Introducción a la programación de la producción PROGRAMACION DE LA PRODUCCION La programación a corto plazo puede considerarse como el último eslabón de la planeación de la producción; esta etapa consiste a grandes rasgos en ajustar tareas u operaciones particulares a personas y máquinas específicas. Su horizonte de tiempo está dado en días, horas y minutos; razón por la cual requiere del profesional que la desarrolle, pericia, dinamismo, y practicidad en su ejecución. El grado de influencia de la programación a corto plazo en los resultados de la compañía es determinante, ya que de ella depende el cumplimiento de los plazos de entrega, factor crítico en la búsqueda de una ventaja competitiva basada en el tiempo. VOCABULARIO BÁSICO Centro de trabajo Área de un negocio en el que se organizan los recursos productivos y se realiza el trabajo. Carga infinita Sistema infinita Sistema en que se asigna el trabajo a un centro de trabajo según lo que se necesite al paso del tiempo. No se considera la capacidad. Carga finita Cada finita Cada recurso se programa en detalle usando los tiempos de preparación y corrida para cada pedido. El sistema determina exactamente qué se hará con cada recurso en todo momento de la jornada de trabajo. Programación progresiva Programación progresiva Programación de ahora hacia el futuro para señalar la fecha más próxima en que puede completarse un pedido. Programación en retroceso Programación retroceso Programación que empieza en alguna fecha futura (por lo común, el plazo) y se determinan las operaciones necesarias en secuencia inversa. Indica la fecha más tardía en que puede iniciarse un pedido para completarlo en una fecha específica. Proceso limitado por las máquinas Proceso máquinas Proceso en que la maquinaria es el recurso crucial que se programa. Proceso limitado por la mano de obra Proceso obra Proceso en que las personas son el recurso clave que se programa. Despacho Actividad de iniciar un trabajo programado. Secuenciación Proceso Secuenciación Proceso de determinar qué trabajo se empieza primero en una máquina o centro de trabajo. Reglas de prioridad Lógica prioridad Lógica seguida para determinar la secuencia de trabajos en una cola. Regla de Johnson Regla Johnson Regla de secuenciación usada para programar cualquier número de trabajos en dos máquinas. La regla está destinada a reducir al mínimo el tiempo requerido para completar los trabajos.
Método de asignación Caso especial de método de transporte de programación lineal que se usa para asignar un número específico de trabajos al mismo número de máquinas. Control del taller (actividades de producción) Sistema para tomar datos de la planta fabril para mantener y comunicar información sobre el estado de los pedidos y centros de trabajo. Control de insumos y productos (input/output, I/O) Regla de que el trabajo enviado a un centro de trabajo nunca debe superar la producción planeada. Cuando los insumos superan los productos, se acumulan retrasos en el centro de trabajo, los cuales aumentan el tiempo de tránsito. Un centro de trabajo es un espacio de la empresa en donde se organizan los recursos productivos y se cumplen las labores. El centro de trabajo puede ser una máquina sola, un grupo de máquinas o una zona en la que se ejecuta cierta clase de trabajo. . Los sistemas de programación pueden ser de carga infinita o finita. La carga infinita ocurre cuando el trabajo se asigna a un centro de trabajo según lo que se necesite al paso del tiempo. No se presta ninguna consideración directa a si hay suficiente capacidad en cuanto a los recursos que se consumen para terminar el trabajo ni se estudia la sucesión real del trabajo como se hace con cada recurso del centro de trabajo. En un enfoque de carga finita se programa al detalle todo recurso en los tiempos de preparación y corrida para cada pedido. En esencia, el sistema determina exactamente qué se hará con cada recurso en todo momento de la jornada de trabajo. Si una operación se demora por falta de componentes, el pedido se queda en la cola hasta que una operación previa saca a disposición el componente. En teoría, todos los programas son viables cuando se trabaja con cargas finitas. Otra característica que distingue los sistemas de programación es si procede hacia atrás o adelante en el tiempo. Para esta dimensión temporal, lo más común es la programación progresiva, que se refiere a la situación en la que el sistema toma un pedido y programa todas las operaciones que hay que completar oportunamente. Un sistema que proyecta la programación indica la fecha más próxima en que se termine el pedido. En el sentido contrario, la programación en retroceso comienza en alguna fecha futura (quizás en un plazo previsto) y se programan las operaciones requeridas en sentido inverso. La programación retrógrada indica cuándo debe empezarse un pedido para que se termine en una fecha específica. Hasta aquí, el término recursos se ha usado en sentido general. En la práctica debe decidirse qué se va a programar en concreto. Lo común es que los procesos se consideren limitados por las máquinas o limitados por la mano de obra. En un proceso limitado por las máquinas, el equipo es el recurso crucial que se programa. Del mismo modo, en un proceso limitado por la mano de obra la gente es el recurso clave que se programa.
PROGRAMACIÓN Y FUNCIONES DE CONTROL CARACTERÍSTICAS Para programar y controlar una operación deben ejecutarse las funciones siguientes:
1. Asignar pedidos, equipo y personal a centros de trabajo y otras ubicaciones especificadas. Básicamente, se trata de planeación de capacidad de corto plazo. 2. Determinar la secuencia de realización de los pedidos (es decir, establecer las prioridades laborales). 3. Iniciar el desempeño del trabajo programado. Es lo que normalmente se llama despachar los pedidos. 4. Control del taller (o control de actividades de producción) que involucra
1. ) Revisión del estatus y control del progreso de los pedidos conforme se trabajan. 2. ) Expedición de pedidos retrasados y muy importantes
Procesos de manufactura y métodos de programación Tipo
Producto
Proceso continuo
Automatización completa, Compuestos químicos, acero, poco contenido de mano de alambre y cables, líquidos Programación progresiva finita del (cerveza, Refrescos), comida obra en costos de producción, proceso; limitado instalaciones enlatada por las máquinas dedicadas a un producto
Manufactura Automóviles, teléfonos, de cierres, textiles, motores, gran volumen electrodomésticos
Características
Método de programación habitual
Equipo automatizado, manejo Programación progresiva finita de automatizado parcial, la línea (un ritmo movimiento por de producción Característico); líneas de montaje, casi todo el limitado por las máquinas; las equipo alineado piezas son jaladas por la línea con el sistema justo a tiempo (kanban)
Manufactura de Piezas industriales, productos Células GT, minifábricas dedicadas de consumo volumen medio
Programación progresiva infinita característica: control de prioridades; por lo común limitada por la mano de obra, pero a veces responde a pedidos justo a tiempo de clientes o plazos de
MRP Centros de maquinado organizados por función de manufactura (no en línea), mucho contenido de mano Equipo a la medida o Centros de trabajo de volumen bajo
prototipos, instrumentos
de obra en el costo del producto, maquinaria de propósito general
especializados, productos
con significativo tiempo de industriales de bajo volumen cambio, poca automatización del manejo de material, gran variedad de productos
Programación progresiva infinita de trabajos: por lo común limitada por la mano de obra, pero ciertas funciones pueden estar limitadas por las máquinas (por ejemplo, un proceso que puede calentar una máquina de precisión); prioridades determinadas por plazos de MRP
OBJETIVOS DE LA PROGRAMACIÓN DEL CENTRO DE TRABAJO Los objetivos de la programación del centro de trabajo son 1) Cumplir los plazos. 2) Minimizar el tiempo de demora. 3) Minimizar tiempos o costos de preparación, 4) Minimizar el inventario de los trabajos sin terminar. 5) Maximizar el aprovechamiento de máquinas y trabajadores.
