Sistema Jalar.

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CAPÍTULO 10: PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN INTEGRADOS 5 10.15. Analice el siguiente escenario: el tiempo de entrega con frecuencia se establece un poco más larg de lo necesario. Esto se hace con el fin de compensar eventos inesperados y evitar faltantes. Com resultado, los trabajos tienden a pasar más tiempo en la planta, bloqueándola, y la determinació del tiempo de entrega adecuado es más difícil. Cuando se bloquea la planta, se establecen tiempo de entrega aún más largos, puesto que no hay manera de saber cuál es el tiempo de entrega rea a) ¿Cuál es la relación entre el tiempo de entrega y el trabajo en proceso? b) ¿Qué hace que el tiempo de entrega por fin se estabilice? c) ¿Cuáles son las posibles causas de este problema? d) Hay alguna manera de evitar este círculo vicioso? 10.16. ¿Cuál es la diferencia entre MRP II y MRP? 10.17. ¿Cuáles son los costos directos e indirectos de instalar un sistema MRP II? 10.18. El concepto clave detrás de los sistemas empujar es la planeación central. Explique por qué. 10.19. ¿Qué tipos de retroalimentación necesita un sistema MRP II para operar? 10.20. ¿Qué aspectos de una organización de manufactura están integrados a través de un sistem MRP II? 10.21. ¿Qué aspectos de un sistema de manufactura se espera que mejoren como resultado de la instal ción de un MRP II? 4 SISTEMAS JALAR 4.1 Filosofía De la misma manera que los sistemas empujar, los sistemas jalar tienen una componente téc ca y un concepto administrativo. La componente técnica es un derivado de una técnica de co trol de la producción desarrollada en Toyota Motor Company en Japón, a principios de los 6 En general, su origen se atribuye a Ohno y Shingo, quienes trabajan en Toyota en ese tiemp La técnica se dio a conocer como el  sistema de producción Toyota. El objetivo es proporcion una técnica de control sencilla que reduzca el tiempo de entrega y el trabajo en proceso. Ka ban, la palabra japonesa para tarjeta, es la herramienta original que se usó para lograr est objetivos. Este enfoque resalta la habilidad de Toyota para cumplir con la demanda de s clientes de los diferentes modelos de automóviles con un retraso mínimo, es decir, con flexib lidad máxima. Existe una diferencia sutil entre los sistemas empujar y los sistemas jalar. Un sistema em  pujar controla el envío de las órdenes de trabajo, mientras que el sistema jalar controla la pla ta. Para ser más específicos, los sistemas empujar controlan la producción (al controlar el env de órdenes) y miden el trabajo en proceso, mientras que los sistemas jalar controlan el traba en proceso y miden la producción (Spearman, 1992). Al pasar el tiempo, la técnica  jalar evolucionó a un concepto administrativo mucho m amplio. Con frecuencia se le da el nombre de justo a tiempo (JIT) o sistema JIT integrado. E ya no es un "sistema de producción para fabricar el tipo de unidades necesarias, en el tiem necesario y en las cantidades necesarias" (Monden, 1981), más bien es un concepto que de adoptarse. Abarca no sólo los sistemas de producción sino los clientes y los proveedores jun con el control de la calidad y del flujo del trabajo. El alcance se amplía para incluir la elimin ción del desperdicio de cualquier tipo o forma (inventario, productos defectuosos, tiempos entrega largos, entregas retrasadas y más). Esto hace que el JIT integrado sea una parte de u estrategia de negocios corporativa al igual que una herramienta de PCP integrado.

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  • 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.

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    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.

  • 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-

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    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)

  • 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

  • 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

  • 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?

  • 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?

  • 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.