Admin is Trac Ion de Operaciones Teoria de Restricciones

8/14/2019 Admin is Trac Ion de Operaciones Teoria de Restricciones

1/8

Administracin De Operaciones I

3.2.2 Teora de restricciones (TOC)

La teora de restricciones es una extensin y mejora al OPT. Otros nombres para TOC sonmanufactura sincrnica o produccin sincronizada. TOC puede verse como una filosofaconstruida alrededor de una gua y diseada para crear un proceso de mejora continua.

La premisa bsica de TOC es que la salida del sistema est determinada por susrestricciones. La defmicin de restriccin sugiere que TOC tiene una aplicacin msamplia que la planeacin y control de la produccin. Se identifican tres grandes categorasde restricciones:

La premisa bsica de TOC es que la salida del sistema est determinada por susrestricciones. La definicin de restriccin sugiere que TOC tiene una aplicacin msamplia que la planeacin y control de la produccin. Se identifican tres grandes categorasde restricciones:

Restriccin de recursos interna: ste es el clsico cuello de botella: mquina,trabajador o incluso una herramienta.

Restriccin de mercado: la demanda del mercado es menor que la capacidad deproduccin. En este caso el mercado dicta el ritmo de produccin.

Restriccin de poltica: una poltica dicta la tasa de produccin (por ejemplo, unapoltica de no trabajar horas extra.

TOC se centra en el papel que juegan las restricciones en los sistemas con el fin demejorar el desempeo del mismo hacia la meta.

Para evaluar el mejoramiento, se proponen dos tipos de medidas de desempeo: medidasfinancieras y medidas operacionales.

Las medidas financieras que se usan son las clsicas: ganancia neta, rendimiento sobre lainversin y flujo de efectivo.

Se sugieren las siguientes medidas operacionales nuevas: Salida: sta es la tasa a la que el sistema genera el dinero a travs de las ventas. El

producto no vendido no es salida. Inventario: ste es el dinero que el sistema ha invertido en comprar cosas que

piensa vender; mide el inventario slo en trminos del costo material, sin tomar en

cuenta la mano de obra ni los gastos generales. Gastos de operacin: ste es el dinero que el sistema gasta con el fin de convertirel inventario en salida, incluyendo todo, mano de obra, gastos generales y otros.

Observe que las medidas de eficiencia, tales como la utilizacin de recursos, no son partede las medidas operacionales.

Anaya Rodrguez Fredi Orlando; MAD. 1


2/8


Para la mejora continua Goldratt desarroll cinco paso de TOC:

1. Identificar las restricciones del sistema.

2. Decidir cmo explotar las restricciones del sistema.3. Supeditar todo lo dems a la decisin tomada en el paso 2.4. Elevar las restricciones del sistema. El trmino elevar significa hacer posible el logro

de un desempeo ms alto respecto a la meta.5. Si en los pasos anteriores se ha violado una restriccin, se regresa al paso l. No

debe permitirse que la inercia se convierta en una restriccin.

TOC sugiere ciertas tcnicas especficas para ayudar a la implantacin de los cinco pasos.Estas tcnicas incluyen anlisis de causa y efecto, nubes que se evaporan, administracinde amortiguadores y tambor-amortiguador-cuerda. Los detalles de las otras tcnicas sepueden encontrar en Fogarty et al. (1991).

Para llegar a una mejor comprensin de los cinco pasos de TOC, se usa el siguienteejemplo.

Luebbe y Finch1 desarrollaron este ejemplo basndose en un problema anterior estudiadopor Goldratt. Lo novedoso en este ejemplo es que sigue el procedimiento de TOC usandoel enfoque de programacin lineal.

Ejemplo . Pasos de TOC. Considere el proceso de produccin descrito en la figurasiguiente.

Se fabrican dos productos, P y Q La demanda semanal es 100 unidades de P y 50 unidades de Q. El precio de venta de P y Q, respectivamente, es $90y $100. Se cuenta con cuatro centros de trabajo, A, B, C y D. Cada centro de trabajo tiene una mquina que puede operar hasta 2400 minutos

por semana. Se requieren tres tipos de materia prima. Los costos, rutas y tiempos de procesado de la materia prima en cada centro de

trabajo se muestran en la figura. Con la meta de ganar dinero siempre presente, se determinar la mezcla de

productos ms rentable, siguiendo los cinco pasos de TOC.

1Adaptado de Luebbe y Finch (1992), con el amable permiso de Taylor & Francis.



3/8


Paso 1. Se identifican las restricciones del sistema.Para identificar las restricciones del sistema, se evala la carga semanal en cada mquina(vea la tabla siguiente), Y se genera el perfil de recursos de capacidad. El cuello de botellaevidente es el centro de trabajo B. Para satisfacer la demanda del mercado de P y Q,debera tener 25% de capacidad adicional.

RecursoMinutos por semana

Carga del procesopor semana

Tiempodisponiblepor semana

Porcentajede carga porsemana

P Q

A 1500 500 2000 2400 83B 1500 1300 3000 2400 125C 1500 250 1750 2400 73D 1000 250 1250 2400 52

Producto P QPrecio de venta (dlares) 90 100Costo de materiales (dlares) 45 40Contribucin (dlares) 45 60Tiempo (recurso B en minutos) 15 30Dlares por minuto de restriccin 3 2



4/8


La programacin lineal tambin se puede usar para demostrar que B es el cuello debotella. Con la meta de ganar dinero en mente, se usa maximizacin de la ganancia comola funcin objetivo de PL. La contribucin, dada en la tabla anterior, se usar pararepresentar la ganancia por unidad.

La funcin objetivo es maximizar (45P + 60Q). Las restricciones son las capacidades delas cuatro mquinas y la demanda de mercado para cada producto. La formulacincompleta de PL es:

Maximizar (45P + 60Q)sujeta a

15P + 10Q + S1 = 2400 (recurso A)15P + 30Q + S2 = 2400 (recurso B)15P + 5Q + S3 = 2400 (recurso C)

10P + 5Q + S4 = 2400 (recurso D)

P + S5 = 100 (demanda de P)Q + S6 = 50 (demanda de Q)

P,Q,Si O donde las Si son las variables de holgura.

La solucin lleva a P= 100, Q=30, S. = 600, S2=0, S3 =750, S4 = 1250, S5=O y S6 =20.

El valor S2 = O indica que el recurso B es una restriccin limitante o el cuello de botella.Ss = O significa que se satisface la demanda del mercado para el producto P. S 6 = 20dice que, debido al cuello de botella, la demanda del mercado para el producto Q no secumple por 20 unidades.

Paso 2. Se decide cunto explotar las restricciones del sistema.

TOC se basa en la premisa de que el desempeo de un sistema se determina por susrestricciones. Se centra en la maximizacin del uso de las restricciones en relacin con lameta (es decir, obtener dinero).

Explotar B significa maximizar el rendimiento por unidad de B consumida. En la tabla 10-6se calcula la contribucin por minuto restringido que da $3.00 para P y $2.00 para Q. Esms rentable producir todo lo que sea posible de P (esto es, 1 00 unidades) antes deproducir Q.

Las 100 unidades P consumen 1500 minutos restringidos, y dejan 900 minutos para Q, locual es equivalente a 30 unidades de Q. Se puede observar que, en este caso, la regla deexplotar la restriccin da la misma solucin que el modelo de programacin lineal.

Paso 3. Se supedita todo lo dems al paso 2.



5/8


Este paso se realiza con la intencin de asegurar que explotar la restriccin sea una guapara las dems decisiones: compra de materia prima, programacin de centros de trabajo,etctera.

Se quiere mantener la restriccin ocupada y, al mismo tiempo, conservar un "buen valor"para las medidas operacionales mencionadas. La tcnica TOC usada para explotar la

restriccin es tambor-amortiguador-cuerda (TAC), que se estudiar ms adelante.

Paso 4. Se elevan las restricciones del sistema.

Todo el esfuerzo que se hace en este paso est encaminado a lograr un mejordesempeo de la restriccin respecto a la meta: reduccin de tiempo de preparacin,mantenimiento preventivo, etctera, por mencionar algunas posibilidades. Un enfoquedistinto es mover, si se puede, los trabajos con la menor ganancia por minuto restringidofuera del cuello de botella a otras mquinas. As, en el ejemplo, si la demanda delproducto P pudiera incrementarse a 150 unidades por semana, una forma de manejar lademanda adicional sera cambiar el producto Q a otros recursos. El producto Q tiene una

ganancia menor por minuto de restriccin. Al cambiar el trabajo de un recurso restringido auno no restringido, aumenta el rendimiento generado por el taller, con muy poco o sinincremento en los gastos de operacin.

Paso 5. Si se logra romper una restriccin, se va al paso 1.Suponga que la demanda del mercado para los productos P y Q aumenta a 132 y 66,respectivamente. Tambin, a travs de mejoras de ingeniera, los tiempos de procesadoen el recurso B se reducen a un tercio del valor original. Es sencillo verificar que el perfilde la capacidad es

Porcentaje de carga por semana

Recurso A 110Recurso B 55.0Recurso C 96.25Recurso D 68.75

El recurso A es ahora la restriccin, ya que la restriccin anterior (recurso B) se rompi. Elproceso regresa al paso l. Sin este paso, se puede continuar con la programacin de laproduccin como si la restriccin del sistema fuera todava el recurso B; esto dara fin alproceso de mejoras y la inercia se establecera en el sistema.

Tcnica TACTambor-amortiguador-cuerda (TAC) es una tcnica de control de produccin para implantar los pasos deexplotacin, supeditacin y elevacin de TOC. Si el sistema tiene un cuello de botella, ste se convierte enun punto de control natural. Su tasa de produccin controlan el del sistema. En otras palabras, el cuello debotella marca las pulsaciones que controlan el sistema, de ah el nombre de tambor para este punto decontrol.

La razn para usar el cuello de botella como punto de control es garantizar que las operaciones anterioresproduzcan lo suficiente para crear un inventario antes del cuello de botella, para que no quede hambriento.



6/8


Es congruente con la regla 6 de OPT: "los cuellos de botella gobiernan tanto la salida come el inventario enel sistema".

La caracterstica ms importante del TAC es que un lote de proceso no necesariamente es igual al lote detransferencia (regla 7). Se presentar una definicin precisa de ambos trminos:

Un lote de proceso es el nmero de unidades producidas entre dos preparaciones consecutivas. Un lote de

transferencia es el nmero de unidades transportadas entre dos estaciones de trabajo adyacentes. Enmuchos sistemas de manufactura, lotes de proceso y de transferencia son iguales.

El lote de transferencia se basa en la parte. El lote de proceso se basa en el proceso. Considere, porejemplo, una lnea de ensamble. Segn las definiciones anteriores, el lote del proceso es infinito y el lote detransferencia es uno!

La tcnica TAC es, en esencia, un sistema de retroalimentacin. La figura describe esta operacin. La lneade produccin mostrada en esa figura tiene una operacin cuello de botella (CB), con un amortiguadorcolocado antes. El propsito del amortiguador es proteger;::cuello de botella de fluctuaciones y variacionesen su tasa de alimentacin (es decir, explota la restriccin).

El tamao del amortiguador se mide en tiempo estndar, el tiempo requerido por el cuello de botella para

procesar todos los artculos que hay en el amortiguador. El amortiguador es'"..conectado con el punto dedespacho de la materia prima al principio de la lnea de produccin .:. travs del ciclo de retroalimentacinllamado cuerda.

Este ciclo de retroalimentacin comunica la produccin en el cuello de botella con el punto de despacho dela materia prima. El punto de despacho enva slo la cantidad determinada para mantener el inventario delamortiguador. El tamao sugerido del amortiguador es del tiempo de entrega total real del sistema. Enton-ces, si toma ocho horas recorrer del punto de despacho al final de la lnea, el tamao del amortiguador debeser de dos horas.

Si todo funciona como se plane, el ciclo de retroalimentacin determinar el ritmo de despacho, y el tamaodel amortiguador no cambiar. Sin embargo, si el tamao del amortiguador baja de este tamaorecomendado, debe tomarse una accin correctiva para acelerar la salida de material y establecer y corregir

la causa del retraso.

No existe una base terica para el tamao sugerido del amortiguador. La mejor manera de determinadoes mediante experimentacin. Se comienza con un nivel alto del amortiguador, se verifica el intervalo de lasvariaciones y se reduce si es posible.

Si el cuello de botella es en realidad un recurso restrictivo de la capacidad (RRC), TAC sugiere agregarun amortiguador de producto terminado al final de la lnea. Esto se muestra en la figura siguiente En estecaso el tambor es el mercado y hay otro ciclo de retroalimentacin para las RRC. El amortiguador de tiempoprotege la salida, y el inventario de producto terminado protege el mercado; cuando existe demanda, sedispondr de productos terminados. Aqu, el mercado es el tambor y la cuerda hacia el RRC establece el



7/8


ritmo de produccin.

La programacin TAC comienza por programar el cuello de botella (restriccin). Despus se programan lasoperaciones hacia atrs, desde el cuello de botella hasta el punto de despacho de la materia prima y, despus, haciaadelante hasta el envo. El programa hacia adelante proporciona estimaciones de las entregas de los clientes. EntoncesTAC se puede ver como una combinacin de jalar y empujar. El despacho de materiales est gobernado por jalar y deah en adelante es empujar.

Para concluir, la programacin TAC consta de cuatro pasos: identificacin de restricciones, programacin derestricciones, decisin sobre la restriccin de tamao de amortiguador y decisin sobre el tamao del amortiguador deenvo.

