Unidad 2. Programación maestra
2.2.3 Sistemas cuello de botella
En este momento, deben ser evidentes una estructura estándar de PCP integrada, una componente técnica y un concepto administrativo. Los sistemas de cuello de botella no son diferentes. Se presenta uno de los enfoques más conocidos, aunque existen otros. La componente técnica de este Technology !P"# enfoque es un programador de cuello de botella conocido como ptimized Production Technology tecnología de producció producción n optimizada. optimizada. El concepto administrativo se llama teor$a de la restricciones o tecnología !"C#. La filosof$a detrás de P" y "C es una meta %de &ec&o, la meta es' (&a) dinero en el presente lo mismo que en el futuro( !*oldratt y Cox, +-#. La fortale)a de "C es que una meta sencilla y directa es una gu$a consistente y poderosa para desarrollar sus conceptos y &erramientas. "odav$a "odav$a más, para lograr la meta, la compa/$a debe, al mismo tiempo, aumentar la producci0n, reducir el inventario y disminuir los gastos operativos. Estos puntos están más allá de cualquier argumento. "C, 1unto con P", P", se desarrollaron para lograr esta meta. Eliya&u *oldratt desarroll0 el sistema de programaci0n P" en 2srael, a principios de los 34. La &istoria es que *oldratt, un f$sico israel$, se involucr0 por primera ve) con los sistemas de producci0n al ayudar a un amigo que ten$a una planta para fabricar cubitos de pollo. En +3, *oldratt introdu1o P" en Estados 5nidos y fund0 Creative utput, 2nc. !C2#, para comerciali)arlo. El desarrollo de P" y más tarde "C fue, casi exclusivamente, el traba1o de *oldratt. La premisa de P" es que los cuellos de botella en la producci0n son la base para la programaci0n y la planeaci0n de la capacidad. Los recursos se clasifican como los que son cuello de botella y los que no lo son. Los recursos de cuello de botella se programan a su máxima utili)aci0n, y el resto se programan para servir al cuello cuello de botella. Esto significa que en algunos casos los recursos que no son cuellos de botella pueden estar ociosos. El ob1etivo de máxima eficiencia para todas las máquinas ya no se satisface. P" es en esencia un sistema de soft6are, pero la aplicaci0n de algunos de sus principios no necesariamente requiere soft6are. mediados de los -4, P" &ab$a madurado en una filosof$a administrativa más comprensible. En palabras del propio *oldratt !+--# 7ui)á el resultado más importante fue la formulaci0n de lo que yo considero una teor$a global para mane1ar una organi)aci0n. La llamo teor$a de las restricciones y veo todo lo que &ice antes como un derivado de esta teor$a. La base de "C es su definici0n de restricci0n' (cualquier cosa que limita un sistema para lograr un desempe/o más alto en el cumplimiento de su meta(. "C es una manera de mane1ar las restricciones del sistema. La influencia de P" es clara8 después de todo, un cuello de botella es un tipo de restricci0n en la planta, y P" es un método para mane1ar esta restricci0n. 9 continuaci0n se &acen análisis más detallados de P" y "C
Los principios del cuello de botella: OPT
Cuello de botella es un término que se encuentra con frecuencia. Un puente puede ser un cuello de botella para el paso de vehículos, un línea de teléfono puede ser un cuello de botella en la comunicación, y una caja registradora en una tienda de departamentos puede ser un cuello de bo tella para los clientes. Un cuello de botella se asocia con una cadena de eventos. Es la componente compo nente de la cadena que permite, por una u otra raón, que ocurran menos eventos que el resto de las l as componentes.
Ing. Jorge Enrique Varg Vargas as Martínez; M!.
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El !"# distingue entre dos tipos de restricciones, cuello de botella y recurso restringido de capacidad. El cuello de botella se aplica al caso en que la capacidad de los recursos es menor o igual que la demanda del mercado, es decir, un cuello de botella es un recurso que restringe la producción. Un recurso de capacidad restringida es un recurso que se ha convertido en cuello de botella como resultado de la utiliación ineficiente. "ara simplificar, sólo se usar$ el término cuello de botella. !"# no es el primer método que identifica y estudia los cuellos de botella. En la programación de un proyecto se identifica la ruta crítica. Es obvio que cada actividad en la ruta crítica es una actividad cuello de botella. %$s a&n, cualquier retraso en una actividad crítica retrasar$ el tiempo de terminación del proyecto. "or otro lado, para acortar la duración del proyecto, debe acortarse la duración de al menos una actividad cuello de botella. Estos conceptos se incorporan a las reglas de !"#. 'a siguiente tabla contiene la lista de las reglas de !"#, formuladas para lograr la utiliación m$(ima del cuello de botella. )eglas del !"# * *. +e balancea el flujo, no la capacidad. . 'as restricciones determinan la utiliación de lo que no es cuello de botella. -. Utiliación y activación de un recurso no son sinónimos. . Una hora perdida en un cuello de botella es una hora perdida en todo el sistema. /. Una hora ahorrada en donde no hay cuello de botella es un espejismo. 0. 'os cuellos de botella gobiernan la producción y el inventario en el sistema. 1. El lote transferido puede, y muchas veces debe, no ser igual al lote del proceso. 2. El lote del proceso debe ser variable, no fijo. 3. 4eben establecerse programas observando todas las restricciones. *5. 'os tiempos de entrega son el resultado de un programa y no pueden predeterminarse. 'a influencia de los conceptos de la ruta crítica se puede ver en algunas reglas. 'a regla 1 es tal ve la m$s revolucionaria. En %)", todas las técnicas de tama6o de lote suponen tama6os iguales para los lotes transferidos y procesados.
