entre CONWIP y
empujar es el sistema de retroalimenta-cin interno (que contienen
todos los sistemas jalar).
Spearman y Zanzanis (1992) proporcionan las siguientes
diferencias entre "kanban puro" y los sistemas CONWIP:
CONWIP utiliza una lista de faltantes para indicar la secuencia
de nmeros de partes. En CONWIP, las tarjetas se asocian con todas
las partes producidas en una lnea en lugar de con los nmeros de
partes individuales.
En CONWIP, los trabajos se empujan entre los centros de trabajo
en serie, una vez que se autorizan mediante una tarjeta de inicio
al principio de la lnea.
Se asegura que CONWIP, debido a su enfoque de tarjetas por lnea,
maneja mejor las l-neas de produccin que fabrican muchas partes. La
lista de faltantes administra una demanda fluctuante y
preparaciones ms largas, ya que hay un control explcito de qu
partes se fabrican y en qu secuencia. Algunos anlisis tericos
muestran que CONWIP dar como resultado ni-veles menores de trabajo
en proceso que eii el sistema kanban, para la misma cantidad
produc-cin (Spearman y Zanzanis, 1992). Por ltimo, se estima que el
caso ms favorable para aplicar
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
577
CONWIP es aquel en que una compaa intenta operar sus lneas de
produccin cerca de su ca-pacidad.
Para resaltar el anlisis del modelo CONWIP se presentan dos
modelos, el de control CONWIP y el de evaluacin del desempeo
CONWIP.
4.6.1 Control de la produccin basada en CONWIP
Igual que en otros mtodos de control de la produccin, existen
parmetros operativos impor-tantes que se deben determinar con el
fin de implantar este mtodo de control. Sea
n = nmero de tarjetas o contenedores. En una lnea controlada por
CONWIP, el trabajo en proceso est acotado y, por lo general, la
lnea opera con el nivel mximo posible de trabajo en proceso. ste es
un aspecto importante, ya que el tiempo de flujo robusto que
caracteriza a un sistema CONWIP se relaciona con el trabajo en
proceso. Usando la ley de Little,
trabajo en proceso Tiempo de flujo =---------
----------------
tasa de entrada
La tasa de entrada, por supuesto, es igual a la tasa de salida.
Para una tasa de entrada dada y un nivel fijo de trabajo en
proceso, la aproximacin del tiempo de flujo es muy robusta.
Igual que en cualquier otro sistema de control de la produccin,
el cambio de estos par-metros involucra trueques. Al aumentar el
nmero de tarjetas se incrementarn el tiempo de flujo (los
inventarios) y el nivel de servicio al mismo tiempo. A continuacin
se muestra cmo se puede determinar el nmero de tarjetas con una
modificacin del mtodo descrito por Hopp y Spearman (1991).
Se considera la misma configuracin de la lnea CONWIP descrita en
la figura 10-16. Tambin se supone:
Demanda infinita, que implica un nivel mximo de trabajo en
proceso y que la lnea est operando todo el tiempo.
Tiempos de procesado fijo. sta es una suposicin razonable,
puesto que en un entorno de produccin altamente automatizado, la
variablidad del proceso es muy pequea. Se est produciendo un solo
artculo.
La pregunta es, cunto trabajo en proceso se necesita en
realidad? Defina
m
-
578 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
Durante este tiempo, el cuello de botella debe procesar los
otros (n -1) contenedores, supo-niendo que hay n contenedores en el
sistema (el nmero de tarjetas). Este tiempo es igual a
(n - 1)tCB
Si el cuello de botella procesa el contenedor bajo consideracin
y trabaja todo el tiempo, e tiempo que pasa para que un contenedor
llegue al cuello de botella debe ser menor o igual que el tiempo
que toma al cuello de botella procesar los otros n -1 contenedores.
En otras palabras,
En la prctica, el nmero de contenedores es un entero. Con la
finalidad de que el cuello d
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
579
3. El proceso se detiene.
El AVM es tericamente correcto slo para tiempo de procesado con
distribucin exponencial.