TALLER PRODUCCION II PROGRAMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Nombre Almacén General de Muebles. En Enero de 2017 Jorge Colorado creó la fábrica de muebles en Barranquilla. El proceso de fabricación consiste en cuatro pasos: preparación, montaje, acabado y empaquetado, cada paso actualmente lo realiza una persona, además de la función de supervisar el trabajo Jorge hace todo el cavado, Ricardo realiza la preparación que implica cortar y darle forma a todos los componentes básicos, León está encargado del montaje y Carolina realiza el empaquetado. Aunque cada persona es responsable de solo una etapa en el proceso de fabricación, todos pueden realizar cualquiera de ellas. Los datos se muestran a continuación: la jornada laboral es de 8 horas/ día. Tiempo de operación (minutos/unidad)
Operación Ricardo Jorge León Carolina David
Preparación 90 80 100 110 110
Montaje 60 60 70 90 80
Acabado 100 70 80 90 100
Empaquetado 25 40 40 25 10
Total 275 250 290 315 300
a) ¿Cuál es la forma rápida de fabricar las mesas? b) ¿Cuántas mesas pueden hacerse al día si cada uno se encarga de una operación? c) ¿Cuántas mesas pueden hacerse al día si cada uno se encarga de una operación y evita los tiempos ociosos? Aplique Gantt tiempo.
Técnicas de programación PROGRAMACION DE LA PRODUCCION
Reglas de prioridad para ordenar trabajos 1. PEPS (primero en entrar, primero en trabajarse) Los pedidos se ejecutan en el orden en que llegan al departamento. 2. TPC ( tiempo de procesamiento más corto) Ejecutar primero el trabajo con el tiempo de terminación más breve, luego el siguiente más breve. A veces la regla se combina con una regla de retardo para evitar que los trabajos con tiempos más demorados se atrasen demasiado. 3. FEP (primero el plazo de entrega más próximo) Se ejecuta primero el trabajo que antes se venza. 4. TCR (tiempo de calma restante) Se calcula como el tiempo que queda antes de que se venza el plazo menos el tiempo restante de procesamiento. Los pedidos con menor tiempo ocioso restante (STR) se ejecutan primero. STR ??Tiempo restante antes de la fecha de vencimiento −?tiempo de procesamiento restante 5.. CR (Razón crítica) Se calcula como la diferencia entre la fecha de vencimiento y la fecha actual, dividida entre el número de días hábiles que quedan. Se ejecutan primero los pedidos con la menor CR. 6. LIFO (último en llegar, primero en trabajarse). Esta regla se aplica a menudo automáticamente. Cuando llegan los pedidos, de ordinario se colocan arriba de la pila; el operador toma primero el que esté más alto. 7. Orden aleatorio o a capricho. Los supervisores u operadores escogen el trabajo que quieran ejecutar. 8. TPL ( tiempo de procesamiento más largo) Ejecutar primero el trabajo con el tiempo de terminación más largo, luego el siguiente más largo. 9. TPPC ( tiempo de procesamiento ponderado más corto) Notación
n = número de trabajos que serán procesados m = número de máquinas 1. r¡ = tiempo de liberación de la orden (o fecha de distribución) del trabajo i d¡ = fecha de entrega del trabajo i w¡ = ponderación (importancia o valor) del trabajo i respecto a los otros trabajos Dado un programa específico, se define para cada trabajo i C¡ = tiempo de terminación del trabajo i F¡ = C¡ - r¡, tiempo de flujo del trabajo i (F¡ > 0) L¡ = C¡ - d¡, retraso del trabajo i (L¡ < 0 denota anticipación) T¡ = máx {O, L¡ } tardanza del trabajo i E¡ = máx {O, -L¡ } adelanto del trabajo i Cmáx = máxi=1,n {C¡ },tiempo máximo de terminación de todos los trabajos o lapso Lmáx = máxi=1,n {L¡ },retraso máximo de todos los trabajos Tmáx = máxi=1,n {T¡ }, tardanza máxima de todos los trabajos
