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Preguntas Frecuentes (Procesos): Capacidad, Tiempo de Flujo, Tiempo de Ciclo

Para desarrollar un análisis cuantitativo de procesos productivos (proceso de transformación de insumos en productos o servicios) generalmente se hace referencia a indicadores de gestión que permiten evaluar el desempeño y eficiencia de dicho proceso en el tiempo. Algunos de los indicadores más utilizados son capacidad, tiempo de flujo y tiempo de ciclo. A continuación los definimos brevemente para luego aplicarlos a un ejemplo tipo:

  • Capacidad de un Proceso: corresponde a la tasa máxima de producción, es decir, cuántas unidades en un intervalo de tiempo un proceso (sistema) puede producir.

  • Tiempo de Flujo: es el tiempo de producción, es decir, es el tiempo mínimo total que una unidad se demora en pasar por el sistema.

  • Tiempo de Ciclo: es el tiempo promedio entre la producción de dos unidades consecutivas.

A continuación presentaremos un proceso de producción sencillo de fabricación de muebles.

Proceso Paralelo

Las siguientes preguntas frecuentes nos permitirán entender mejor los conceptos relacionados con los procesos productivos:

1. ¿Si se dobla la capacidad de la actividad cuello de botella entonces se doblará la capacidad del proceso?.

Falso. Esto no es cierto en todos los casos. En nuestro ejemplo la actividad cuello de botella es Pintar y su capacidad es de 10[u/hora] (recordar que la capacidad conjunto de las etapas Ensamblar es de 13,5[u/hora]). Si doblamos la capacidad de Pintar su nueva capacidad será ahora 20[u/hora] y ahora el cuello de botella es Pulir. La nueva capacidad del proceso es de 12[u/hora] lo que no es el doble de la capacidad original.

2. ¿En una hora de trabajo se producirán exactamente las unidades que indica la capacidad del proceso?.

Falso. De otra forma en la primera hora de trabajo no se alcanzan a producir las 10[u/hora] que indica la capacidad del proceso. ¿Por qué?. La razón es que la(s) primera(s) unidad(es) se demoran más que las unidades cuando el proceso se encuentra estabilizado. Por ejemplo, la primera unidad sale del sistema a los 19[min] (tiempo de flujo), la segunda unidad sale a los 26[min] (7 minutos después de la primera), la tercera, cuarta, quinta, etc, unidades salen cada 6[min] (tiempo de ciclo) lo que permite anticipar que las unidades que sigan saldrán en promedio cada 6[min]. La Carta Gantt a continuación permite visualizar el proceso en su primera hora donde queda de manifiesto que no se alcanzan a procesar en forma completa las 10 unidades.

Carta Gantt Proceso

3. ¿Cómo determinar entonces cuántas unidades completas se alcanzan a procesar en la primera hora de trabajo?.

Para ello utilizamos la siguiente fórmula:

T(N)=TF+(1/Cap)*(N-1)

En nuestro ejemplo: 60[min]=19[min]+6[min/u]*(N-1) ==> N=7,833[u] ~ 7[u]

Es decir, se alcanzan a producir en forma completa 7 unidades en la primera hora. Notar que esto no contradice la capacidad del proceso. Si tomamos un horizonte de tiempo más amplio (2 horas, 3 horas, etc) la cantidad de unidades que se puedan procesar en promedio en una hora convergerá a la capacidad del proceso que es de 10[u/hora]. El motivo de lo anterior es que cada vez el efecto de las primeras unidades (hasta la estabilización del proceso) es menor.

Regla de Johnson en la Programación de n Trabajos en 2 Máquinas

Una de las variantes de la Programación de Tareas es la asignación de 2 máquinas al procesamiento de n trabajos siguiendo un orden común. Una estrategia a aplicar es la Regla o Método de Johnson con el objetivo de minimizar el tiempo requerido para finalizar los n trabajos en el taller de trabajo (conocido también como makespan).

El Método de Johnson considera los siguientes pasos:

  1. Se anota el tiempo de operación de cada trabajo en ambas máquinas.
  2. Se elige el tiempo más breve.
  3. Si el tiempo breve es para la primera máquina, se hace el primer trabajo; si es para la segunda máquina, se hace el trabajo al último. En caso de empate (igualdad de tiempo) se hace el trabajo en la primera máquina.
  4. Repetir los pasos 2 y 3 con los restantes trabajos hasta completar la programación.

Ejemplo Método de Johnson

A continuación se presenta un ejemplo que considera 7 trabajos a programar en 2 máquinas. Para que un trabajo sea terminado debe pasar primero por la máquina A y luego por la máquina B. Nos interesa aplicar la Regla de Johnson para generar una asignación que tenga asociado el menor tiempo posible (en minutos) en procesar los 7 trabajos:

Tabla Regla de Johnson

Paso 1: Listo. Tiempos de procesamiento disponibles en la tabla.

Paso 2, 3 y 4: Se elige el tiempo más breve (Trabajo 4 Máquina B). Como el tiempo más breve es en la segunda máquina, el Trabajo 4 se hace al final. El siguiente tiempo más breve es en el Trabajo 7 Máquina A y se programa en primer lugar. Luego el Trabajo 6 y 1 tienen el tiempo más breve que sigue (10), sin embargo, dado el empate se hace el trabajo en la Máquina A y por tanto se programa el Trabajo 6 en segundo lugar. Ahora tomamos el Trabajo 1 y siendo su menor tiempo en la Máquina B se programa en penúltimo lugar. Sigue el Trabajo 2 el cual se programa en tercer lugar. Posteriormente el Trabajo 3 en antepenúltimo lugar y finalmente el Trabajo 5 en cuarto lugar.

La secuencia óptima luego de aplicar la Regla de Johnson sería: 7-6-2-5-3-1-4. Luego, para determinar el tiempo requerido para completar los 7 trabajos se puede construir una Carta Gantt que muestre dicha planificación. El tiempo requerido es de 119 minutos (makespan).

Carta Gantt Johnson

El software WINQSB entre sus distintas aplicaciones nos permite generar una programación de los trabajos siguiendo el Método de Johnson según se muestra en el siguiente tutorial: