diagrama de flujo Archivos - Gestión de Operaciones

Caso Kristen’s Cookies Company (Análisis y Resolución)

Un caso de estudio frecuentemente utilizado a nivel académico para presentar los principales resultados asociados a los Procesos Productivos se denomina por Kristen’s Cookies Company. El caso representa la situación a la que se enfrentan 2 socios en el negocio de elaborar galletas artesanales en un esquema bajo pedido, es decir, donde los productos se caracterizan por adaptarse a las necesidades particulares de cada cliente.

En este contexto al final de este artículo se incluye el archivo con la lectura del caso para su descarga el cual consta de 3 hojas (en español). Se recomienda fuertemente su lectura previa, de modo de favorecer la comprensión de los conceptos que presentaremos a continuación.

En primer lugar el lector podrá observar que si bien en el caso Kristen’s Cookies Company se hace una descripción detallada del proceso productivo de producción de galletas, no sé incluye explícitamente lo que conocemos como un Diagrama de Flujo de Proceso. Su elaboración es un paso vital previo para el análisis cuantitativo del desempeño del proceso. Con este objetivo a continuación se presenta una tabla resumen de las principales actividades vinculadas al proceso de producción de galletas artesanales.

En la tabla anterior se identifican las distintas etapas del proceso de transformación (tareas o actividades), las entradas o lo que da origen al inicio de cada una de las actividades, la salida o resultado esperado una vez concluida la actividad y los recursos productivos necesarios para llevar a cabo la actividad.

Por ejemplo para la etapa que hemos llamado «Lavar y mezclar la masa, «spoon» en las bandejas» se requiere disponer de los ingredientes y la emisión de un pedido para iniciar su atención. Los recursos que participan de dicha actividad son Kristen (mano de obra), una batidora, una cuchara y una bandeja donde pasar la masa cruda en forma de galletas (en condiciones reales por supuesto esto puede considerar más aspectos pero para fines de simplificación consideramos que esos son los recursos relevantes).

De este modo una vez recopilada la información del proceso, estamos en condiciones de elaborar un Diagrama de Flujo de Proceso como el que se presenta a continuación:

En lo que sigue y para efectos del análisis asumiremos que el proceso productivo comienza en la etapa «Lavar y mezclar la masa, «spoon» en las bandejas» que si bien requiere que la emisión de pedido haya sido realizada previamente como esta actividad tiene un tiempo de cero minutos se asume despreciable.

Dicho esto a continuación analizaremos distintas preguntas de interés para este caso. Notar que no necesariamente se aborda aquellas interrogantes propuestas en la lectura, pero que de todos modos consideramos es útil su comprensión.

Pregunta N°1: Use una Carta Gantt para determinar el monto de tiempo que toma terminar tres ordenes de 1 docena (asuma clientes e ingredientes distintos). ¿Cuál es la capacidad del sistema?.

Es importante considerar el registro de los recursos productivos que son compartidos por más de una actividad. En este caso, el socio o amigo de Kristen y las bandejas son compartidas. En este sentido asumiremos que se dispone de un número suficientemente grande de bandejas, de modo que este recurso no sea un limitante para la atención de pedidos.

De este modo la Carta Gantt que representa la producción de 3 docenas de galletas para clientes distintos es: (por ejemplo, con color azul se representa al cliente A que pide una docena de galletas de avena; con color verde al cliente B que pide una docena de galletas de chocolate y con color rojo al cliente C que pide una docena de galletas de zanahoria).

En el caso del primer pedido de una docena de galletas, se requieren 8 minutos para concluir la etapa de la mezcla & spoon (6 minutos en mezclar los ingredientes y 2 minutos para pasar la masa cruda a una bandeja). Luego se pasa a la etapa de cocina (horno) donde se necesitan 10 minutos (el primer minuto para hacer un breve setup, por ejemplo, calibrar la temperatura y un reloj de control). Una vez horneadas las galletas se retiran éstas del horno (que puede hornear de una docena a la vez) y se dejan enfriar en su bandeja por 5 minutos en un lugar habilitado para ello (asumiremos que disponemos de espacio ilimitado para enfriar galletas). A continuación una vez enfriadas las galletas, éstas se empacan, lo cual requiere dos minutos, para finalmente hacer la entrega al cliente y recibir el pago que se asume requiere sólo un minuto.

Notar adicionalmente que llevamos registro del tiempo que tanto Kristen como su socio o amigo destinan para la elaboración de galletas. Por ejemplo, para atender los 3 primeros pedidos de una docena cada uno (asumiendo clientes distintos e ingredientes distintos) Kristen dedica los primeros 24 minutos de trabajo (8[min]*3). En cambio el amigo trabaja (en el orden que aparece en la Carta Gantt de izquierda a derecha): 1 minuto en el setup del horno de la primera docena, 1 minuto en el setup del horno de la segunda docena, 2 minutos para el empaque de la primera docena, 1 minuto para el pago de la primera docena, 1 minuto para el setup del horno de la tercera docena, 2 minutos para el empaque de la segunda docena, 1 minuto para el pago de la segunda docena, 2 minutos para el empaque de la tercera docena y 1 minuto para el pago de la tercera docena.

Considerando lo anterior se verifica (entre otros aspectos) que un recurso compartido (por ejemplo el amigo de Kristen) no se asigna a más de una función al mismo tiempo.

A través del análisis de la Carta Gantt también se corrobora que el Tiempo de Flujo de la primera docena de galletas es 26 minutos (tiempo que transcurre desde que se comienza a trabajar en el pedido hasta que concluye el pago). También se observa que la segunda docena termina 10 minutos más tarde que la primera y la tercera docena termina 10 minutos más tarde que la segunda (el lector puede corroborar que este patrón se repite en el tiempo). Luego en promedio se produce una docena cada 10 minutos (equivalente al Tiempo de Ciclo del proceso) y en consecuencia la Capacidad del Proceso es de 6 docenas por hora (donde la etapa de Cocinar u Horno es el Cuello de Botella).

Pregunta N°2: Considere que el tiempo para enfriar galletas es insuficiente y se ha decido aumentar su tiempo a 15 minutos. Construya una Carta Gantt que represente 2 pedidos de una docena de clientes e ingredientes distintos. ¿Cuál es la capacidad del proceso ahora?.

La representación del escenario anterior es la siguiente:

Notar que si bien aumenta el Tiempo de Flujo del primer pedido en 10 minutos (ahora son 36 minutos), la Capacidad del Proceso NO cambia. Esto debido a que como se asume un número suficientemente grande de bandejas y espacio para dejar a enfriar, esta actividad no limita la capacidad del proceso productivo (es como si se pudiese enfriar infinitas docenas en paralelo).

No necesariamente la actividad que en términos individuales requiera mayor tiempo en un proceso será el cuello de botella.

En un futuro próximo continuaremos complementando este artículo incorporando otras preguntas relevantes para el análisis. Por el momento te invitamos a descargar el archivo con el caso Kristen’s Cookies Company a continuación.

[sociallocker]Kristens_cookie_company_Spanish[/sociallocker]

Cálculo de la Capacidad de Producción en un Proceso Flexible con una Carta Gantt

En el artículo Cómo calcular la Capacidad y el Tiempo de Ciclo de un Proceso con una Carta Gantt discutimos cómo obtener estos importantes indicadores de procesos con el apoyo gráfico y conceptual que representa la utilización de una Carta Gantt. En dicho caso la resolución del problema se vio facilitada al asumir que los recursos asociados a las distintas actividades o tareas eran independientes entre sí. En este contexto se asume que el trabajador que participa de una etapa del proceso lo hace de forma exclusiva en dicha etapa sin colaborar en otras.

Por el contrario, calcular la capacidad y tiempo de ciclo de un proceso flexible, es decir, aquel donde los recursos pueden estar asociados a más de una actividad, impone un reto de mayor dificultad. Una aproximación intuitiva en este caso es construir una Carta Gantt que muestre el detalle del proceso de producción para luego deducir el tiempo promedio de ciclo y la capacidad. El siguiente ejemplo da cuenta de esta situación:

En un hospital hay dos doctores (Pedro y Francisca) y un enfermero (Diego) dedicados al control de niño sano. Para controlar a un niño se deben seguir los siguientes pasos:

Toma de Datos: Se deben tomar los datos del paciente e ingresarlos al computador. Se deben actualizar algunos campos, revisar los antecedentes e imprimir una ficha. Esto toma 5 minutos y solo lo puede hacer Diego.
Toma de Muestras: Se debe tomar la presión, peso y una muestra de sangre del paciente. Esto toma 5 minutos y lo puede hacer un doctor o un enfermero.
Consulta: Se debe examinar al paciente y completar la ficha. Esto toma 10 minutos y lo debe hacer un doctor.

Francisca propone organizar el trabajo de forma flexible. Es decir, en este nuevo esquema, Diego toma los datos, cualquiera de los tres podría tomar muestras, y ella o Pedro podrían atender consultas. Francisca opina que de esta forma podría aumentarse la utilización del staff en relación a la alternativa donde Diego toma los datos y las muestras y los doctores se dedican exclusivamente a las consultas.

Para evaluar lo propuesto anteriormente se sugiere confeccionar una Carta Gantt que permita determinar el mayor número de niños que es posible terminar de atender durante la primera hora de trabajo. ¿Cuál es la capacidad del proceso? ¿Cuál es el tiempo promedio de ciclo?.

La Carta Gantt para el proceso descrito anteriormente es la siguiente:

Se puede observar que el tiempo de flujo del primer paciente (niño) es de 20 minutos (cuya toma de muestra y consulta es atendida por Pedro, aun cuando sería indistinto que esto sea realizado por Francisca). El segundo niño termina su atención al cabo de 25 minutos desde iniciadas las actividades y el tercer niño sale del sistema 5 minutos más tarde que el segundo niño (y así sucesivamente continua el análisis).

¿Cómo determinamos el tiempo promedio de ciclo?. Para ello nos interesa identificar un patrón de tiempo que explique la salida de una nueva atención. Para este propósito enumeraremos los minutos en los cuales terminan las atenciones (consulta) para los distintos niños (1, 2, 3, 4,…, 13): 20, 25, 30, 40, 45, 50, 60, 65, 70, 80, 85, 90, 100. Luego se evidencia un patrón en dicho comportamiento: el segundo niño termina 5 minutos más tarde que el primero y el tercer niño 5 minutos más tarde que el segundo, no obstante el cuarto niño se desocupa 10 minutos más tarde que el tercero (y así sucesivamente). En consecuencia se espera que en el largo plazo en un intervalo de 20 minutos se terminen de atender 3 niños (trabajando a máxima capacidad) por lo cual el tiempo promedio de ciclo tiende a 20[min]/3[niños]=6,666[min/niño].

Notar que esta situación resulta evidente cuando el número de pacientes tiende a un número grande (en teoría infinito) donde el tiempo promedio de ciclo va convergiendo a 6,666[min/niño]. El siguiente gráfico es una forma alternativa de representar la información de la tabla anterior donde se ha incorporado una linea de color rojo punteada que cruza el eje vertical (tiempo promedio de ciclo en [min/niño]) en 6,666.

¿Cuál es la capacidad máxima de producción?. Si el tiempo promedio de ciclo es de 6,666[min/niño] entonces la capacidad de producción es 1/6,666[niños/min]*60[min/hora]=9[niños/hora]. Notar que este resultado no contradice el hecho que durante la primera hora de trabajo sólo se han terminado de atender 7 niños.

Cálculo del Costo de Mano de Obra por unidad de Producto

Un aspecto clave en todo proceso productivo es estimar los costos asociados a la fabricación de los distintos productos el cual esta compuesto por una sumatoria de distintos costos asociados al abastecimiento de materias primas, energía, insumos y servicios generales, mano de obra, etc. En este contexto en el siguiente artículo discutiremos 2 enfoques para el cálculo del costo de mano de obra (trabajo) por unidad de producto el cual entrega resultados disimiles.

Ejemplo Cálculo del Costo de Mano de Obra por unidad de Producto

Consideremos un proceso simple de fabricación a inventario (make to stock) que consta de 3 etapas secuenciales según se detalla en el siguiente diagrama de procesos y donde en cada etapa trabaja un trabajador que recibe un salario de US$12 la hora.