INDICADORES DE DESEMPEÑO PROGRAMACIÓN La elección de la técnica de programación correcta depende de múltiples factores, entre los que se destacan la naturaleza del proceso, la flexibilidad de los centros de trabajo, el volumen de los requerimientos y la consideración de los siguientes criterios por parte de la compañía, la importancia que se le dé a cada criterio depende en gran medida de las ventajas competitivas consignadas en el plan estratégico. 1. Maximizar la utilización: Consiste en el uso que la técnica empleada haga de la capacidad instalada. Utilización = Tiempo de proceso total / tiempo de flujo total
U = ∑ρi / ∑Fi
2. Minimizar el tiempo medio de terminación: Consiste en la capacidad que tiene la técnica para efectuar entregas de pedidos, es muy bien estimada por la parte financiera dado que optimiza los flujos de dinero de la empresa. Tiempo medio de terminación = Tiempo de flujo total / Número de trabajos
TMT = ∑Fi / n
3. Minimizar la media de trabajo en proceso: Consiste en reducir el número de trabajos que permanecen en el sistema. Trabajos en el sistema = Tiempo de flujo total / tiempo de proceso total TS = ∑Fi / ∑ρi 4. Minimizar los retrasos de los pedidos: Consiste en reducir el tiempo medio de espera de los clientes, teniendo en cuenta las fechas de entrega. Retraso, medio = Retraso total / Número de trabajos
∑Li / n
Taller TABLA COMPARATIVA DE LAS DIFERENTES REGLAS DE PRIORIDAD CASO 1. Programación de n tareas en una máquina. Contiene los datos de un problema de una empresa que presta servicio de copiado en los cuales cinco clientes presentaron sus pedidos al comienzo de la semana. Los datos de programación específicos son los siguientes: Tarea(en orden de llegada)Tiempo de procesamiento (días)Fecha de vencimiento (días a partir de hoy ) A
3
5
B
4
6
C
2
7
D
6
9
E
1
2
Todos los pedidos requieren la utilización de la única máquina de copiado a color disponible, el Jefe debe decidir sobre la secuencia del procesamiento para los cinco pedidos. Realice una tabla comparativa de las diferentes reglas de prioridad y elabore sus conclusiones
ALGORITMO DE HODGSON
1. Minimizar el Número de Trabajos Tardíos (MNTT):
La solución para disminuir el número de trabajos tardíos es el Algoritmo de Hodgson, que se aplica una vez realizado el método FEC. Trabajo i
1 2 34 5
Tiempo de proceso i (p i) 4 2 3 2 4
Fecha de entrega i (d i) 16 10 7 7 5 Mejor secuencia de trabajo I 53 4 2 1 Tiempo de terminación ( Ci ) 4 7 9 11 15 Fecha de entrega i
5 7 7 10 16
Tardanza del trabajo i
0 021 0
Este método consiste en varias etapas: Etapa 1: Inicializamos NT=0 que es el número de trabajos tardíos. Nos damos cuenta que el primer trabajo tardío de la secuencia FEC es el trabajo No. 4, con una tardanza de 2 días. Por lo que denotamos k=3, porque el trabajo No. 4 es la posición 3 de la secuencia FEC. Etapa 2: De los tiempos de proceso de los 3 primeros trabajos de acuerdo a la secuencia FEC (nos referimos al trabajo 5, 3, y 4), seleccionamos el tiempo de proceso más grande (o en su caso el más lento) que viene siendo 4 días que corresponden al trabajo 5. Ante esto, definimos j*=5 (nos referimos al trabajo 5). Etapa 3: Eliminamos el trabajo 5 (por que es el más tardado), lo mandamos al final de la secuencia y actualizamos NT=0 + 1 = 1, que significa que ya tenemos un trabajo tardío minimizado. Regresamos al Paso 1. Etapa 1: Al eliminar el trabajo 5 de la secuencia FEC original, tenemos la nueva secuencia definida como: 3,4,2,1. Sus tiempos de terminación son C 3=3, C4=5, C2=7 y C1= 11, lo que estamos haciendo es acumulando los tiempos de proceso de cada trabajo. Y si comparamos las fechas de entrega de esos 4 Etapa 4: Ahora lo que hacemos es mandar el trabajo 5 al final de la nueva secuencia y obtendremos la nueva secuencia que minimiza el número de trabajos tardíos, por lo cual, la nueva secuencia MNTT es: 3,4,2,1,5, de donde solamente tendremos un trabajo tardío (en lugar de tener 2 con la secuencia FEC).