Ejemplo 10-3. Ensamble del FAX Baer. Baer, Inc. tiene una lnea
de ensamble CONWIP para las mquinas de fax, con cinco estaciones,
1,2,3,4 y 5. El proceso es secuencial y las mquinas de fax llegan
una a la vez en banda transportadora. Los tiempos en cada estacin
son exponenciales con medias
Los tiempos de movimiento son despreciables. La estacin 1 es el
cuello de botella.Primero se estima el nmero mnimo de contenedores
necesarios para que el cuello de botella
trabaje todo el tiempo. Se tiene tx = 1/1 minutos por unidad y =
1/1.3 minutos por unidad para i = 2, 3,4, 5. Entonces
Usando una hoja de clculo, se evala el desempeo con el algoritmo
de AVM. Los resultados se muestran en la tabla 10-3.
Con cinco contenedores, el nmero esperado de contenedores en el
cuello de botella (estacin de trabajo 1) es ms de 1. Sin embargo,
la produccin en esta etapa est abajo de la produccin teri-ca.
Conforme el nmero de contenedores aumenta, el tiempo de flujo y la
produccin esperados tam-bin aumentan. As, con ocho contenedores, la
lnea de ensamble llega al 80% de su produccin terica.
La produccin alcanzar el valor terico de 1 slo cuando los tamaos
de las colas son no res-tringidos, es decir, cuando el nmero de
contenedores alcance infinito. Existe un trueque muy claro
TABLA 10-3
Evaluacin del desempeo de CONWIP
1 =1 0.25 0.19 0.19 0.19 0.19 1 0.77 0.77 0.77 0.77 0.25/ =2
0.51 0.37 0.37 0.37 0.37 1.25 0.91 0.91 0..91 0.91 0.41
/ =3 0.79 0.55 0.55 0.55 0.55 1.51 1.06 1.06 1.06 1.06 0.52
/ =4 1.09 0.73 0.73 0.73 0.73 1.79 1.19 1.19 L.19 1.19 0.61
/ =5 1.41 0.90 0.90 0.90 0.90 2.09 1.33 1.33 1.33 1.33 0.68
/ =6 1.75 1.06 1.06 1.06 1.06 2.41 1.46 1.46 1.46 1.46 0.73
/ =7 2.12 1.22 1.22 1.22 1.22 2.75 1.59 1.59 1.59 1.59 0.77
/ =8 2.51 1.37 1.37 1.37 1.37 3.12 1.71 1.71 1.71 1.17 0.80
-
580 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
FIGURA 10-17
Produccin CONWIP
entre la produccin del sistema y el tiempo de flujo esperado. La
figura 10-17 describe la re a-cin entre el nmero de contenedores y
la produccin obtenida. Observe (tabla 10-3) que las colas tambin se
forman antes del cuello de botella.
4.7 Reduccin de preparaciones
La reduccin de preparaciones es un elemento que indica si una
organizacin tiene una culti ra de produccin controlada por el
mercado. A qu se debe esto? De nuevo se cita el objetivo o i ginal
del sistema de produccin Toyota: "un sistema de produccin para
fabricar el tipo de ui dades necesarias, en el momento en que se
necesitan y la cantidad que se necesita" (Monden. 1993). La
reduccin de preparaciones acorta el tiempo de entrega y, por lo
tanto, apoya la coin ponente de "en el momento en que se necesitan"
de este objetivo. Adems permite la prodi cin econmica de lotes
pequeos, y, de esta manera, apoya la componente de "la cantidad q
le se necesita". En pocas palabras, la reduccin de preparaciones
agrega flexibilidad al sistei la se pueden fabricar muchos
productos diferentes en forma econmica ("el tipo de unidaqes
necesarias") y de todas maneras mantener tiempos de entrega
cortos.
Por qu la reduccin de preparaciones permite la produccin
econmica de lotes peque os? Para contestar esta pregunta,
recapacite en la frmula del EOQ estudiada en el captulo 5 Se analiz
el lote econmico (EOQ) ms que la cantidad ptima de produccin (EPQ)
por ce veniencia matemtica; no obstante, el argumento se cumple
para EPQ. Recuerde que la can ti dad ptima a ordenar Q est dada
por
donde D es la tasa de demanda anual, ic es el costo de mantener
inventario por unidad de tiei n po y A es el costo de preparacin.
El costo de preparacin es proporcional al tiempo requerid para la
operacin de preparacin.
Durante varias dcadas, A se tom como un parmetro fijo del
sistema, como lo eran el costo de mantener / y el costo unitario c.
As, en esencia, D determinaba la cantidad ptim; i ordenar; una D ms
alta significaba una Q mayor y viceversa. Cuando las presiones del
mere a-do cobraron importancia y la flexibilidad de la produccin
fue imperativa, se reexamin la ecuacin del EOQ y se hicieron
esfuerzos por reducir A. Las razones de tales esfuerzos se muestran
en la figura 10-18.
c-
n-
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
581
FIGURA 1 0-18
Efecto de reducir la preparacin
Para icy Dfijos, reducir A al valor A'(A'
-
582 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
5. Si es posible, se elimina toda la preparacin.
Con frecuencia, para lograr mejores resultados en la reduccin de
preparaciones, tienen que hacerse ciertas modificaciones de diseo
al producto mismo. La figura 10-19 muestra algunas ideas de
reduccin de preparaciones; la mayor parte de las preparaciones
internas se pueden transformar en externas y el resto de las
internas se simplifican.
implantacin de la reduccin de preparaciones, Para lograr una
reduccin de preparacio-nes, se usa un equipo interdisciplinario, el
cual es un enfoque probado. Es comn incluir entre los miembros del
equipo a ingenieros de diseo y manufactura, personal de planta,
tcnicos, gente de control de calidad, etctera. La clave es que la
reduccin de preparaciones es un pro-yecto y, por lo tanto, debe
organizarse como tal.
Resoltados de proyectos de reduccin de preparaciones. Los
resultados de estos proyectos estn publicados y documentados. Por
ejemplo, la figura 10-20 muestra los resultados de la re-duccin de
preparaciones en una fbrica de productos para el hogar en la costa
oeste (Suzaki, 1987). El esfuerzo inicial redujo 36% el tiempo de
preparacin. La separacin de preparacio-nes internas y externas tom
cerca de seis meses y redujo los tiempos alrededor del 14% de su
valor inicial.
4.7.2 Economa de la reduccin de preparaciones
Se present la reduccin de preparaciones en el contexto del
incremento de la flexibilidad del sistema de produccin. La
flexibilidad no es la nica ventaja. Algunos beneficios adicionales
son menores inventarios, calidad mejorada e incremento en la
capacidad efectiva.
FIGURA 10-19
Reduccin de prepara-ciones [Black (1991) copyright 1991,
re-producido con permiso de The McGraw-Hill Companies, Inc.]
En general, una mquina que tiene cuatro trabajos con cuatro
aditamentos necesitara cuatro prepa-raciones distintas, que
consisten en el cambio de aditamento y la alineacin de la
herramienta de corte con la pieza de trabajo.
Con el rediseo, se montaron los cuatro aditamen-tos en una
tornamesa y se pueden alinear rpida-mente y asegurarse en la
posicin. Una torreta reemplaza al husillo y un dispositivo de
alimenta-cin automtica sustituye la rueda manual.
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
583
La reduccin de preparaciones requiere inversin. Su factibilidad
econmica depende del valor econmico de los beneficios obtenidos. El
beneficio econmico ms directo que debe evaluarse es el costo
reducido de mantener inventario. Se presenta un modelo para
analizar la ventaja de la reduccin de preparaciones relacionada con
el costo de mantener inventario. En principio* se puede usar el
mismo enfoque para otros beneficios; aunque no es tan sencillo
eva-luar su equivalencia econmica.
