PLANIFICACIÓN Y CONTROL DE LA CAPACIDAD

INTRODUCCIÓN

En términos generales se puede decir que, después de definir los requerimientos de la demanda futura, las siguientes etapas en el proceso de planeación de producción comprenden dos tareas fundamentales: la planeación de materiales y de capacidad. Estas dos actividades deben desarrollarse paralela y coordinadamente, con el propósito de lograr los mayores beneficios en el proceso de planeación. La planeación de la capacidad es el proceso mediante el cual se compara la capacidad necesaria contra la capacidad disponible, con el propósito de tomar decisiones a largo, mediano y corto plazo, que permitan enfrentar apropiadamente el futuro, adecuando la capacidad de acuerdo con los requerimientos.

En la planificación a largo plazo, las decisiones de capacidad van encaminadas a evaluar la necesidad de compra de maquinaria y equipos, expansión o contracción de las instalaciones o ampliación del catálogo de productos. A mediano plazo es necesario definir los niveles de la fuerza de trabajo, la contratación o despido de trabajadores, la utilización de horas extras o la subcontratación y los niveles de inventario, entre otras. Finalmente, en la planificación a corto plazo es necesario especificar los tiempos de carga de trabajo, fechas de inicio y terminación de trabajos y fechas de entrega del producto final a los clientes.

Las decisiones de capacidad que se tomen en los diferentes niveles del proceso de planificación, se encuentran relacionadas unas con otras, por lo que éstas afectarán positiva o negativamente todo el proceso de planeación de la producción, con sus respectivas consecuencias. Planear la producción con un exceso de capacidad, implicará para la empresa altos costos por tener capacidad ociosa (lo que se traduce en altos costos financieros) y un probable aumento en los niveles de inventarios en aquellas empresas con sistemas tradicionales de administración de la producción. Por otra parte planear la producción con insuficiente capacidad, conducirá a un aumento en el trabajo en proceso, lo que implica una disminución en el throughput 1, lo que finalmente se traduce en retrasos en las fechas de entrega (Hopp, 2001). El retraso en la fecha de entrega conduce a clientes insatisfechos y al deterioro de la imagen de la empresa, lo cual significa una disminución en la demanda futura.

Este capítulo se enfoca principalmente en la planificación de la capacidad a mediano y corto plazo. Inicialmente se estudiará el proceso jerárquico de la planeación de la capacidad, con el propósito de enmarcar dicho proceso dentro de las diferentes etapas del proceso de planeación de producción. Se profundiza 1 El througput es un término americano, y se puede definir como la tasa promedio de salida de un centro de trabajo, por unidad de tiempo.

sobre la forma de determinar la capacidad disponible y requerida, incluyendo los diferentes factores que afectan a cada una de ellas. Se plantea a manera de ejemplo el cálculo de la capacidad requerida, considerando tamaños de lote, tiempos de preparación y factor de defectos. Finalmente, se realizan algunos ejemplos de aplicación para la planificación y control de la capacidad.

2. PROCESO JERÁRQUICO DE PLANEACIÓN DE LA CAPACIDAD

Como se mencionó al inicio del capítulo, la capacidad debe planearse en las diferentes etapas que conforman el proceso de planeación de la producción, las cuales se encuentran estrechamente relacionadas unas con otras. La Figura 3-1 muestra la planeación de la capacidad relacionada con las diferentes etapas dentro del proceso de planeación de producción a mediano y corto plazo.

FIGURA 3-1. ETAPAS DE LA PLANEACIÓN DE LA CAPACIDAD

Inicialmente, mediante el proceso de planeación agregada se determina un plan de producción para familias de productos que comprende de 3 a 18 meses en el futuro, en donde se planean los recursos necesarios para satisfacer eficientemente los requerimientos de la demanda en el horizonte de planeación. Debido al carácter agregado del proceso, la planeación de la capacidad se realiza para la planta, una línea de producción o un departamento, y las decisiones que se toman en esta etapa están encaminadas a definir los niveles de producción, la fuerza de trabajo y el inventario.

La siguiente etapa del proceso es la definición del plan maestro de producción, que define para cada artículo final la cantidad a producir semanal o diariamente durante un período de tiempo que se extiende por lo general de 1 a 2 meses. En esta etapa del proceso, es necesario realizar una planeación aproximada de la capacidad, considerando solamente aquellos centros de trabajo críticos para elaborar los productos, de manera que se puede definir desde el punto de vista de la capacidad un plan factible de ser ejecutado.

El siguiente nivel es la planeación de los requerimientos de materiales, en donde se planea la fabricación y la compra de los componentes necesarios de cada uno de los artículos finales, en períodos semanales o diarios. La planeación de la capacidad se realiza para aquellos componentes fabricados, tomando todos los centros de trabajo que intervienen en la elaboración de dichos componentes. Nuevamente es necesario garantizar que un plan es factible de ser ejecutado, dado que se cuenta con la capacidad suficiente para hacerlo.

La última etapa del proceso consiste en realizar un programa de producción, donde se define, para cada una de las operaciones necesarias para fabricar productos finales o componentes, las fechas de inicio y terminación (en horas o días), el cual puede ser detallado por centros de trabajo, máquinas y operarios. En esta etapa es necesario hacer un control de entradas y salidas, con el propósito de monitorear el cumplimiento de plan (en cuanto a cantidades y fechas) y realizar los ajustes necesarios para su efectivo cumplimiento. Aunque este texto no cubre en detalle el tema de la programación de producción, en este capítulo se explican algunos conceptos básicos sobre este proceso.

Los conceptos que se explican en este capítulo deben aplicarse en cada una de las etapas del proceso de planeación de la capacidad de acuerdo con el nivel de detalle a evaluar en cada uno de ellos, como son el tipo de ítem (familias, productos finales o componentes), sistema (planta, línea, departamento, centro de trabajo, máquina u operario) y horizonte de tiempo (meses, semanas, días u horas).

3. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DISPONIBLE La planeación de la capacidad es el proceso mediante el cual se compara la capacidad necesaria o requerida con la capacidad disponible, con el propósito de obtener información que permita a los responsables de los diferentes procesos de la planeación de producción, tomar las acciones pertinentes que garanticen el logro de los objetivos y metas definidas por la empresa. La anterior definición implica que para realizar el proceso de planeación de producción es necesario que tanto la capacidad requerida como la capacidad disponible sean medidas en las mismas unidades. Antes de enfrentarse al problema de seleccionar qué unidad de medida utilizar para realizar el proceso de planeación de la capacidad, es necesario definir qué es

capacidad de producción. La definición de capacidad de producción varía dependiendo si ésta es medida por la salida o por la entrada al sistema. En su forma más general, la capacidad de producción medida por el lado de la salida puede ser definida como la cantidad de producto o servicio que un sistema puede obtener durante cierto período de tiempo. Por su parte, la capacidad de producción medida por la entrada es la cantidad de tiempo que un sistema tiene disponible para producir durante un período de tiempo determinado.

La forma como se mida la capacidad y por consiguiente la determinación de la unidad de medida, dependerán en gran parte del tipo de proceso y configuración productiva de la empresa, así como de la cantidad y variedad de productos que se fabriquen. Así por ejemplo, en empresas enfocadas al producto, con configuraciones lineales o continuas, en donde se fabrican uno o pocos productos similares en elevados volúmenes, será más conveniente medir la capacidad por el lado de las salidas, utilizando una unidad de medida que represente el tipo de producto que la empresa fabrique (por ejemplo galones/mes, toneladas/semana, carros/día). Por otro lado, para empresas con un sistema productivo orientado al proceso, en donde la configuración productiva sea por lotes o a taller, en donde se fabrica una amplia gama de productos en volúmenes medios o bajos, es preferible utilizar una medida de capacidad por el lado de las entradas, que determine la cantidad de horas-hombre u horas-máquina disponibles para fabricar los diferentes tipos de productos.

Otro aspecto que debe tenerse en cuenta a la hora de definir la forma más adecuada de medir la capacidad, es la etapa de proceso de planeación de producción que se va a desarrollar, lo cual implica considerar el carácter agregado (familias de productos) o desagregado (artículos individuales) del tipo de ítem a evaluar, así como el nivel de detalle requerido en cada una de las etapas del proceso. Así por ejemplo, a planeación agregada se realiza para familias de productos y no requiere un nivel estricto de detalle. En esta etapa del proceso es necesario utilizar una unidad agregada de medida de la capacidad, la cual dependiendo del tipo de empresa y de los productos que fabrique puede ser medida por el lado de las salidas o de las entradas. Las restantes etapas del proceso de planeación se realizan para una gran cantidad de artículos individuales, donde se requiere un mayor nivel de detalle, por lo que en la mayoría de los casos es más conveniente medir la capacidad por el lado de las entradas.

Finalmente, es necesario garantizar que la unidad de medida seleccionada refleje la capacidad real del sistema que se desea evaluar (sea la planta, la línea de producción, el centro de trabajo, las máquinas o los operarios) y que permanezca inalterable durante la mayor cantidad de tiempo posible, sin necesidad de realizar continuamente revisiones y ajustes. Lo anterior hay que tenerlo muy presente, principalmente en aquellas empresas que realizan varios productos y que miden su capacidad por el lado de la salidas, ya que ésta varía de acuerdo con la composición de la demanda que tenga cada uno de ellos en un período de tiempo.