!"# también difiere de %)" en que usa tiempos de entrega predeterminados. +e profundia en las reglas de !"# a través, del siguiente ejemplo7 Ejemplo . )eglas de !"#. Este ejemplo estudia las reglas , -, 8 / de !"#. +
:uente' ;acobs !+-<#, reimpreso con permiso del lnstitute of 2ndustrial Engineers, => "ec&nology Par?@9tlanta, Aorcross, *9, B4-=, copyrig&t +-<.
Ing. Jorge Enrique Vargas Martínez; M!.
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Considere un taller de producción intermitente que tiene un torno 9):, un taladro 9#: y una fresa 9;: Como se observa en la figura.
+e ensamblan dos productos. El producto < se ensambla de dos componentes barrenadas y dos componentes cortadas en el torno. El producto = se ensambla de una componente fresada y dos componentes cortadas en el torno. 'a secuencia de producción es ;>)?< #>)?=
Tiempo Unidades Tiempo de procesado de proc. req. para total Disp. Utilización unitario ensamble A B A B A B Total Ensamble Fresa
5
*
Ing. Jorge Enrique Vargas Martínez; M!.
* 055 5 55
55 5
255 *5 55 225
//.0/@ 2-.--@
B
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Tomo Taladro
5
*5
5
* *255 5
*/5 *555
*3/5 *5 *555 *5
*-/.@ 03.@
El torno es un recurso cuello de botella y no puede cumplir la demanda diaria. El taller puede hacer */ artículos < y /5 artículos =. 'a utiliación del torno ser$ del *55@ y la utiliación de las otras m$quinas ser$ menor 9regla :. Es evidente que la activación de los recursos puede de hacerse a distintos niveles de utiliación 9regla -:. Como el torno opera ahora a toda la capacidad, el tiempo que se pierda ahí disminuir$ la producción del taller 9regla :. 4e manera similar, intentar hacer m$s eficientes operaciones que no son cuellos de botella no contribuir$ en nada a la producción 9regla /:. •
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Programación de cuellos de botella +e sabe que el cuello de botella es importanteA una m$quina cuello de botella debe determinar el programa para toda la planta. +e presentar$ un método para programación de cuellos de botella. +i es posible programar la m$quina cuello de botella de manera efectiva, las otras m$quinas se pueden ajustar a este programa. 'as m$quinas posteriores al cuello de botella se programan hacia adelante, por ejemplo, siguiendo las reglas de despacho. 'as anteriores al cuello de botella se programan hacia atr$s usando las fechas de entrega como en %)". Detección de la máquina cuello de botella
En la planta de manufactura, con frecuencia es sencillo encontrar la m$quina cuello de botellaA camine por la planta y montones de trabajo en proceso estar$n apilados antes del cuello de botella. !tro enfoque es estimar la carga de trabajo de todas las m$quinas. Una simple estimación es sumar los tiempos de procesado de todos los trabajos en cada m$quina para llegar al trabajo total realiado por la m$quina.
4enote la m$quina cuello de botella por b, y sea j9 b : la operación del trabajo i hecho en b. +e sr be que el tiempo de procesado del trabajo en las m$quina b es "Dj9b:A +ea "A "ij9b: #ambién se debe tomar en cuenta lo que ocurre con i antes y después de la m$quina b. 4efina el tiempo de liberación del cuello de botella para el trabajo i, rB , como el tiempo en que el trabajo i llega a m$quina b. Fste es el tiempo en que se libera el trabajo i m$s el tiempo que tarda en llegar Gla m$quina cuello de botellaA esto incluye el procesado y los tiempos de espera para las operaciones anteriores en las m$quinas que est$n antes. Hnicialmente, se supone que no hay esperas. En la ecuación se pueden incluir estimaciones de los tiempos de espera a partir de datos históncos o de resultados de modelos de colas. #ambién es necesario definir una fecha de entrega de cuello de botella para el trabajo i,dt , que refleje cu$ndo debe terminar la operación en el cueUc de botella. "ara completar el trabajo i en su fecha de entrega, debe estar terminado en el cuello de botella un tiempo antes de la fecha de entrega al menos igual a la suma de los tiempos de procesado en las operaciones posteriores.
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Unidad 2. Programación maestra
J U J KiML.+iU 5,sedetieneA todos los trabajos est$n programados. 4e otra manera, se hace t m$(Kmín*eu ib, t> pA.Ly se va al paso *. E(isten varias reglas de prioridad que se pueden usar en este algoritmo. +i la medida es el lapso 9CnNc: se elige el trabajo disponible al que le falta m$s trabajo, que es equivalente a #"'. "ara el tiempo de flujo, se elige el trabajo al que le falta menos procesado. "ara minimiar la tardana m$(ima 9# nNc :, se elige el trabajo de cuello de botella con la fecha de entrega m$s cercana. 'a prioridad de )O% 9capítulo 2: usando la fecha de entrega de cuello de botella y el tiempo de procesado que falta es una buena regla para la tardana total. El algoritmo produce un programa de trabajos en la m$quina cuello de botella. Fste se debe convertir en un programa para todo el taller. ibliograf$a
+ipper 4aniel B =ulfin )obert '., "'
Ing. Jorge Enrique Vargas Martínez; M!.
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