El problema que se enfrenta es determinar cunto se debe invertir
en reducir el tiempo de preparacin (o, de manera equivalente, el
costo de preparacin). ste es, en esencia, un trueque entre el costo
de dos inversiones, una en inventario y otra en la reduccin de la
preparacin. Se puede modelar esta situacin extendiendo el modelo
EOQ para incluir un costo de reduccin de preparacin adems de los
costos de preparacin y de inventarios. En la formulacin de este
modelo se sigue el procedimiento sugerido por Porteus.3
La ecuacin de costo bsica presentada para el modelo EOQ era
donde K(Q) = costo total anual promedio
D = demanda anual continua determinstica (unidades por ao) c =
costo unitario i = costo anual de capital
A = costo de preparacin
FIGURA 10-20
Beneficios de la reduc-cin de preparaciones [Suzaki (1987),
reim-preso con permiso de The Free Press, divi-sin de Simn &
Schuster, copyright 1987]
3 Reimpreso con permiso, Porteus (1985), Institute of Management
Science (actualmente INFORMS), 2
Charles St, Suite 300, Providence, RI, 02904.
-
La cantidad econmica a ordenar es
Como se observ, reducir A disminuye g*. Suponga que f(A )es la
inversin requerida para disminuir el costo de preparacin a un nivel
A. El
costo anual de esta inversin es i f(A), donde es el costo anual
de capital. El costo total anual promedio como una funcin de A y Q
es
Se quiere encontrar valores de Q y A que minimicen K(Q, A). La
funcin f(A) puede tomar distintas formas. Un enfoque posible es
suponer que es lineal,
es decir,
donde es el costo de preparacin inicial (actual) y A es un costo
de preparacin arbitrario. Porteus (1985) sugiri una forma
logartmica para f(A). Sea
es el costo de preparacin origi- donde constantes positivas
dadas y, como antes, nal. Para esta funcin, se necesita una
inversin fija para reducir la preparacin en un porcenta- je
fijo.
es la inversin fija requerida para reducir 10% el costo de
preparacin. Si se Suponga que supone que se obtiene
Tambin se sabe que
Al manipular estas dos ecuaciones se encuentra que
es el costo de reducir alrededor de 63% el costo de prepa- es
decir, v es proporcional a racin.
Ahora se puede escribir f(A) como
ecuacin que se describe en la figura 10-21. Al sustituir este
valor de f(A )en la ecuacin del costo anual promedio se obtiene
y tiene un mnimo nico (Porteus, 1985). Para K(Q, A)es
estrictamente convexa en
584 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
585
encontrar el mnimo, se obtienen las derivadas parciales, se
igualan a cero y se resuelven las dos ecuaciones con dos incgnitas,
Q y A. el resultado es
ic
Ejemplo 10-4. Reduccin de preparacin en Plasto. La Plasto
Company tiene una lnea de pro-ductos de plstico. Uno de ellos es
una base de plstico para videocasetes comerciales, que se fabrica
en una mquina de moldeo por inyeccin. El polmero se presiona contra
un dado de metal a alta pre-sin y temperatura elevada. Un dado
puede pesar hasta doscientas libras y el tiempo de preparacin es
alrededor de cinco horas cuando la mquina est ociosa.
Como parte de un programa de mejora continua, Plasto inici una
campaa de reduccin de desperdicio que inclua la reduccin de
preparaciones. Un estudio de la actividad de preparacin re-vel que
el proceso constaba de dos etapas. La primera es montar el dado en
la mquina, lo que toma
FIGURA 10-21
Grfica de A contra
f(A)
-
586 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
cerca de dos horas. La otra es precalentar el nuevo material a
la temperatura y humedad requeridas para el proceso. Si el
precalentado se transforma en una preparacin externa, el tiempo de
prepara-cin se puede reducir de manera sustancial. Existen varias
alternativas tcnicas; cuanto ms cuestan, ms reducen el tiempo de
precalentado. El anlisis econmico se usa para encontrar cunto se
debe invertir en el precalentado externo.