Por lo expuesto anteriormente, se puede concluir que para realizar la planeación de la capacidad a mediano y corto plazo, es más conveniente para efectos de comparación, realizar la medición de la capacidad por el lado de las entradas, ya que de esta manera se logra el nivel de detalle requerido y una mayor confiabilidad y exactitud en los resultados.

4. FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDAD DISPONIBLE

Existen una serie de factores que deben ser considerados a la hora de realizar un adecuado proceso de planeación de la capacidad. La utilización y la eficiencia son los dos principales factores que determinan la capacidad disponible de cualquier sistema. A continuación se explica en detalle cada uno de ellos.

4.1 FACTOR DE UTILIZACIÓN

No todo el tiempo de una jornada de trabajo es dedicado a la producción, debido, entre otras razones al mantenimiento de las máquinas y a que los trabajadores tienen períodos de descanso. El factor de utilización (U) está relacionado entonces, con el tiempo que puede utilizado en labores de producción dentro de la jornada de trabajo. Matemáticamente, el factor de utilización se calcula mediante la relación que existe entre el tiempo productivo disponible y el tiempo real disponible, es decir

En donde TRD = Tiempo Real Disponible. Representa la cantidad tal de horas de la jornada laboral, de 8 horas al día, cuando se trabajan días a la semana. En aquellas empresas que trabajan 5 días a la semana, la jornada laboral por lo general es de 9,5 horas al día. En este valor también se deben considerar el número de turnos y las horas extras, que afectan el número total de horas reales disponibles al día. Es decisión de quien planea dividir o no el tiempo real disponible en tiempo real disponible en horario normal y en horario extra.

TPD = Tiempo Productivo Disponible. Cantidad del tiempo real disponible que puede utilizarse en labores de producción. Se calcula restando el tiempo no productivo al tiempo real disponible.

TNP = Tiempo No Productivo. Es todo el tiempo dedicado dentro de la jornada laboral a otras actividades diferentes a la producción.

Suponga por ejemplo un centro de trabajo cuya jornada laboral es de 8 horas por día y se pierden 0,9 horas al día en actividades distintas a Ia producción. En este caso el factor de utilización es:

u= TPD TRD

u= TRD-TNP TRD

U = 8-0,9 8

U = 0,8875

Es decir, que el 88,75% del tiempo real (es decir 7,1 horas) puede ser dedicado a labores de producción2.

El mayor problema con el cálculo del factor de utilización, es determinar el tiempo no productivo. Debido a que las actividades no productivas se presentan en distintos períodos de tiempo y tienen diferentes características, es necesario dividirlas en tres categorías: actividades diarias, periódicas y aleatorias.

ACTIVIDADES DIARIAS: son todas aquellas actividades que siempre se realizan durante la jornada de trabajo, que tienen una duración fija, tales como los descansos, el almuerzo y las pausas activas, entre otras. Se encuentran también en esta categoría la actividades de aseo diario a los equipos (como sucede en las empresas que fabrican alimentos y bebidas) y las actividades de mantenimiento preventivo que realizan los trabajadores a las máquinas diariamente.

ACTIVIDADES PERIÓDICAS: son aquellas que se realizan durante la jornada de trabajo pero cada cierto número de días, con una frecuencia fija y con una duración conocida. Este es el caso de mantenimientos programados, programas de capacitación o jornadas de salud, las cuales pueden realizarse semanal o mensualmente. Para poder calcular apropiadamente el factor de utilización, es necesario convertir el tiempo que toman estas actividades periódicas, en un tiempo diario equivalente. Esto se logra calculando el tiempo de cada actividad periódica y dividiéndolo entre el número de días, según sea el caso. Considere por ejemplo una empresa que realiza un mantenimiento general programado todos los viernes, el cual se hace en las dos últimas horas de la jornada laboral. Suponiendo que la empresa trabaja 5 días a la semana, se obtendría un tiempo diario equivalentes de 0,4 horas/día o 24 minutos/día (es decir 2 horas/día).

