Job Shop Archivos - Gestión de Operaciones

Estrategias de Procesos

En términos simples un proceso productivo consiste en una parte de una organización que toma insumos y los transforma en productos. Por cierto se espera que el valor de dichos productos sea mayor en comparación al valor de los insumos originales. En nuestro sitio en la categoría de Procesos, hemos dedicado un importante número de artículos que abordan el estudio de estos procesos de transformación desde una perspectiva tanto cuantitativa como cualitativa.

En esta oportunidad discutiremos las características principales de las estrategias de procesos y las clasificaciones frecuentemente aceptadas en la bibliografía de la Gestión de Operaciones que permite orientar el análisis estratégico de una empresa.

En primer lugar es importante destacar que las estrategias de procesos siguen un continuo y es perfectamente posible encontrar dentro de una compañía varias estrategias aplicadas de forma simultanea. Luego, las estrategias de procesos se clasifican básicamente en:

Estrategia Orientada al Proceso

Esta corresponde a la configuración típica de talleres de trabajo conocidos también como Job Shop. Los distintos departamentos se organizan por proceso, agrupando aquellos que son similares. Se caracterizan por un volumen de producción relativamente bajo, no obstante tienen la flexibilidad para ofrecer una gran variedad de productos.

El siguiente diagrama representa un caso típico de la organización de un sistema productivo orientado al proceso, donde los productos siguen distintas rutas.

Ventajas

– Mayor flexibilidad de productos
– Equipamiento de propósito más general
– Baja inversión inicial

Desventajas

– Personal altamente entrenado
– Planificación y control de la producción mas complicado
– Baja utilización de equipamiento (en términos empíricos en un rango entre el 5% y el 25%)

Estrategia de Enfoque Repetitivo

En este caso la planta de producción se organiza como una línea de producción. Una representación esquemática de lo anterior se detalla en el siguiente diagrama donde el producto va desde la estación A hasta la estación C pasando por una secuencia de tareas determinadas por los requerimientos de ensamble del producto.

El proceso de ensamblaje de una moto como el que se muestra en la siguiente imagen corresponde a un esquema de producción que utiliza la estrategia de enfoque repetitivo. Esto se conoce alternativamente como un proceso tipo Flow Shop.

Estrategia Orientada al Producto

En este caso se observa un flujo continuo donde la planta de producción es organizada por producto. Se caracteriza adicionalmente por ser altamente automatizado y suele operar las 24 horas del día para evitar cierres y costos de arranque (setup) costosos.

Ventajas

– Bajo costo variable unitario
– Personal no tan competente, más especializado
– Fácil planificación y control de la producción
– Alta utilización de equipamiento (empíricamente entre el 70% y el 90%)

Desventajas

– Baja flexibilidad de productos
– Equipamiento más especializado
– Generalmente altas inversiones

Ejemplos típicos asociados a un proceso con un flujo continuo son aquellos vinculados a las actividades productivas del sector minero:

Las principales características de los enfoques de procesos presentados se pueden consolidar a modo de resumen en una tabla, lo cual facilita el análisis comparativo.

En este mismo contexto se puede construir una Matriz de Proceso que en un eje de coordenadas que representa volúmenes de producción y variedad de productos, ayuda a identificar distintas estrategias.

Por ejemplo, una estrategia que se caracterice por un bajo volumen de producción y baja variedad de producto esta condenada al fracaso al enfrentar costos variables altos que no resultan ser competitivos.

En contraste alcanzar de forma simultanea volúmenes altos de producción y variedad de producto (conocido como personalización en masa o masiva «mass customization«) resulta difícil de alcanzar y promete importantes ventajas para aquellas empresas que las logran alcanzar. Un ejemplo emblemático de este caso ampliamente cubierto en la literatura es Dell Computer que le ha permitido compatibilizar productos a la medida de las necesidades de sus clientes mediante un ensamblaje a pedido sin sacrificar los beneficios de un alto volumen de producción.

El Proceso de Transformación de Insumos en Productos o Servicios

Un proceso productivo consiste en un conjunto de actividades que toma como entradas uno o más insumos y los transforma para obtener como salidas o resultado un producto o servicio. En artículos anteriores hemos descrito que dicho proceso productivo puede tener distintas configuraciones, de modo ser compatible con la estrategia de procesos de la empresa, como aquellos con énfasis en el volumen de producción (Producción en Masa o Flow Shop) o por el contrario aquellos que privilegian la adaptación a necesidades particulares de los clientes con un volumen de producción acotado (Producción Tipo Taller o Job Shop). Por cierto la clasificación anterior constituye una simplificación del análisis dado que en la actualidad existe un auge por sistemas productivos híbridos que combinan elementos de las clasificaciones anteriores de modo de explotar sus ventajas relativas y ser más competitivos.