Al estudiar los datos para este anlisis, se encontr que el costo
de la reduccin de la prepara-cin sigue una funcin logartmica. Una
reduccin de 10% en el costo requiere una inversin de $700(0). Es
ms, la demanda anual (D) es 1000 unidades por ao, el costo anual de
capital (/) es de 20% al ao, el costo unitario (c) es $50 y el
costo de preparacin actual (Ao) es $ 1000 por prepara-cin.
4.8 Software
Esto da como resultado un ahorro en el costo anual de $463.
Comentario. El tiempo de preparacin reducido causa una reduccin
en la cantidad a producir, lo cual agrega flexibilidad a la lnea de
produccin. Sin embargo, la inversin de $6746, que da un aho-rro
anual de $463, no es muy atractiva si los fondos son limitados.
Pero si se considera que el disposi-tivo de precalentado puede
reducir el costo de preparacin para otros productos en la misma
mqui-na, esta inversin puede valer la pena. Todava ms, la
disminucin en el tiempo de ciclo y el incremento en la flexibilidad
que proporciona la reduccin de la preparacin son ventajas
significa-tivas que no se toman en cuenta en la funcin de
costo.
El software para los sistemas jalar se centra principalmente en
el control de planta y por lo co-mn se encuentra como software para
JIT, aunque slo maneje la componente tcnica de JIT. Los sistemas
jalar se implantaron en un principio como sistemas kanban manuales,
as el soft-ware para JIT tuvo un desarrollo lento. Debido a la
planeacin miope de JIT (vea la seccin 7), con frecuencia, este
software es un agregado al MRPII, que sustituye al mdulo de control
de
-
CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
587
planta. La ventaja es que se obtiene un programador poderoso que
sincroniza el uso de la capa-cidad. El resultado de esta fusin es
un sistema hbrido conocido como JIT-MRP (o JIT-MRP II). La mayora
de los paquetes comerciales de MRP II actuales incluyen una
componente de JIT. Cuando se usa, se puede eliminar el kanban
manual y usarse un kanban electrnico para iniciar la produccin o
mover el material.
Recientemente surgi el software de JIT en s; realiza funciones
de orden de entrada, pro-gramacin y control jalar. Su precio va de
1000 a 50 000 dlares. Se pueden ver listas con algu-nos detalles en
Krepchin (1988) y en "Buyer's Guide" (1995). El software para la
manufactura que satisfaga las necesidades de JIT est todava en
desarrollo.
4.9 Aplicaciones industriales
Existen numerosas aplicaciones de los sistemas jalar desde su
introduccin en la industria occi-dental a principios de los 70.
Tambin se cuenta con datos de campo abundantes para obtener una
idea de la experiencia general de la implantacin del JIT. Se
analizarn dos aplicaciones y dos investigaciones.
La primera aplicacin es la de Harley Davidson (Reid, 1990), el
famoso fabricante de mo-tocicletas. Casi tuvo que cerrar por la
competencia japonesa (de Honda y Yamaha) durante los 70. En 1973
Harley Davidson (H-D) tena 75% del mercado de motocicletas gran
turismo, pero se cay a menos del 25% para el final de la dcada.
Durante estos aos y a principios de los 80, la compaa implant un
plan de recuperacin riguroso. Una de sus componentes ms
impor-tantes era JIT, en ambos aspectos, el filosfico y el tcnico.
H-D llam a su versin de JIT pro-grama de material cuando se
necesita. De producir grandes lotes en corridas de produccin
largas, H-D cambi a lo que llam sistema de "frijolitos de dulce".