ACTIVIDADES y EVENTOS ALEATORIOS: son aquellas actividades y even-tos que se llevan a cabo o suceden durante la jornada de trabajo, pero que no se tiene certeza sobre frecuencias y duraciones. En este tipo de actividades y eventos se encuentran entre otros los fallos y paros de máquina y los mantenimientos correctivos, los cuales presentan frecuencias y tiempos variables. En este caso es necesario llevar registros históricos de las diferentes actividades y eventos, para poder establecer a cada uno una frecuencia y un tiempo promedio. Nuevamente es necesario convertir el tiempo promedio de las actividades y eventos aleatorios en tiempos diarios equivalentes, de

2 No debe confundirse con el término tasa de utilización, el cual define el porcentaje del tiempo productivo realmente empleado o que el recurso fue utilizado en labores de producción

acuerdo con la frecuencia promedio obtenida. Así por ejemplo una empresa, de acuerdo con sus registros históricos, ha podido determinar que en las últimas 25 semanas las máquinas de un centro de trabajo han fallado en promedio 1 vez por semana y Ia duración de cada paro ha sido de 45 minutos en promedio, por lo que el tiempo diario equivalente sería 0,15 horas/día o 9 minutos/semana, considerando 5 días de trabajo por semana.

El tiempo no productivo total se obtiene sumando el tiempo de todas las actividades diarias, con los tiempos de las actividades periódicas y aleatorias, convertidas en tiempos diarios equivalentes. El tiempo no productivo calculado de la anterior forma, permitirá obtener un valor constante del factor de utilización del sistema que se está analizando' no tendrá que ser revisado continuamente, mejorando considerablemente el cálculo de la capacidad disponible.

4.2 FACTOR DE EFICIENCIA

De acuerdo con el diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, eficiencia es la "aptitud, competencia, eficacia en el cargo que se ocupa o trabajo que se desempeña" y eficacia es la "virtud y capacidad para obrar o para conseguir un resultado determinado". Utilizando estas definiciones se puede decir entonces que en producción, la eficiencia está relacionada con la capacidad que tiene un sistema (trabajador, máquina, centro de trabajo o planta) de obtener un tiempo de producción o una capacidad de producción esperada.

El tiempo empleado por un trabajador o por un grupo de trabajadores para realizar una misma actividad varía, ya que éste depende de las habilidades, destrezas y conocimientos que cada uno posea. Algo similar sucede con las máquinas y equipos, en donde el tiempo empleado para realizar una misma actividad o el volumen de producción, varía dependiendo de sus características (tipo de tecnología, antigüedad de las máquinas o equipos, etc.). En cualquiera de las dos situaciones, si se compara el tiempo esperado contra el tiempo real, o las unidades reales contra las unidades esperadas, se obtiene un valor diferente de eficiencia. Considere por ejemplo que se ha definido que el tiempo esperado (o normal) para realizar un proceso es de 12 minutos, pero un trabajador lo realiza en 10 minutos, se puede decir entonces que el trabajador tiene una eficiencia de 12/10 = 120%. Ahora suponga que se espera que una máquina produzca 100 unidades por hora, pero solamente produjo 90 unidades. En este caso se dice que la máquina tiene una eficiencia del 90% (esto es 90/100).

Para calcular adecuadamente el factor de eficiencia de un sistema, es necesario determinar el valor esperado, ya sea del tiempo o del volumen de producción. Para ello se utiliza el tiempo estándar, el cual define el valor del tiempo esperado requerido para realizar una actividad, y que supone valores de eficiencia y utilización del 100%. El cálculo del tiempo estándar se estudiará en detalle más adelante en este capítulo.

Para poder comparar la capacidad, es necesario convertir el tiempo productivo disponible en tiempo estándar disponible. El factor de eficiencia se puede calcular como la relación que existe entre el tiempo estándar y el tiempo productivo, esto es:

E=TED TPD

Despejando el término TPD de la expresión para calcular el factor de utilización y reemplazándola en la anterior ecuación, se tiene que:

E= TED TRDxU

Finalmente, despejando TED de la anterior expresión, se tiene que:

TED=TRDxUxE

Donde TED es el Tiempo Estándar Disponible. Este valor representa el tiempo disponible (medido en horas estándar) de jornada laboral, con los valores respectivos de los factores de utilización y eficiencia del sistema utilizado. Considere por ejemplo un centro de trabajo compuesto por tres máquinas, que opera 2 turnos por día, 8 horas por turno, 6 días a la semana, con un factor de utilización de 0,90 y un factor de eficiencia de 0.95. El tiempo disponible, medido en horas estándar es:

TED = 3 máquinas x 2turnosIdía x 8horas/máquina -turno x6dias/semana x 0,90x 0,95 TED = 246,24 horas - estándarlsemana

Es decir, que de las 288 horas reales disponibles a la semana en el centro de trabajo, sólo 259,2 horas pueden dedicarse a labores de producción (es decir, 28,8 horas se pierden en actividades distintas a la producción). Por otra parte, debido a que hay pérdidas por eficiencia en el centro de trabajo (que para este caso corresponden a 12,96 horas de las 259,2 horas productivas disponibles), la cantidad de horas total disponibles para efectos de planeación es de 246,24 horas-estándar/semana.

