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Unidad II: Teoría de Restricciones
Ing. Jorge Santos Varguez MC. Página 1
INSTITUTO TECNOLOGICO DE MERIDA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS ECONOMICO ADMINISTRATIVAS
MAESTRIA EN ADMINISTRACION
MA1106: ADMINISTRACION DE PRODUCCION Y OPERACIONES
INTENTO DE BALANCEAR LA CAPACIDAD
Umble y Srikanth (1995). Manufactura Sincronica. CECSA.
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Considere una columna de soldados en una marcha forzada, en la cual cada soldado tiene el
mismo ritmo promedio de avance 5 km por hora y se requiere que la columna avance la
distancia de 50 km en 10 horas. Si se priva a los soldados de la capacidad para cerrar filas (no
se permite correr), entonces no hay forma de evitar que el espaciamiento de la columna se
vuelva excesivo y que la marcha termine con retraso. Consideremos ahora la operación análoga de
manufactura, en la cual cada recurso tiene solo la capacidad exacta para abastecer la demanda
del mercado. Si esta planta equilibrada no tiene capacidad de reserva (tal como el tiempo extra)
entonces el que haya acontecimiento dependientes y fluctuaciones estadísticas ocasionara que
aumente la existencia de producción en proceso y que el Throughput baje hasta apenas cubrir la
demanda del mercado.
El Efecto de las Alternaciones o Desorganizaciones en una Planta Balanceada
El efecto de las alteraciones en una planta con capacidad equilibrada en sus recursos se puede
demostrar con facilidad. En la figura 1 se muestra una operación sencilla de manufactura, que
incluye un producto y dos procesos. Cada proceso requiere un promedio de 8 hrs para terminar
un trabajo. El primer proceso lo ejecuta el recurso R1, que es una maquina normal con la
distribución de su producción ilustrada en la figura 2. El segundo proceso lo ejecuta el recurso
R2, que es un proceso controlado por una maquina que muestra muy poca variación en su
comportamiento. La distribución del desempeño del recurso R2 se muestra se la figura 3.
Figura 1. Operación de Manufactura
Materia prima
R1
(8 hrs por
trabajo)
R2
(8 hrs por
trabajo)
Producto
terminado
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TIEMPO DE PROCESO EN HORAS
Figura 2: Distribucion del Desempeño de R1
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TIEMPO DE PROCESO EN HORAS
Figura 3: Distribucion del Desempeño de R2
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En tabla 1 se presenta el calendario de los cinco siguientes trabajos que se van a ejecutar en
esta operación de dos etapas en el curso de los seis días siguientes.
Tabla 1: Calendario de cinco trabajos con dos procesos
Recurso R1 Recurso R2
Numero de
Trabajo
Tiempo programado de arranque y
terminación (hrs)
Tiempo programado de arranque y
terminación (hrs)
1 00-08 08-16
2 08-16 16-24
3 16-24 24-32
4 24-32 32-40
5 32-40 40-48
En la tabla 2 se presenta un comportamiento simulado de los cinco trabajos comparados con el
programa planeado. Esta simulación indica que ambos recursos se han comportado de acuerdo
con su desempeño promedio. No hubo variaciones extraordinarias. En ambos recursos se han
trabajado cinco lotes de producción en 40 horas de tiempo maquina, con lo cual se ha cumplido
la norma del proceso. No obstante al final de sexto día la planta no puede embarcar el producto
como se esperaba. A pesar de que ambos recursos han cumplido con la norma y que el recurso
R1 ha trabajado hasta terminar los cinco lotes según el programa, la planta está retrasada 4 hrs.
Tabla 2: Comparación de la terminación programada y la real de los 5 trabajos
Recurso R1 Recurso R2
Trabajos Programado
de arranque
y terminación
(hrs)
Real de
arranque y
terminación
(hrs)
Desviación
acumulativa
Programado
de arranque
y terminación
(hrs)
Real de
arranque y
terminación
(hrs)
Desviación
acumulativa
1 00-08 00-10 +2 08-16 10-18 +2
2 08-16 10-20 +4 16-24 20-28 +4
3 16-24 20-28 +4 24-32 28-36 +4
4 24-32 28-34 +2 32-40 36-44 +4
5 32-40 34-40 0 40-48 44-52 +4
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En esta descripción es difícil determinar si el problema es el recurso R1 o el R2. La dificultad
surge debido a que el problema no es ninguno de los dos en sí. El problema está en la
interacción entre los recursos. En este ejemplo tan sencillo el producto constituye el medio
primario para la interacción. La desorganización o demora original ocurre en el recurso R1; pero
el producto lo lleva al recurso R2, que queda rezagado. Si en el recurso R2 se estuvieran
trabajando diferentes productos (P1 y P2) entonces la demora sufrida por el producto P1 se
arrastraría al producto P2, mismo que se volvería el portador de la desorganización a otros
recursos necesarios para trabajarlo.
El principio que actúa en este caso es muy sencillo. Los productos llevan las desorganizaciones de
un recurso a otro, mientras que los recursos llevan las desorganizaciones de un producto a otro.
Debido a la propagación de las desorganizaciones en los productos y en los recursos, cualquiera
de las desorganizaciones o fluctuaciones importantes se extenderán por toda la planta con mucha
rapidez. Esta propagación de alteraciones se ilustra en la figura 4, en la cual se trabajan dos
piezas, A y B. Se ilustra un segmento de la ruta de cada pieza; la pieza A pasa por los recursos
R1 y R2. Imagínese que la pieza A esta programada para ser trabajada antes que la pieza B.
Supóngase que la maquina en R1 sufre un desperfecto mientras trabaja en la pieza A. Esta
alteración en R1 hace que se demore la terminación de la pieza A. Dado que la pieza A llegara
tarde al recurso R2, este recurso quedara retrasado. Además, la alteración en el recurso R1
también influye en el procesamiento oportuno de la pieza B y dado que esta se demora, también
se arrastra la alteración a R3
Figura 4: Dispersión de las alteraciones entre productos y recursos
Materia
Prima R1 R2 Parte A
Materia
Prima
R1 R3
Parte B
En esta descripción se demuestra que las dependencias en una planta manufacturera típica son
más complejas comparadas con las marchas forzadas. Por lo tanto, las posibles consecuencias de
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los acontecimientos dependientas y las fluctuaciones estadísticas, son más serias en una planta de
manufactura.
Los efectos negativos de tener una columna de soldados que no tengan la capacidad para cerrar
filas saltan a la vista. Las consecuencias en una planta de manufactura equilibrada a la
perfección, sin exceso de capacidad, no se ha comprendido del todo. En una planta manufacturera
la capacidad excesiva o no utilizada en un recurso determinado suele significar un costo excesivo.
En el sistema tradicional impulsado por los costos, este costo excesivo es a menudo el punto
central de los planes de reducción de costos. En un vano intento por minimizar los costos en
cada proceso, o recurso, muchos gerentes de manufactura dedican un tiempo considerable a tratar
de equilibrar las capacidades de los recursos en su planta. Pero cuando se elimina el exceso de
capacidad, desaparece la aptitud de los recursos para marchar al paso y sucede lo inevitable.
Conforme aumenta el inventario de producción en proceso y se reduce el Throughput, la planta
empieza a retrasar mas y mas sus planes de producción (se formaran huecos que irán en
aumento). La culpa del retraso se atribuye a factores incontrolables. Mientras tanto, los gerentes
deben recurrir a tiempos extras u otro medio disponible para aumentar la capacidad, a fin de
cumplir con el plan de producción, Es irónico, pero los gerente pronto estarán pagando un
elevado precio por la capacidad que antes habían tratado de reducir con tanto ahincó.
No se pretende que el comentario precedente sea un argumento a favor de tener enormes excesos
de capacidad. Pretende recalcara que está mal pensado el enfoque en la capacidad individual de
cada recurso estimulado por los sistemas de costos tradicionales. Las consciencias de no tomar en
cuenta los efectos de los fenómenos básicos de la manufactura son potencialmente devastadoras.
Por tanto, los gerentes deben aprender a actuar con más eficacia en las complejas realidades de
las empresas manufactureras.
Restricciones para el Equilibrio de Capacidad
En la práctica, las capacidades de cada recurso en cualquiera operación de manufactura no están
equilibradas. Esto es resultado de: 1) la capacidad llega en incrementos finitos y 2) los
acontecimientos dependientes y las fluctuaciones estadistas obligan a los gerentes a desequilibrar
sus plantas.
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El primero de estos hechos es un problema generalmente reconocido en el que los gerentes
invierten horas interminables para resolverlos. Por ejemplo, si para un proceso en particular se
requieren 2.58 operarios, entonces puede ser necesario emplear 3 operarios. En tal caso, lo que
se debe pensar es decidir qué hacer con los 0.42 operarios de exceso de capacidad. Quizá haya
otro centro de trabajo donde se pueda emplear este exceso de capacidad. Como vía alterna a
tener exceso de capacidad ocioso en el proceso, podrían emplearse tiempo extra en lugar de
contratar a un tercer operario. Todos estos esfuerzos van dirigidos a no tener que pagar el exceso
de capacidad.
El segundo hecho no se reconoce a menudo, pero no es menos cierto que el primero. En el
comentario anterior se mencionaron las consecuencias potenciales de los acontecimientos
dependientes y de la fluctuaciones estadísticas sobre el inventario de producción en proceso,
tiempos de espera de manufactura, gastos de operación y Throughput. Si no se tiene una cantidad
adecuada de capacidad de reserva se perjudicara el Throughput, el inventario, los gastos de
operación, el tiempo de espera, y la empresa no podrá trabajar con eficiencia. A final de cuentas,
los gerentes no tienen más alternativa que manejar plantas desequilibradas deliberadamente. Este
cometario se puede resumir con el siguiente principio de manufactura sincrónica.
Principio 1: No concentrarse en balancear la capacidad, sino en sincronizar el flujo
La siguiente demostración es aplicable a todo tipo de empresas: bancos, manufactura, hospitales, y
cualquier otro tipo que se le ocurra1.
Figura 5. Proceso de Producción
1 Esta demostración es original del Dr. Eliyahu Goldratt y ha aparecido en diversas publicaciones. Se reproduce
una versión libre de este texto por su simplicidad y elegancia.
X
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Las características que describen cualquier empresa son las siguientes:
Existen diversos recursos que interactúan para producir un resultado final.
Siempre puede identificarse un inicio y un final del proceso.
Existe incertidumbre en la realidad
Si quisiéramos mantener un recurso cualquiera de la empresa, digamos el X, produciendo al 100%
del tiempo (o lo más cercano a ello), entonces se requiere que los anteriores recursos lo
alimenten continuamente.
Tomando en cuenta la incertidumbre como parte de la realidad, sabemos que existen
interrupciones imprevistas cada cierto tiempo (eventos aleatorios), y en tal caso, X dejaría de
recibir trabajo para mantenerse produciendo. Para que X siga produciendo, necesariamente debe
existir un inventario de reserva frente a él, de tal modo que se pueda alimentar su capacidad
productiva durante el tiempo en que los anteriores están detenidos.
Cuando los anteriores recursos vuelven a producir, el inventario frente a X habrá decrecido, por lo
que necesitamos reponerlo para que X no se detenga la próxima vez que alguno de los recursos
predecesores se detenga inesperadamente. Así, para lograr de que X siga produciendo al 100% y,
al mismo tiempo, se pueda reponer el inventario frente a él, necesariamente los recursos
anteriores a X deben tener todos más capacidad productiva que X.
¿Cuánto más? Para responder usaremos un poco de matemáticas y haremos un supuesto de
ejemplo. Supongamos algo muy conservador; que en promedio, los recursos anteriores a X estas
en operación en un 95% y que son los tres de la figura 5. Entonces, la probabilidad de que los
tres estén operando al mismo tiempo es de 0.95 x 0.95 x 0.95 = 0.85 (85%) o, lo que es lo
mismo, el 15% del tiempo están detenidos los recursos anteriores a X.
Entonces, para que X se mantenga produciendo y pueda reponerse el inventario, bajo están
condiciones tan favorables, la capacidad de los recursos anteriores a X deben ser un 15%
superior, como mínimo. Esto nos habla de una capacidad superior nada despreciable, pero
necesaria.
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El siguiente paso será decirle al resto de los recursos que produzcan a su máxima capacidad, de
modo de reducir tiempos ociosos. Como ya se habrá advertido, nuestro cálculo de capacidad no
puede ser muy exacto y probablemente los recursos anteriores a X tienen mayor capacidad que la
estrictamente necesaria, por lo que si producen sin detención mientras puedan, están superando la
capacidad de X y todo lo que se produce en exceso va a engrosar el inventario frente a X.
Si el inventario frente a X empieza a crecer sin control, estamos introduciendo en el sistema más
material cada vez (notara que se formara una cola y siempre este inventario impactara
directamente el tiempo de entrega) con lo que se deteriora el servicio y aumenta el costo del
inventario. Es decir, el sistema está perdiendo dinero y se está alejando de su meta. Para
controlar este desperdicio debemos decirle a los recursos anteriores a X que se detengan cada
cierto tiempo.
Recordemos que queríamos cercarnos al óptimo y para esto intentamos reducir los tiempos
ociosos. Y hemos llegado a la conclusión de que para controlar el desperdicio y acercarnos al
óptimo requerimos de una cantidad no despreciable de capacidad ociosa, y que estos recursos no
produzcan parte del tiempo. Esto es una necesidad.