Método de Planificación Propuesto
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Problemas numéricos 91 Método de Planificación Propuesto Una vez estudiadas las distintas técnicas que pueden aplicarse a los diferentes niveles de planificación, en este capítulo se propone un método de planificación que puede aplicarse en las empresas para facilitar esta compleja tarea. El método desarrollado en Tecnun, Universidad de Navarra, combina las herramientas estudiadas con una serie de preguntas que conducen a definir las restricciones y políticas que la empresa emplea en su proceso de planificación. El objetivo final es fijar una secuencia de planificación que cumpla con las restricciones de la empresa y que satisfaga las necesidades de los clientes. Al mismo tiempo pretende ser sencillo de aplicar y de replanificar. El capítulo comienza presentando los tres elementos principales del método empleando un símil teatral: Escenario, protagonistas y escena. A continuación se explica cada uno de estos elementos y las técnicas elegidas en cada caso. El método propuesto pretende ser general y responder a las necesidades de las distintas empresas presentadas en el primer capítulo. 92 Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos Introducción La planificación, como se ha visto, se encarga de determinar la secuencia de producción idónea teniendo en cuenta lo que hay que hacer, para cuándo hay que hacerlo y los recursos que se disponen para lograrlo. La secuencia de trabajos que se defina debe tener en cuenta tres aspectos fundamentales: • La secuencia nunca será óptima. Se ha comprobado cómo las variables que afectan a la planificación son muy numerosas. El concepto óptimo exige que la solución alcanzada no se pueda mejorar y, en este caso, es muy improbable que suceda (sólo en casos muy sencillo) • Los recursos son los que son y están en el estado en el que están. Por tanto, no es culpa del planificador no aprovechar al 100% las instalaciones. Al mismo tiempo, se pueden identificar oportunidades de mejora si la secuencia no es la que se quiere. • La secuencia dependerá de las políticas de la empresa. Muchas veces las políticas de compra de materias primas, la imputación de costes de la empresa según el uso de los recursos productivos de la empresa o las prioridades de atención a los clientes preferentes limita las opciones que puede elegir el planificador a la hora de definir una secuencia. Además, al igual que en otras áreas (calidad, mantenimiento,…) el método propuesto pretende hacer partícipe al operario en la toma de decisiones sobre planificación y definición de la secuencia. La filosofía de producción JIT (Just-in-Time) implica al operario en la mayor parte de las acciones de mejora que tienen lugar en el área de producción como quedó demostrado el curso anterior. Según el método de planificación propuesto el operario también debería participar en las decisiones operativas de la fábrica. Sin embargo, el método propuesto conduce a una secuencia fija en un recurso (el cuello de botella) después de realizar algunos cálculos. Los operarios que trabajen en ese recurso deberían respetar esa secuencia. En el resto de recursos sólo se definirán unas prioridades para garantizar que la secuencia fijada en el recurso cuello de botella se cumpla, pero será el operario quien decida qué producto fabricar según su criterio y de acuerdo a las incidencias que sucederán a lo largo de la jornada de trabajo. De esta forma se evitarán muchas replanificaciones en los recursos que no son críticos. Problemas numéricos 93 Elementos del método propuesto El método propuesto se basa en 3 elementos principales, que corresponden a las 3 etapas principales del proceso de planificación. En primer lugar debe definirse el entorno de planificación en el que se tomarán las decisiones (escenario). A continuación deben definirse reglas que permitan seleccionar los pedidos que se incluirán en la planificación que quiere definirse (protagonistas). Finalmente, esos pedidos se ordenarán