Es claro entonces que en una empresa, ni todo el tiempo de la jornada de trabajo es dedicado a labores de producción, ni todos los recursos pueden realizar la producción en los mismos tiempos. La utilización y eficiencia son los factores que evidencian estos hechos, por lo que hay que considerados con el fin de realizar un proceso real de planeación de la capacidad.

5. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD REQUERIDA

Una vez definida la capacidad disponible, es necesario determinar la capacidad requerida o necesaria, con el fin de realizar una comparación entre ellas y obtener información que permita tomar las decisiones concernientes según la etapa del proceso de planeación de producción. A nivel de planeación de la capacidad, la capacidad requerida o necesaria se denomina tiempo de carga, el cual es la cantidad de tiempo estimado que requiere un centro de trabajo para procesar un lote de producción de un trabajo.

Como se mencionó anteriormente, entre los propósitos del proceso de planeación de la capacidad en las etapas de planeación agregada, planeación maestra de producción y planeación de los requerimientos de materiales se encuentran, definir planes de producción y su factibilidad, así como realizar los ajustes necesarios a los planes no factibles de manera que sean viables. Por su parte, en la programación detallada, se planean los recursos necesarios con sus correspondientes tiempos de carga, las fechas estimadas de inicio y terminación de las operaciones, así como las posibles fechas de entrega y volúmenes de producción.

Es claro que el proceso de planificación de la capacidad varía dependiendo de la etapa que se esté desarrollando del proceso de planeación de producción, pero existen aspectos comunes a todas ellas, por lo que resulta adecuado estudiados desde ahora. Por una parte, en todos los procesos de planificación es necesario estimar los tiempos de carga de los recursos involucrados en la fabricación ya sean de familias, artículos individuales y/o componentes, los cuales dependen a su vez de la ruta y las operaciones involucradas en el proceso de fabricación.

Debido a que la terminología empleada en manufactura tanto a nivel académico como industrial no se encuentra totalmente estandarizada, es necesario antes de todo definir los diferentes términos que se utilizarán en esta sección, con el fin de unificar criterios, para que el lector pueda entender y aplicar apropiadamente los conceptos aquí tratados. Igualmente es necesario advertir que otros autores utilizan los mismos términos con un significado diferente u otros términos en lugar de los propuestos.

5.1. TERMINOLOGÍA y DEFINICIONES

CENTRO DE TRABAJO: en los sistemas productivos enfocados al proceso, es el conjunto de una o más máquinas o estaciones manuales que se encuentran organizadas físicamente en un mismo lugar (conocido también como departamento), las cuales realizan básicamente las mismas operaciones. Algunos ejemplos son un centro de trabajo de torneado, compuesto por tornos convencionales y CNC, un centro de trabajo de pintura, compuesto por una sola

cabina o un centro de trabajo de ensamble de una empresa que fabrica bicicletas, compuesto por 5 trabajadores. En un sistema enfocado al producto, un centro de trabajo es una máquina o una estación manual dedicada a una línea específica de producción. En este caso, los centros de trabajo están dispuestos linealmente, dedicados a fabricar una familia de productos (por ejemplo una máquina inyectora dedicada exclusivamente a una línea específica). Los términos estación de trabajo, estación y centro de procesamiento, son sinónimos de centro de trabajo.

RUTA DE FABRICACIÓN: describe el orden en que deben ser procesadas las diferentes partes para obtener un trabajo. Esta también puede ser definida como la secuencia de operaciones que realizan los diferentes centros de trabajo para obtener un trabajo. Los términos ruta de operaciones, ruta de proceso o secuencia de operaciones, son utilizados también como sinónimos de ruta de fabricación.

TAREA: también es conocida como elemento. Es cada una de las actividades que deben ser desarrolladas para lograr obtener un producto final o componente. Una tarea puede ser cortar una lámina o ajustar una máquina.

OPERACIÓN: conjunto de una o más tareas que son desarrolladas en un centro de trabajo, con el propósito de obtener un producto final o un componente. Por ejemplo en un centro de trabajo se puede realizar la operación de corte y lijado, que está compuesta por dos tareas: corte y lijado.

TRABAJO: es un producto final o un componente. Un trabajo está conformado por un conjunto de operaciones que se realizan en secuencia. También es utilizado el término ítem para describir un trabajo.

(Planeación de la producción de Carlos Alberto Castro Z.)