Mientras ms cuellos de botella se tengan en un sistema, ms difcil ser su programacin. La prctica hademostrado que, por lo general, no hay muchos cuellos de botella en la produccin real y en las lneas de ensamble.Una buena cifra aproximada es cinco o seis. Todava ms, estas restricciones muy rara vez interactan. Aun as,programar cinco restricciones (y el resto del sistema) es bastante esfuerzo. Ah es donde el sistema de software juegaun papel importante.

Programacin de cuellos de botella

Se sabe que el cuello de botella es importante; una mquina cuello de botella debe determinar el programapara toda la planta. Se presentar un mtodo para programacin de cuellos de botella.

Si es posible programar la mquina cuello de botella de manera efectiva, las otras mquinas se puedenajustar a este programa. Las mquinas posteriores al cuello de botella se programan hacia adelante, porejemplo, siguiendo las reglas de despacho. Las anteriores al cuello de botella se programan hacia atrsusando las fechas de entrega como en MRP.

Deteccin de la mquina cuello de botella

En la planta de manufactura, con frecuencia es sencillo encontrar la mquina cuello de botella; camine por laplanta y montones de trabajo en proceso estarn apilados antes del cuello de botella. Otro enfoque esestimar la carga de trabajo de todas las mquinas. Una simple estimacin es sumar los tiempos de



8/8


procesado de todos los trabajos en cada mquina para llegar al trabajo total realizado por la mquina. Aldividir entre el horizonte de programacin se obtiene un porcentaje. As, si la mquina 1 tiene 34 horas detrabajos para procesar en una semana de 40 horas, su carga de trabajo es (34/40) x 100= 85%. La mquinacon el mayor porcentaje de carga de trabajo ser, muy probablemente, el cuello de botella.

Programacin de la mquina cuello de botella

Denote la mquina cuello de botella por b, y sea j( b ) la operacin del trabajo i hecho en b. Se sr be que eltiempo de procesado del trabajo en las mquina b es Pj(b); Sea P; = Pij(b)' Tambin se debe tomar encuenta lo que ocurre con i antes y despus de la mquina b. Defina el tiempo de liberacin del cuello debotella para el trabajo i, r/ , como el tiempo en que el trabajo i llega a mquina b. ste es el tiempo en que selibera el trabajo i ms el tiempo que tarda en llegar "la mquina cuello de botella; esto incluye el procesado ylos tiempos de espera para las operaciones anteriores en las mquinas que estn antes. Inicialmente, sesupone que no hay esperas.

En la ecuacin se pueden incluir estimaciones de los tiempos de espera a partir de datos histncos o deresultados de modelos de colas. Tambin es necesario definir una fecha de entrega decuello de botella para el trabajo i,dt , que refleje cundo debe terminar la operacin en el cueUc de botella.Para completar el trabajo i en su fecha de entrega, debe estar terminado en el cuello de botella un tiempoantes de la fecha de entrega al menos igual a la suma de los tiempos de procesado en las operacionesposteriores.

Ahora se programa el cuello de botella como una sola mquina con tiempos de liberacin distintos de cero.ste es un problema NP-duro, por lo que se usa un heurstico de despacho (captulo 8). La regla de prioridaddepende de la medida de desempeo para el taller. Carlier (1982) presenta un algoritmo de ramificacin yacotamiento rpido que puede usarse si se necesitan soluciones mejores. Sea U el conjunto de trabajo noprogramados y t el tiempo actual. El procedimiento es

PasoO. Sea U = {l, 2,..., n}; P; = Plj(b);i= 1,2,. .., n,y t = mn1eU 'ib.

Paso l. Sea S = {i l'ib :5.t, i eU} los trabajos disponibles. Se programa el trabajo i* en b,donde i * tiene la mejor prioridad entre los trabajos de S.

Paso 2. Sea U +- U - {i*}.SiU = 0,sedetiene; todos los trabajos estn programados. De

otra manera, se hace t = mx{mn1eu 'ib, t+ p;.}y se va al paso 1.Existen varias reglas de prioridad que se pueden usar en este algoritmo. Si la medida es el lapso (CnWc)' seelige el trabajo disponible al que le falta ms trabajo, que es equivalente a TPL. Para el tiempo de flujo, seelige el trabajo al que le falta menos procesado. Para minimizar la tardanza mxima (T nWc ), se elige eltrabajo de cuello de botella con la fecha de entrega ms cercana. La prioridad de R&M (captulo 8) usando lafecha de entrega de cuello de botella y el tiempo de procesado que falta es una buena regla para la tardanzatotal.

El algoritmo produce un programa de trabajos en la mquina cuello de botella. ste se debe convertir en unprograma para todo el taller.


Documents

Admin is Trac Ion de Operaciones Teoria de Restricciones