según las reglas de despacho o algoritmos aplicables en cada caso, dando lugar a la secuencia final (escena). Cualquier cambio en uno de estos tres elementos modifica el resultado final. La mayor parte de las variables se definen para un período de tiempo largo y corresponden a las políticas que emplea la empresa, como se comprobará en los siguientes apartados. Escenario Son numerosas las decisiones que deben tomar los responsables de la empresa antes de poder definir una secuencia de producción. No existen reglas generales y dos empresas que compiten en el mismo mercado pueden tener resultados satisfactorios con diferentes escenarios. Algunas de las preguntas que deben responderse en esta primera etapa son: • ¿Cuál es el intervalo de programación (TP)? ¿y el de reprogramación (TR)? Podría planificarse cada semana y replanificarse cada día. Estos valores serán los que harán que el proceso se ejecute. • ¿Para cuánto tiempo se programa? Aunque se realice el proceso semanalmente, el período que se planifica puede ser mayor. También puede definirse un período congelado que no se modifica y un periodo de planificación prevista. Por último podría programarse un grupo de pedidos determinado, sin importar el período de tiempo que suponen. • ¿Cuál es la capacidad máxima (HR, HE, ETT), el calendario laboral y los turnos? ¿se puede adelantar trabajo y acumular inventario? Si estos datos 94 Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos no se conocen, las técnicas de planificación agregada estudiadas ayudan a definir estas variables. • ¿Cuál es el procedimiento general de planificación? El siguiente apartado explica en detalle cómo responder a esta pregunta. Procedimiento general de planificación El objetivo final de esta etapa es conocer qué elementos forman parte de las órdenes de fabricación y de compra que emite la empresa. Estas órdenes no tienen por qué coincidir en todos los casos con un pedido de un cliente. El proceso de planificación es diferente si la empresa trabaja contra pedido o contra stock. Además, en caso de que la empresa trabaje contra pedido existen distintas alternativas, representadas en el esquema siguiente. A continuación se explican brevemente. Bolsa 1 OF = M pedidos ¿T? Contra pedido Pedido 1 OF = 1 pedido MRP Reservas Contra stock Pedido Almacén OF, OC 1 OF = 1 pedido interno Punto pedido • Si la empresa trabaja contra stock los pedidos son retirados directamente de almacén. Generalmente, cuando éste alcanza el punto de pedido correspondiente a cada producto se emiten las órdenes. • Si la empresa trabaja contra pedido pueden definirse distintos procedimientos. o Cada Pedido puede ejecutar el MRP para determinar los componentes necesarios, hacer reservas en el almacén y dar lugar a órdenes independientes. o Cada Pedido puede acumularse en una bolsa y, cada TP, se ejecuta el MRP para determinar los componentes necesarios, hacer reservas en el almacén y dar lugar a las órdenes correspondientes. Los pedidos de los clientes se preparan una vez finalizadas las órdenes agrupadas. Problemas numéricos • 95 Por último, en el caso de las células de producción autogestionadas no se realiza ningún proceso de planificación, sino que sólo se definen el número de Kanbans que se incluirán en la célula (este concepto se explicará en el capítulo siguiente). Protagonistas El objetivo de la segunda etapa del método de planificación propuesto consiste en seleccionar los pedidos o productos que se incluirán en la planificación. De nuevo son varias las preguntas que deben contestarse: • ¿Cómo se eligen? ¿Cuáles se planifican? • ¿Qué datos hacen falta de los recursos? • ¿Qué datos hacen falta de los productos? • ¿Qué datos hacen falta de los pedidos? A continuación se analizan las distintas alternativas a estas preguntas. ¿Cómo se eligen? ¿Cuáles se planifican? La forma de automatizar las respuestas a estas dos preguntas requieren que la base de datos almacene cierta información sobre los pedidos y las operaciones en curso. De esta forma resulta