Optimización de la Producción: Secuenciación, Programación y Gestión de la Cadena de Suministro

Conceptos Clave en la Programación y Control de la Producción

Notación y Definiciones

La programación de la producción se basa en una serie de conceptos y notaciones estándar. A continuación, se presentan algunas de las más relevantes:

• A(nº TRAB/DISTRIBUCIÓN LLEGADA)/B(Nª MÁQUINAS)/C(EXTENSIÓN: máquina única, taller de flujo)/D(criterio eficiencia): Notación general para describir problemas de programación.
• C_i (Tiempo de finalización): Instante en el que finaliza el trabajo i.
• C_max (Fecha máxima de finalización): Tiempo máximo de finalización de todos los trabajos. En un sistema monomáquina, es siempre el mismo.
• C_max optimizado: En un taller de flujo, se puede optimizar mediante el algoritmo de Johnson. En problemas de secuenciación, la regla utilizada no afecta a la optimización de C_max.
• C_med (Finalización media): Tiempo medio de finalización de los trabajos. En sistemas monomáquina, se optimiza con la regla SOT (Shortest Operating Time).
• d₂ = 12: Fecha de entrega del trabajo 2.
• E_max (Adelanto máximo): Máximo adelanto de un trabajo respecto a su fecha de entrega.
• F_i (Tiempo de flujo del trabajo): Tiempo que el trabajo i permanece en el taller.
• F_j (Disponibilidad de la máquina j): Instante en el que la máquina j está disponible.
• F_p,i (Instante más temprano): Momento más temprano en el que se puede comenzar una operación.
• i = 3: Referencia al trabajo 3.
• h(2,3) = 4: La operación 4 del trabajo 2 se realiza en la máquina 3.
• L_max (Tardanza máxima): Máxima tardanza de un trabajo respecto a su fecha de entrega. SOT la optimiza en sistemas monomáquina.
• p_2,1,3 = 12: Tiempo de proceso de la operación 2 del trabajo 1 en la máquina 3.
• p_i,j1=p_i/R_j: En máquinas paralelas uniformes, el tiempo de proceso es proporcional a la velocidad de la máquina.
• r_p,i: Instante en que se puede empezar el trabajo i en una máquina.
• R_i (Fecha de entrega): Fecha de entrega del trabajo i.
• T_max (Retraso máximo): Máximo retraso de un trabajo. Se optimiza ordenando los trabajos de menor a mayor fecha de entrega.
• U_j (Utilización): Porcentaje de tiempo que la máquina j está en uso.
• W₂ = 4: Importancia relativa (peso) del trabajo 2.
• W_i: Tiempo de espera del trabajo i.

Planificación y Control de la Producción

Métodos de Verificación del Plan Maestro de Producción (PMP)

• RCCP (Planificación Aproximada de la Capacidad): Proporciona una estimación de la capacidad necesaria.
• PAP (Planificación de Recursos): Planifica los recursos necesarios para la producción.
• MRP (Planificación de las Necesidades de Capacidad): Planifica las necesidades de capacidad a partir de la demanda.

Características del PMP

• Suele tener una parte firme (comprometida) y una parte congelada (no modificable).
• Su objetivo principal es evitar retrasos en el servicio.
• Es factible a partir de un Plan Agregado previo, incorporando los pedidos en curso o recepciones programadas.
• La empresa conoce la cantidad de productos a producir.
• En el periodo congelado, no se admiten cambios en el PMP.

Planificación Aproximada de la Capacidad (RCCP)

• Las listas de capacidad no periodifican la carga calculada para cada producto.
• Se utilizan perfiles de recurso, que desagregan temporalmente las necesidades de horas.
• Se emplean listas de capacidad y recursos globales.

Programación de la Producción y Secuenciación de Lotes

• El objetivo principal es cumplir con las fechas establecidas en el plan maestro.

Diferencias entre CRP y RCCP

El CRP (Capacity Requirements Planning) se diferencia del RCCP en los siguientes aspectos:

1. Incluye un desglose temporal.
2. Tiene en cuenta la capacidad de producción almacenada.
3. Permite calcular solo la capacidad restante necesaria.

Requisitos del MRP (Material Requirements Planning)

• Registro completo y correcto de las operaciones.
• Lista de materiales precisa.
• Registro de inventario con una precisión del 99%.
• Cantidades a fabricar de los componentes.
• Fechas de lanzamiento y entrega.
• Cantidades a comprar.

Logística

• Logística de aprovisionamiento: Flujo de materiales desde los proveedores hasta el cliente interno.
• Logística de distribución: Flujo de materiales e información desde la última máquina hasta el cliente final.

Métodos de Secuenciación y Reglas de Prioridad

• Método de los índices: Asignación en talleres con máquinas en paralelo.
• N! secuencias: Número de secuencias posibles en un taller de flujo con el mismo orden de operaciones.
• N!^m secuencias: Número de secuencias posibles en un taller de flujo sin el mismo orden de operaciones.
• SOT (Shortest Operating Time): Ordena los trabajos de menor a mayor tiempo de procesamiento.
• SOT truncada: Ordena los trabajos de menor a mayor tiempo de procesamiento, pero da prioridad a los trabajos que han esperado un tiempo determinado.
• Nanot: Estudio que indica que SOT es mejor en el 90% de las simulaciones.
• EDD (Earliest Due Date): Ordena los trabajos de menor a mayor fecha de entrega. Optimiza L_max en sistemas monomáquina.
• MS (Minimum Slack): Ordena los trabajos de menor a mayor holgura estática.
• LSU (Least Setup): Prioriza los trabajos con menor tiempo de preparación.
• WINQ (Work In Next Queue): Da prioridad al trabajo que, tras procesarse, se dirige a la máquina con menor trabajo total.
• DS (Dynamic Slack): Prioriza los trabajos con menor holgura dinámica.
• LFJ (Least Flexible Job): Prioriza los trabajos con menos alternativas de procesado.
• Regla de Palmer: Heurística para mejorar C_max.
• Regla NEH: Más costosa de aplicar que la regla de Palmer.
• Algoritmo de Johnson: Para Job Shop de 2 máquinas (M=2), siempre optimiza la fecha de fin del último trabajo.

Tipos de Talleres

• Job Shop de 2 máquinas: No importa el orden de la secuencia.
• Flow Shop con permutación: Los trabajos pasan en el mismo orden por todas las máquinas.
• Flow Shop: Busca finalizar todos los trabajos rápidamente, optimizando C_max. No importa el orden de secuenciación. Los trabajos que pasan por ambas máquinas se ordenan de mayor a menor duración de proceso.

Otros Conceptos

• Heurística: Método para encontrar una solución aproximada a un problema.
• Abastecimiento (unifuente o bifuente): La calidad es más constante en el abastecimiento unifuente.
• 2PL (Third-Party Logistics): Proveedor que se encarga del transporte y almacenamiento de mercancías.
• 4PL (Fourth-Party Logistics): Proveedor que administra la logística y la cadena de suministro.
• Make to Stock: Producción para inventario (ej: cerveza, hierro).
• Engineer to Order: Producción bajo pedido específico (ej: imprenta, productos de lujo).
• Assemble to Order: Ensamblaje bajo pedido (ej: coches, televisores, comida rápida).
• Lista modular: Lista de materiales para productos estándar.
• Lead Time: Incluye tareas administrativas, gestión de orden, tiempo de proceso, preparación de máquinas y transporte al siguiente centro.
• Estudio de reglas Nanot: La regla utilizada influye más que la configuración del taller.
• Heurísticas de lanzamiento: Se aplican en cualquier configuración.
• Algoritmos basados en técnicas de lanzamiento: Permiten comparar diferentes reglas.
• Solapamiento: Enviar las piezas a la siguiente operación antes de que el lote completo termine la operación anterior.
• Asignación: Elegir el recurso que procesará una orden de fabricación.
• División de operaciones: Envía el lote a dos máquinas diferentes.
• División del lote: Trocea la orden.
• Carga: Asignación de las órdenes de fabricación (OF) a las máquinas.
• Temporización: Determina el comienzo y el fin de la operación.
• Secuenciación: Conecta el sistema físico con el de gestión, estableciendo el orden de las OF en los diferentes recursos.
• Permutación: Orden de las órdenes de fabricación.
• Diagrama de Gantt: Representación gráfica que muestra la fecha de inicio y fin de la fabricación.

Caso Específico: n/2/F/C_max

En un problema con n trabajos, 2 máquinas, flujo de taller (F) y el objetivo de minimizar C_max, es imposible encontrar una secuencia con un C_max menor que el obtenido con el algoritmo de Johnson.