La lnea de ensamble pro-ducira todos los modelos, en diferentes
colores, todos los das. Las otras componentes de JIT que se
implantaron incluyeron reduccin de desperdicio (reduccin de
preparaciones y mejo-ras a la calidad) y participacin de empleados.
Se usaron sistemas de manufactura celular para acomodar las
instalaciones de produccin.
Los resultados del plan de recuperacin de H-D fueron
sorprendentes. De estar en nme-ros rojos, la compaa logr nmeros
negros. El porcentaje de mercado para fines de los 80 au-ment a ms
del 50%. La historia de H-D es un ejemplo de implantacin exitosa de
JIT en Esta-dos Unidos. Se hubiera un saln de la fama para PCP
integrada, H-D sera venerada.
La segunda aplicacin que se presenta se refiere a una pequea
empresa, Strat Industries, en Australia (Sohal y Naylor, 1992). La
compaa emplea a 50 personas y se especializa en di-seo, manufactura
y ensamble de unidades de control de temperatura central por ductos
en am-bientes domsticos e industriales. Strat Industries tiene
ventaja en calidad y precio sobre sus competidores, pero tena
tiempos de entrega largos que redundaban en ventas perdidas. La
compaa produca el mismo producto durante toda una semana. Al final
de la semana, cam-biaba para construir un producto distinto la
siguiente. Para reducir el tiempo de entrega, deci-di usar la
filosofa de manufactura JIT. Al hacerlo, encontr factible un modelo
mixto de en-samble, y secuenciaron los productos para cumplir con
los requerimientos de sus clientes.
La inversin en la implantacin fue mnima, pues se emple un
sistema kanban manual. El tiempo de entrega se redujo de 10 a tres
das, lo que aument las ventas y las ganancias un 30%. El inventario
se redujo 60% y el trabajo en proceso bajo a 40 horas trabajadas.
El ensamble con el modelo mixto ha dado flexibilidad en la
programacin y en la produccin. Cuando se publi-c este informe, los
esfuerzos de mejora continuaban (kaizen).
-
588 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
Esto muestra que JIT es adecuado para la empresa pequea, y su
implantacin no merma los recursos de capital. Por las cifras
reportadas, el retorno sobre la inversin debe haber sido
considerable.
Crawford et al. (1988) informan sobre los resultados de una
encuesta realizada entre quienes primero implantaron JIT en Estados
Unidos. La investigacin identifica problemas de implantacin y
operacin. Fueron 39 las respuestas obtenidas de la encuesta; todos
estaban en el proceso de implantar JIT. La mayor parte de las
empresas encuestadas son de los sectores automotriz y electrnico y
emplean entre 60 y 10 000 personas. Algunos de los beneficios de
JIT, segn las respuestas, son reduccin promedio de 41% en
inventario y 40% en el tiempo de entrega, 26% de incremento en la
calidad del producto, reduccin promedio del 30% en espacio de
almacn y un incremento promedio de 54% en el margen de utilidades.
Esto significa un incremento sustancial en la posicin competitiva
para las compaas. El informe tambin identifica problemas de
implantacin (como resistencia al cambio y falta de compromiso de la
administracin) y algunos problemas operativos (como baja calidad,
exactitud en los datos y medidas de desempeo).
Una encuesta realizada por White (1993) consisti en una muestra
de 1035 organizaciones en Estados Unidos que adoptaron JIT. Ms del
80% de las organizaciones informan haber implantado una reduccin en
la preparacin, empleados con funciones mltiples y control total de
calidad. La mayora de los que respondieron (86.4%) indica que JIT
proporcion un beneficio neto global para su organizacin. Informan
que el tiempo de produccin disminuy 60% en promedio y que cada vez
ms las organizaciones con procesos de manufactura repetitivos
adoptan prcticas de JIT.
La conclusin de las dos encuestas es que JIT es ya una prctica
arraigada en Estados Unidos.