La capacidad del proceso es de 4[unidades/hora] lo cual esta dado por la Etapa A (cuello de botella), un tiempo de ciclo promedio de 15[minutos/unidad] o equivalentemente 1/4[hora/unidad] y un tiempo de flujo de 30[min]. Una descripción de cómo obtener estos indicadores se puede consultar en el artículo Cálculo del Tiempo de Ciclo, Capacidad de Producción y Tiempo de Flujo de una Línea de Ensamble.

Un enfoque de cálculo para el costo de la mano de obra por unidad de producto es considerar el tiempo de flujo, es decir, el tiempo mínimo que una unidad de producto tarda en pasar por el sistema (etapas A, B y C). En este sentido si el costo de una hora de trabajo es de US$12, entonces 30[minutos] (o 1/2[hora]) cuesta US$12*0,5=US$6,0.

Una alternativa al procedimiento anterior es considerar la capacidad del proceso para prorratear los costos que se incurren cada hora por concepto del trabajo. De esta forma el costo unitario es 12*3[US$/hora]/4[unidades/hora]=9[US$/unidad].

Las diferencias en los resultados alcanzados para los 2 procedimientos se debe al tiempo ocioso o tiempo muerto. En efecto resulta ser un escenario más realista el considerar que se incurre en un costo de US$36 por cada hora (por concepto de salarios) independiente de la utilización de los trabajadores. La siguiente Carta Gantt da cuenta de esta situación donde se puede observar que en particular los trabajadores de las Etapas B y C tienen tiempos muertos de 5 y 10 minutos, respectivamente, por cada unidad de producto terminado. No obstante, al considerar la capacidad del proceso en el cálculo del costo de la mano de obra se asume que el sueldo por hora se paga a todo evento.

Cálculo del Tiempo de Ciclo, Capacidad de Producción y Tiempo de Flujo de una Línea de Ensamble

Calcular los indicadores básicos de desempeño de un proceso productivo como lo es el tiempo promedio de ciclo, la capacidad máxima de producción y el tiempo de flujo de una unidad de producto en un proceso con actividades que se realizan en forma simultanea, puede resultar ser un trabajo más complejo en comparación a un proceso que sólo considera un conjunto de actividades que se desarrolla de forma secuencial. En este contexto se presenta un ejemplo de una empresa construcción de robots que trabaja con 3 lineas de ensamble que arman el Software, Hardware y Piezas de Conexión respectivamente, para luego ser unidas en una última linea de 3 tareas (I, J y K). El siguiente diagrama muestra las tareas necesarias para la construcción de producto final y las capacidades de cada tarea medidas en [u/hr].

A continuación se presentan algunas preguntas típicas del análisis cuantitativo de procesos que nos ayudarán a comprender de mejor forma el cálculo de los indicadores anteriormente individualizados.

1. Analizar el proceso indicando el tiempo de flujo del proceso, el tiempo de ciclo promedio, la tarea que es cuello de botella y la capacidad total del proceso.

El tiempo de flujo es la suma de la linea más larga junto con la linea de producción común, es decir, 19,3[min] + 11,6[min] = 30,9[min] (aproximado). Notar que esto implica que ningún producto final podrá ser terminado en un tiempo menor a 30,9[min], esto es, el tiempo que pasa desde que se inicia su procesamiento hasta que termina su ejecución en la etapa K.

Adicionalmente las capacidades de las actividades individuales en $[u/hr]$ han sido transformadas a sus tiempos de ciclo asociados, por ejemplo, si la actividad A tiene una capacidad de $15[u/hr]$ esto implica que su tiempo de ciclo es $4[min/u]$ (también sería válido decir que el tiempo de ciclo es $\frac{1}{15}[hr/u]$ ). Finalmente es sencillo notar que el cuello de botella son las tareas B y D, siendo la capacidad del sistema de $12[u/hr]$ .

2. Si pudiera agregar alguna tarea en paralelo (sin importar qué tarea sea), ¿Cuál sería? ¿Cuál es el nuevo cuello de botella?.