2. Tiempo de flujo mínimo sin trabajos tardíos
Es claro que se desea minimizar el inventario en proceso y satisfacer las fechas de entrega a los clientes. Si las fechas de entrega son más importantes, se querrá tener un tiempo de flujo lo más pequeño posible para mantener todos los trabajos a tiempo. Recuerde que, si es posible tener todos los trabajos a tiempo, la secuencia FEC lo hará. Para que todos los trabajos estén a tiempo, el último trabajo debe estar a tiempo. El conjunto programable de trabajos contiene todos aquellos que tienen fechas de entrega mayores o iguales que la suma de todos los tiempos de procesado. Si no existen tales trabajos, no todos los trabajos pueden estar a tiempo. Entre los trabajos programables, se elige el que tiene el tiempo de procesamiento más largo y se programa como el último. Se quita el trabajo programado del problema y se resuelve el problema de programación de nuevo con los trabajos restantes. El resultado es el programa óptimo que se construye eligiendo primero el último trabajo, después el penúltimo, etc. Se ilustra esto con el siguiente ejemplo. Ejemplo 8-7. Tiempo de flujo mínimo sin trabajos tardíos. Para tener todos los trabajos a tiempo, se deben cambiar las fechas de entrega en el ejemplo 8-5. Suponga que las nuevas fechas son (16, 11,10,9,12). Recuerde que los tiempos de procesado eran (4,2,3,2,4) y la suma de estos tiempos es 15. Solución. Sólo el trabajo 1 tiene una fecha de entrega mayor que 15 (d¡ = 16), de manera que es el último en el programa (x-x-x-x-1). Se resta su tiempo de procesado (p¡ =4) de 15 para obtener la suma de los tiempos
de los trabajos restantes, que es 11. Los trabajos 2 y 5 tienen fechas de entrega al menos iguales que 11 (d2 = 11, d5 = 12), se elige el trabajo 5, que tiene tiempo de procesado mayor (p5 = 4>2 = p2) para programarse al final de los trabajos restantes (x-x-x-5-1). Al restar el tiempo de procesado del trabajo 5, el tiempo total de los trabajos no programados es 7. Todos los trabajos que quedan tienen fechas de entrega iguales o posteriores a 7, entonces se elige el que tiene el mayor tiempo de procesado, que es el trabajo 3, y se obtiene la secuencia parcial x-x-3-5-1. Si se continúa se obtiene el programa 2-4-3-5-1, que tiene todos los trabajos a tiempo y da un tiempo de flujo mínimo de 39. Observe que este programa es un programa TPC, lo cual no siempre ocurrirá. Parece obvio que este procedimiento se puede generalizar fácilmente al tiempo de flujo ponderado, programando como último el trabajo con el menor cociente del peso entre el tiempo de procesado. Aun cuando éste es un buen algoritmo heurístico, se pueden generar contraejemplos que muestran que el programa obtenido no es óptimo.