SECCIN 4 EJERCICIOS
10.22. Qu impulsa el inicio de la produccin en cierta estacin de
trabajo en un sistema jalar?10.23. Describa el impacto de los
amortiguadores en el desempeo de un sistema jalar. Cmo puede de
terminarse el tamao de estos amortiguadores?10.24. Explique cmo
se relacionan los siguientes trminos con el xito de la implantacin
de JIT:
Eliminacin de desperdicio Participacin de los empleados en la
toma de decisiones Participacin de los proveedores Control total de
la calidad
10.25. Los siguientes elementos se pueden describir como
"piedras" (vea la figura 10-12):
Mquinas poco confiables Baja calidad Demanda fluctuante Tiempos
de entrega largos Tiempos de entrega largos de los proveedores
Para cada elemento, explique por qu el trabajo en proceso es
anlogo al "agua que cubre las pie-dras". Cmo puede la reduccin del
trabajo en proceso revelar estos problemas?
10.26. Por qu est mal tener niveles altos de trabajo de proceso?
Es posible operar un sistema de ma nufactura casi sin trabajo en
proceso? Por qu?
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CAPTULO 10: PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN INTEGRADOS
589
10.27. El nivel de trabajo en proceso en un sistema kanban est
acotado. Por qu?10.28. Explique por qu deben cumplirse las
siguientes condiciones para implantar con xito un sistema
kanban:
Fluctuaciones pequeas en la demanda
Preparaciones muy cortas o ninguna Alta calidad
10.29. Cul es la diferencia entre el mtodo kanban de una sola
tarjeta y el de tarjetas duales?10.30. Qu elementos de control se
pierden cuando se usa una sola tarjeta kanban en lugar de las
duales?10.31. La reduccin en el trabajo en proceso se puede
lograr reduciendo a, C o .Cules seran las im
plicaciones de reducir C (capacidad del contenedor) al
mnimo?10.32. Gear, Inc. produce transmisiones para automvil.
Ensamblan cuatro transmisiones en la misma l
nea sin preparaciones. Estas transmisiones son una automtica de
cuatro velocidades (A4), una automtica con sobremarcha (AS), una
estndar de cuatro velocidades (E4) y una estndar de cin co
velocidades (E5). La proyeccin de la demanda para la prxima semana
es 150,300,250 y 400 para A4, AS, E4 y E5, respectivamente.
Establezca una secuencia que proporcione un flujo suave para lnea
de ensamble.
10.33. MaTell fabrica tres productos en una sola lnea de
produccin: un telfono de mesa (M), un telfo no de pared (P) y una
contestadora (C). Ellos han convertido esta lnea en una verdadera
lnea JIT; hacen un producto a la vez sin preparaciones para los
distintos productos. Para el prximo mes, la demanda de los tres
productos ser estable en 675, 525 y 350 para M, P y C,
respectivamente. Qu secuencia de productos recomendara?
10.34. Analice las ventajas y desventajas de la formulacin de la
fecha de entrega y la formulacin Mon den para el modelo mixto del
problema de secuenciacin.
10.3 5. Pruebe que la secuencia EDD minimiza el cuadrado de la
desviacin de las fechas de entrega idea-les para el modelo mixto
del problema de secuenciacin.
10.36. Sea D = 300 unidades por da, tw = 0.78 das y tp = 0.11
das. El tamao del contenedor es 15 uni dades y a = 0.06. Se sabe
que una unidad de trabajo en proceso cuesta $2 por da. Es posible
redu cir tw en 0.08, a 0.7 das y costara $2500. Cul es el periodo
de recuperacin?
10.37. Se estima que la demanda crecer a 330 unidades por da en
el siguiente ao. En este caso, la deci sin es incrementar el nmero
de kanbans y no usar tiempo extra. Entonces, cul sera el periodo de
recuperacin?
10.38. Qu impulsa enviar trabajos a produccin en una lnea de
manufactura basada en CONWIP? 10.39. Cul es el papel de la lista de
faltantes en un sistema CONWIP? 10.40. Cules son los beneficios de
un sistema controlado por CONWIP en un entorno de manufactura
de modelo mixto?10.41. Se mostr que el tiempo de flujo en un
sistema CONWIP es bastante robusto. Explique por qu.