sencillo elegir los pedidos protagonistas: • Todos los pedidos. Se obtendrían mediante una consulta a la base de datos de los Pedidos sin terminar. • Todos los que no se han planificado. Sería necesario poder marcar su estado en la base de datos. • Sólo los que tienen material ahora. Debería poder consultarse si todos los componentes y la materia prima está disponible. Una variante a este tipo de pedidos sería incluir sólo aquellos que tendrán material en TP. • Sólo algunos pedidos elegidos por el usuario. • Sólo los que hay que entregar en TP. • Combinación de las anteriores. Cualquier combinación en cascada de las alternativas anteriores. P. ej. Primero los que se entregan en TP, luego los que tendrán material, luego el resto. Esta opción daría prioridades a los pedidos de cara a ordenarnos en la tercera etapa. 96 Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos ¿Qué datos hacen falta de los recursos? Los principales recursos productivos son la mano de obra directa y las máquinas. Es necesario elegir uno de los dos recursos como principal, ya que de lo contrario la determinación de la secuencia se complica enormemente. Por lo tanto, si la mano de obra es limitante se considerará cada operario como un recurso al que habrá que asignar carga según su capacidad. En el caso del valor de la capacidad de las máquinas o CDT se puede emplear un dato fijado por la empresa o se puede calcular a través del valor de indicador de la eficiencia global del equipo. Tiempo de carga Tiempo de operación Eficiencia del equipo = OEE = D ⋅ R ⋅ Q Tiempo útil Q = Tasa de calidad = cantidad procesada − cantidad defectos ⋅ 100 cantidad procesada R = Ren dim iento = tiempo ciclo teoríco ⋅ cantidad procesada ⋅ 100 tiempo operación D = Disponibilidad = tiempo de carga − tiempo de parada ⋅ 100 tiempo de carga En este caso debe tenerse en cuenta que: • El indicador de calidad -> Modifica la cantidad a fabricar. • El indicador de rendimiento -> Modifica los tiempos de producción. • El indicador de “Disponibilidad” -> reduce el tiempo de carga cuando se considera sólo el tiempo de averías. El tiempo destinado a realizar cambios de productos debe separarse. Por otro lado, será necesario saber si, en el momento de realizar la planificación, el recurso se encuentra averiado o no, para incluirlo en los cálculos. En caso de que esté averiado sería conveniente saber si estará activo en algún momento del TP. En ese caso se consideraría que tiene carga hasta ese momento. Por último, es necesario conocer la carga actual de cada recurso, distinguiendo la planificación fija ligada al periodo congelado y la planificación que puede cambiarse. Problemas numéricos 97 ¿Qué datos hacen falta de los productos? Todos los productos siguen una ruta establecida, pero en ocasiones esa ruta puede variar, apareciendo rutas alternativas. En ese caso, es preciso saber cuál de los recursos asignados para realizar una operación es prioritario. En cada una de las etapas de producción se debe conocer la productividad teórica (si depende del producto). En caso de que la productividad sea independiente del producto que procesa el recurso su valor se corresponde con el indicador del rendimiento del ratio OEE. Lo mismo sucede con los tiempos de cambio. Si éstos dependen de la secuencia de producción será necesario obtener la matriz de tiempos de cambios. También puede ocurrir que el tiempo de cambio se calcule en base a una fórmula según una de las características del producto. Por último, debe conocerse la lista de materiales del producto, lo que permite conocer los componentes y sus rutas en caso de que se fabriquen internamente y en el mismo período de planificación. ¿Qué datos hacen falta de los pedidos? Los tres datos principales de cada pedido son: cliente, plazo de entrega y cantidad. En caso de que los pedidos se agrupen en órdenes de fabricación será necesario disponer de la relación entre ambos. • La fecha de entrega puede fijarse internamente en la empresa, puede venir fijada por el cliente, o puede ser para “lo antes posible”. • El lote de producción puede ser: El mínimo posible para cumplir el pedido, el lote económico (según la fórmula estudiada), o un tamaño fijo (generalmente un número entero de contenedores). Por último, es importante distinguir el lote de producción del lote de transferencia entre CDTs (generalmente se relaciona con el del producción: 1, 1/2, 1/3,…). Escena Por último, la tercera etapa es la que se ocupa de ordenar los protagonistas, según el escenario definido basándose en las restricciones de la fábrica y de los criterios de optimización elegidos. En primer lugar deben llevarse a cabo unos cálculos previos que se explican en detalle en el siguiente apartado: 98 Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos • Determinación del CDB. Permite distinguir los pedidos que emplean el cuello de botella y los que no lo hacen. • Parámetros por pedido de producción. A continuación se deben elegir las reglas generales para calcular la escena. Por último, después de todo este proceso se puede determinar la escena. Según lo explicado se buscara una escena “óptima” para el CDB y basada en prioridades en el resto de recursos (definiendo buffers según la terminología TOC). Para los productos que no emplean el CDB se buscará una secuencia idónea pero se prioriza la secuencia del CDB. Cálculos previos La determinación del CDB puede hacerse sin realizar cálculos (fijado por la empresa) o bien en función de la carga actual (período congelado) y la carga de los protagonistas en cada uno de los recursos. La empresa debería fijar un Buffer de seguridad (tiempo que debe esperar cada producto en el CDB) para evitar que el CDB se pare. También resulta conveniente definir el porcentaje que puede recortarse el buffer en caso necesario para disponer de cierta flexibilidad a la hora de calcular la secuencia. Una vez determinado el CBD se pueden clasificar los pedidos que usan o no el CDB. Se secuencian primero los que usan el CDB. Por cada uno de los pedidos deben calcularse los siguientes parámetros. • pi -> Tiempo de procesamiento del producto en el CDB. • si -> Tiempo de preparación del producto en el CDB. • ui -> Tiempo mínimo teórico hasta CDB. Fija el momento en que podría entrar en escena. • ei -> Tiempo mínimo hasta fecha de entrega después del CDB (di). Fija la holgura máxima para salir de escena si se suma el pi. • oi -> Tiempo de llegada de componentes (por etapa). Modifica ai o ei. El siguiente dibujo muestra un ejemplo de estos parámetros. En este caso, todos los componentes se encuentran disponibles en el instante en que se realiza la planificación. El trabajo i puede planificarse en cualquier momento de la banda representada como “Holgura para planificar”. Problemas numéricos 99 Holgura para planificar di pi6 M6 pi5 M5 ui CDB si ti ei pi3 M3 pi2 M2 pi1 M1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 oij En el siguiente ejemplo se observa cómo la llegada de componentes aumenta el valor de ui y, por tanto, la holgura para planificar se reduce. Holgura para planificar di pi6 M6 pi5 M5 ui CDB si ti ei pi3 M3 pi2 M2 pi1 M1 0 30 60 90 oi1 120 oi2 150 180 210 240 270 300 330 360 oi3 Podría darse el caso incluso de que el pedido, debido a la fecha de llegada de sus componentes o a la fecha de entrega exigida por el cliente se retrase en su entrega, independientemente del resto de pedidos y del estado del equipo. Retraso min di pi6 M6 pi5 M5 ui CDB si ti ei pi3 M3 pi2 M2 pi1 M1 0 30 oi1 60 90 120 oi2 oi3 150 180 210 240 270 300 330 360 100 Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos Reglas generales para calcular la escena El CBD se secuenciará según reglas o algoritmos pero respetando las restricciones que se fijen en la empresa tal y como se explica en el siguiente apartado. Aguas abajo del CDB las prioridades vienen fijas por la secuencia del CDB pero decaladas el buffer de tiempo definido en la etapa justo anterior al CDB. solape carga actual CDB carga actual M5 p1 p1 buffer ca M4 M3 ca M2 ca p3 buffer p2 p4 