PROGRAMACION MATEMATICA SECUENCIACIÓN DE LOS TRABAJOS El proceso de determinar el pedido en una máquina o en un centro de trabajo se llama secuenciación o también secuenciación por prioridades. Las reglas de prioridad son reglas usadas para obtener una secuenciación de los trabajos. Las reglas pueden ser muy simples y pedir únicamente que los trabajos se ordenen de acuerdo con un dato, como el tiempo de procesamiento, plazo u orden de llegada. Otras reglas, aunque también simples, requieren más datos, casi siempre para obtener un número indicador, como la regla del menor margen de tiempo y la regla de la proporción crítica (que se definen más abajo). Otras más, como la regla de Johnson (que también se estudia después), se aplican a la programación de trabajos en una secuencia de máquinas y requieren un procedimiento de cómputo para especificar el orden de desempeño. TÉCNICAS DE PRIORIDAD PROGRAMACIÓN DE n TRABAJOS EN UNA MÁQUINA A continuación se comparan algunas de las ocho reglas de prioridad en una situación estática de programación que abarca cuatro trabajos en una máquina (en la terminología de programación, estos problemas se llaman n trabajos por máquina, o n/1). La dificultad teórica de los problemas de programación aumenta conforme se consideran más máquinas, más que cuando se procesan más trabajos; por lo tanto, la única restricción sobre n es que sea un número finito específico. Vea el ejemplo siguiente. EJEMPLO 19.1: n trabajos en una máquina Mike Morales es supervisor de Legal Copy-Express, que proporciona servicios de fotocopiado a empresas legales del centro de Los Ángeles. Cinco clientes entregaron sus pedidos al comienzo de la semana. Los datos concretos de programación son los siguientes: Tarea(en orden de llegada)Tiempo de procesamiento (días)Fecha de vencimiento (días a partir de hoy ) A
3
5
B
4
6
C
2
7
D
6
9
E
1
2
Todos los pedidos tienen que hacerse en la única fotocopiadora de color. Morales tiene que decidir la secuencia de procesamiento de los cinco pedidos. El criterio de evaluación es el tránsito mínimo. Suponga que Morales decide aplicar la regla FCFS para que los clientes consideren justo a Legal Copy-Express.
PROGRAMACIÓN DE n TRABAJOS EN DOS MÁQUINAS
El siguiente esquema, por complejidad, es el caso del tránsito n/2, en el que dos o más trabajos deben procesarse en dos máquinas según un orden común. Como en el caso n/1, hay un método que lleva a una solución óptima siguiendo determinados criterios. El objetivo de este método, llamado regla de Johnson o método de Johnson (por el apellido de quien lo concibió) es minimizar el tiempo de tránsito desde el comienzo del primer trabajo hasta el fi nal del último. La regla de Johnson consta de los pasos siguientes: 1. Se anota el tiempo de operación de cada trabajo en ambas máquinas. 2. Se elige el tiempo más breve. 3. Si el tiempo breve es para la primera máquina, se hace el primer trabajo; si es para la segunda, se hace el trabajo al último. En caso de empate, se hace el trabajo en la primera máquina. 4. Repita los pasos 2 y 3 con los restantes trabajos hasta completar la programación. EJEMPLO 19.2: n trabajos en dos máquinas Se puede ilustrar este procedimiento con la programación de cuatro trabajos en dos máquinas. Tarea(en orden de llegada)Tiempo de procesamiento máquina 1Tiempo de procesamiento máquina 2 A
3
2
B
6
8
C
5
6
D
7
4
Paso 1: Se anotan los tiempos de operación. Pasos 2 y 3: Se selecciona el tiempo de operación más breve y se asigna. El trabajo A es más breve en la
máquina 2 y se asigna primero y se ejecuta al último (cuando el trabajo A se asigna, ya no se programa). Paso 4: Se repiten los pasos 2 y 3 hasta terminar la programación. Se selecciona el tiempo de operación
más breve de los trabajos restantes. El trabajo D es el segundo más breve en la máquina 2, así que se ejecuta en penúltimo lugar (recuerde que el trabajo A es el último). Ahora los trabajos A y D ya no se programan. El trabajo C es el más breve en la máquina 1 entre los trabajos restantes, así que se ejecuta primero. Ahora sólo queda el trabajo B con el tiempo más breve en la máquina 1. Entonces, de acuerdo con el paso 3, se realiza en primer lugar de los restantes, o sea segundo lugar general (el trabajo C ya se había programado como el primero). En resumen, la secuencia de solución es C → B → D → A y el tiempo de tránsito es de 25 días, que es el mínimo. También se minimizan el tiempo ocioso total y el tiempo ocioso promedio. En la ilustración 19.4 a parece el programa final. Estos pasos dan por resultado una programación de trabajos que tiene el tiempo más corto al comienzo y al final. Por consiguiente, se maximiza el tiempo de operación concurrente de las dos máquinas y se minimiza el tiempo operativo total requerido para completar los trabajos.