Si se pudiera agregar otra actividad naturalmente la tendríamos que agregar al cuello de botella, en este caso a las actividades B o D. Con esto el tiempo de flujo no cambia. El siguiente diagrama muestra el caso de incorporar una actividad D adicional:

La capacidad del proceso se mantiene en $12[u/hr]$ debido a que se conserva el cuello de botella de las actividades B. Ahora si se pudiera al diagrama anterior agregar una actividad B adicional en paralelo, entonces la capacidad del proceso estaría dada por las actividades C y J ( $13[u/hr]$ ).

Cálculo del Cuello de Botella de un Proceso Productivo

El término «Cuello de Botella» de un proceso productivo se refiere a una actividad (o conjunto de actividades) que limita la capacidad de producción y en consecuencia el tiempo de ciclo del proceso. Es importante recordar que no necesariamente la actividad que requiere mayor tiempo para ser ejecutada en un proceso será el cuello de botella del mismo, tal cual fue analizado en el artículo Preguntas Frecuentes sobre Procesos: Capacidad, Tiempo de Flujo y Tiempo de Ciclo. En el siguiente artículo presentamos un ejemplo de un proceso productivo simple que nos ayudará a ilustrar el concepto de cuello de botella y cómo este puede ser modificado al incorporar variaciones en el proceso.

En la cafetería de la Universidad todas las mañanas se venden cafés y sándwich a pedido. Actualmente la dueña Soledad está analizando el proceso en su local. Para vender cafés y sándwich Soledad contrató a 5 alumnos: Matilde, Ignacia, Valentina, Lorenzo y Gustavo, para realizar las siguientes etapas en forma secuencial:

Matilde: Tomar orden (1 min/orden)
Ignacia: Juntar materiales (vaso de café e ingredientes sándwich) (2 min/orden)
Valentina: Preparar el café y cortar el pan (3 min/orden)
Lorenzo: Preparar sándwich (jamón/queso) (4 min/orden)
Gustavo: Preparar bandeja con servilletas, servicio y plato (1,5 min/orden)

Confeccione un Diagrama de Flujo, indique la capacidad de cada etapa y del sistema y también el tiempo promedio de ciclo del sistema.

Con el Diagrama de Flujo anterior se procede a calcular la capacidad de cada estación de trabajo en órdenes/hora u órdenes/minuto. La elección es arbitraria y en nuestro caso calcularemos la capacidad de cada etapa y del proceso como un todo en órdenes/hora según se muestra a continuación:

Preparar sándwich es el cuello de botella (Lorenzo) por tanto la capacidad del proceso es de 15 (órdenes/hora) o equivalentemente 1/4 (orden/min). El tiempo de ciclo promedio es de 4 (min/orden). En el artículo Cómo Calcular la Capacidad y el Tiempo de Ciclo de un Proceso con una Carta Gantt se detalla el procedimiento para obtener estos indicadores. En este contexto a continuación se puede apreciar que el tiempo promedio entre órdenes consecutivas (en operación estable) es de 4 min/orden.

Consideremos ahora la siguiente pregunta adicional: Soledad quiere aumentar la capacidad de la cafetería y decide contratar a Mauricio. Mauricio puede trabajar en paralelo con cualquiera de sus colegas, demorándose lo mismo que ellos (por ejemplo si trabaja con Matilde se demora 1 min para tomar orden). Con la contratación de Mauricio, Soledad afirma que se puede doblar la capacidad del sistema. ¿Ella está en lo correcto? Si está de acuerdo, explique porque. Si no diga cuál es el menor número de funcionarios con las mismas características de Mauricio que hay que contratar para doblar la capacidad del sistema.

Soledad no está en lo correcto. Para doblar la capacidad son necesarias 2 personas: una persona adicional para preparar café y cortar pan y una persona adicional en la tarea preparar el Sándwich. La nueva capacidad subirá a 30 ordenes/hora, el doble de la original, con cuellos de botella en Juntar Materiales (Ignacia) y Preparar sándwich (Lorenzo). Con una sola persona trabajando con Lorenzo en Preparar el Sándwich el cuello de botella será Preparar café y cortar el pan (Valentina) y la capacidad subirá a solamente a 20 ordenes/hora.

Notar que en la nueva Carta Gantt que considera incorporar a Mauricio a la tarea de preparar el sándwich (cuello de botella original) el tiempo de ciclo promedio es de 3 (min/orden), corroborando que la capacidad modificada es de 20 (órdenes/hora).