(Sugerencia: utilice la ley de Little.)10.42. En un sistema
CONWIP los contenedores no son especficos para los nmeros de parte,
al contra
rio del sistema kanban. Cules son las implicaciones de esta
diferencia? Explique en detalle.10.43. El trabajo en proceso en un
sistema CONWIP no se controla por nmero de parte. En qu afecta
esto el nivel de servicio (en trminos de la probabilidad de que
al llegar un cliente el artculo est disponible)?
10.44. CONWIP se considera aplicable a los entornos de produccin
que se caracterizan por preparacio nes ms largas y demanda
fluctuante. Por qu?
10.45. Un beneficio importante de CONWIP es la baja variablidad
del tiempo de flujo. Por qu es tan importante?
10.46. La lneas CONWIP se caracterizan por menos trabajo en
proceso comparadas con lneas kanbansimilares en un entorno de
produccin de modelo mixto. Por qu?
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590 PLANEACIN Y CONTROL DE LA PRODUCCIN
10.47. CONWIP se considera un sistema autorregulatorio, Por
qu?10.48. Muestre que en un sistema CONWIP, un contenedor que llega
a la mquina cuello de botella debe
esperar (|||| - n)^ unidades de tiempo, donde ||n|| es el entero
ms pequeo mayor o igual a n10.49. Cul es la diferencia entre la
preparacin interna y la preparacin externa?10.50. Cules son los
pasos a seguir para reducir una preparacin? 10.51. Si D = 100
unidades por da, el costo de preparacin es igual a $20 por lote y
el costo de mantener
inventario de una parte es $2 por da.
a) Cul es el tamao del lote ptimo?b) Cul es el costo total por
da?c) Cul sera el costo total si el costo de preparacin bajara
15%?d) Cul sera el costo total si el costo de inventario bajara
15%? Cul es su conclusin?
10.52. Sea D la demanda total diaria, A el costo de preparacin
por da, c el costo de cada parte e i la tasa de inters. Como
resultado de un proceso de mejoras, es posible reducir 10% el costo
de prepara cin. Sin embargo, esto causara un incremento de g dlares
en el precio de cada parte. Cul debe ser el valor crtico de g como
funcin de cpara que el proceso de mejoras valga la pena?
10.53. Una funcin logartmica es ms adecuada para describir la
funcin de costo de una reduccin de preparacin. Explique por qu.
10.54. Suponga que la funcin de costo de reduccin de preparacin
es f(A) = a - v ln (A), muestre que v es el costo por reducir 63%
el costo de preparacin.
10.55. Para la funcin de costo total
5 SISTEMAS DE CUELLO DE BOTELLA
5.1 Filosofa
En este momento, deben ser evidentes una estructura estndar de
PCP integrada, una compo-nente tcnica y un concepto administrativo.
Los sistemas de cuello de botella no son diferentes. Se presenta
uno de los enfoques ms conocidos, aunque existen otros. La
componente tcnica de este enfoque es un programador de cuello de
botella conocido como optimizedproduction technology (OPT) o
tecnologa de produccin optimizada. El concepto administrativo se
llama teora de la restricciones (TOC).
La filosofa detrs de OPT y TOC es una meta -de hecho, la meta
es: "haz dinero en el pre-sente lo mismo que en el futuro"
(Goldratt y Cox, 1986). La fortaleza de TOC es que una meta
sencilla y directa es una gua consistente y poderosa para
desarrollar sus conceptos y herra-mientas. Todava ms, para lograr
la meta, la compaa debe, al mismo tiempo, aumentar la produccin,
reducir el inventario y disminuir los gastos operativos. Estos
puntos estn ms all de cualquier argumento. TOC, junto con OPT, se
desarrollaron para lograr esta meta.