buffer p3 p2 p4 p3 buffer p2 p1 p2 p4 p3 p4 p3 M1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 huecos Obviamente habrá huecos o solapes en los recursos… Existen multitud de posibilidades para resolver estos inconvenientes y todas ellas, en principio, son equivalentes ya que el recurso CDB mantiene su secuencia y ésta es la única que hay que respetar. La decisión la tomará el operario: • Juntar pedidos. Es equivalente a cerrar los huecos o eliminar los solapes). La siguiente figura muestra dos formas de hacerlo. carga actual CDB carga actual M5 buffer ca M4 M3 ca M2 ca p2 p2 p2 p4 p4 buffer p3 p3 p3 p3 buffer p2 p1 p4 p4 p3 M1 0 30 60 90 120 150 carga actual CDB carga actual M5 M3 ca M2 ca 180 p1 p1 buffer ca M4 p2 p2 p3 p3 210 p2 240 270 p3 300 p4 p3 buffer p2 p1 p4 buffer p4 p4 p3 M1 0 • p1 p1 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Añadir productos que no usan el CDB (moverán órdenes que deberán respetar el buffer o el porcentaje del buffer que puede emplearse). Problemas numéricos • 101 Añadir otros protagonistas (adelantar trabajo). Este paso es posible si los protagonistas han sido elegidos según criterios en cascada. carga actual CDB carga actual M5 ca M4 M3 ca M2 ca p12 p1 p1 p8 buffer p9 p1 p6 p3 p2 p3 p4 p4 p6 p13 p3 p3 0 p2 p2 p9 p12 M1 p2 p3 buffer p4 buffer p4 p13 p8 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 Aguas arriba del CDB las prioridades las fijan las fechas de entrega. De nuevo habrá huecos o solapes… que también pueden eliminarse de dos formas posibles: • Productos que no usan el CDB (moverán órdenes). • Juntar pedidos (el equivalente a cerrar los huecos o eliminar los solapes). Determinación de la escena Como ha podido comprobarse a lo largo de la metodología presentada han sido numerosas las restricciones aplicadas a los pedidos. De esta forma, puede darse el caso en que no haya nada que decidir y que las secuencia, a estas alturas, ya esté definida y fijada. u6 P6 u5 P5 p6 h6 p5 h5 u4 P4 ui P2 0 p2 h2 60 30 60 e3 e2 90 p2 CDB 0 p3 p1 h1 30 e4 h3 u1 P1 p4 h4 u3 P3 e6 e5 120 p5 90 150 180 p6 120 150 210 p4 180 240 p1 210 240 e1 270 300 330 360 300 330 360 p3 270 Se entiende ahora que cuantos más limitaciones tenga la empresa, más restricciones quedarán fijadas y la planificación será más sencilla (lo que no quiere decir que sea eficiente). Si, por el contrario, las restricciones son escasas, el número de posibilidades aumenta y es entonces cuando hay que emplear reglas de despacho y algoritmos para determinar la secuencia. Las reglas de despacho que pueden emplearse en el cuello de botellas corresponden a las estudiadas para un recurso: 102 Organización de la Producción II. Planificación de procesos productivos • SPT, EDD, LPT, holgura mínima. • Minimizar el número de trabajos retrasados. • Minimizar los cambios. Para el CDB la secuencia se definiría según la regla de despacho elegida pero respetando ui, ei y oi. El siguiente diagrama de Gantt muestra un ejemplo. Se comprueba cómo el P2 no puede seguir la regla de despacho SPT elegida porque se retrasaría. El resto están ordenados según esa regla. u6 P6 u4 ui p4 p2 h2 30 0 30 60 p2 CDB e3 e2 p1 h1 0 e4 p3 h3 u1 P1 e5 h4 u3 P3 e6 p5 h5 P4 P2 p6 h6 u5 P5 90 p1 60 120 150 p6 90 180 210 p3 120 150 e1 240 p5 180 210 270 300 330 360 270 300 330 360 p4 240 Si un pedido no emplea el CDB su secuencia en las máquinas por las que pasa se determinará partiendo de su fecha de entrega y revisando la secuencia de la máquina propuesta por el CDB para aprovechar mejor el recurso, como se presenta en la figura. p4 M6 ca M5 p8 p9 bufr p6 p1 carga actual CDB carga actual M3 M2 ca M1 ca 0 p12 p1 p1 bufr p3 bufr p3 90 120 p6 p4 p3 60 p13 150 p3 p13 p4 p3 p1 p9 p12 30 p8 180 210 p4 240 270 300 Además podrían incluirse nuevos pedidos si fuera necesario para adelantar trabajo o ampliar el tamaño de los lotes de fabricación (si es posible acumular inventario). De esta forma se rellenan los huecos que deja el CDB en el resto de las máquinas, pero no dejan de ser prioridades.