Proceso de Transformación de Insumos en Productos o Servicios

Una visión esquemática de lo que constituye un proceso de transformación típico se presenta a continuación:

El área de Marketing procura que la salidas del proceso de transformación se transformen en ventas lo cual se convierte en rendimiento para los accionistas de la empresa. Por otro lado Finanzas busca garantizar la disponibilidad de recursos financieros para la adquisición de insumos y las inversiones en bienes de capital que sean necesarias para mantener la organización en un adecuado funcionamiento. Finalmente Operaciones (o equivalentemente la Gestión de Operaciones) se encarga de traducir los insumos o materiales en salidas (bienes y/o servicios) con énfasis en la productividad de dicho proceso de transformación. Cabe destacar que la descripción anterior simplifica los propósitos de las áreas funcionales de la empresa como también omite la contribución significativa de áreas (procesos) de apoyo y soporte como Recursos Humanos, Contabilidad, Sistemas de Información, entre otros.

En la siguiente tabla se presentan algunos ejemplos que ilustran distintos tipos de relaciones de insumos – transformación – producto:

Por ejemplo en el caso de un servicio como un hospital los insumos primarios son los pacientes, los cuales son atendidos por médicos y enfermeras (además de paramédicos, administrativos, etc) que a su vez hacen uso de suministros médicos y equipamiento para prestar una atención médica (fisiológica) que sea satisfactoria y que idealmente resuelva de forma íntegra o parcial los requerimientos del paciente (dependiendo del caso).

Finalmente para efectos de evaluación del desempeño se requiere disponer de indicadores de gestión o KPI (Key Performance Indicator). En el contexto anterior resulta de particular interés el cálculo de la productividad, a saber, el valor de las salidas efectuadas dividido por la cantidad de los recursos de entrada, es decir:

Por ejemplo, consideremos una empresa de la industria automotriz que fabrica 50 autos a la semana y que utiliza las siguientes entradas:

De esta forma la productividad parcial del trabajo es de 0,25[u/hr], capital de 0,002[u/$] y energía 0,015[u/W]. En un próximo artículo abordaremos como incorporar en un ejemplo de esta naturaleza el concepto de productividad multifactorial.

Problema de Producción de Trajes y Vestidos resuelto con el Método Simplex

La empresa Trajes y Vestidos tiene en un momento dado que tomar una decisión sobre cómo maximizar el ingreso en la confección y venta de un tipo de traje y un tipo de vestido específico, que está teniendo demanda por la clientela. Al momento se tiene 80 yardas de tela de algodón y 120 yardas de tela de lana para la confección de los trajes y de los vestidos. Para la confección del traje se necesita 1 yarda de tela de algodón y 3 yardas de tela de lana. Mientras que para el vestido se necesita 2 yardas de tela de algodón y 2 yardas de tela de lana.

Para tomar la decisión de la mezcla de producto óptima para el Problema de Producción de Trajes y Vestidos, hace 3 tipos de escenarios:

Cuando ambas confecciones tienen un precio unitario de $30.
Cuando los trajes valen $40 y los vestidos $20.
Cuando los trajes valen $30 y los vestidos $20.

¿Cuántos vestidos y trajes hay que hacer para maximizar los ingresos?. Esto es, ¿con cuál mezcla de productos se maximiza los ingresos?. Resuelva el problema de Programación Lineal utilizando el Método Simplex.

Sea $x_{1}$ la cantidad de trajes a fabricar y $x_{2}$ la cantidad de vestidos a fabricar, se formulan los siguientes modelos de optimización para los 2 primeros escenarios (notar que por simple inspección se descarta inmediatamente el escenario 3 dado que de todos modos no podrá reportar ingresos mayores que el escenario 1 o 2).

En primera instancia resolveremos por el Método Simplex el problema correspondiente al escenario 1. Para ello agregamos las variables de holgura $x_{3}, x_{4}$ para la restricción de disponibilidad de yardas de algodón y disponibilidad de yardas de lana, respectivamente. De esta forma el problema en su forma estándar es:

El cual da origen a la siguiente tabla inicial del algoritmo:

Tanto la variable no básica $x_{1}$ como la variable no básica $x_{2}$ tienen costo reducido negativo de la misma magnitud. En este caso seleccionaremos de forma arbitraria la variable $x_{1}$ como aquella que ingresa a la base. Luego calculamos el cuociente mínimo en dicha columna: $Min \begin{Bmatrix}{\frac{80}{1}, \frac{120}{3}}\end{Bmatrix}=40$ , en consecuencia la variable $x_{4}$ deja la base.

Ahora ingresa a la base la variable $x_{2}$ . Calculamos nuevamente el criterio de factibilidad o mínimo cuociente en la columna de la variable $x_{2}$ obteniendo: $Min \begin{Bmatrix}{\frac{40}{4/3}, \frac{40}{2/3}}\end{Bmatrix}=30$ que determina que la variable $x_{3}$ deja la base.

La solución óptima es $x_{1}=20, x_{2}=30$ con valor óptimo (ingreso) de $1.500.

A continuación resolvemos el problema del escenario 2. Para ello llevamos el modelo a su forma estándar lo que da origen a la siguiente tabla inicial del Método Simplex:

Naturalmente la variable no básica $x_{1}$ ingresa a la base al tener ésta el costo reducido más negativo. Por otra parte la variable que deja la base de obtiene de $Min \begin{Bmatrix}{\frac{80}{1}, \frac{120}{3}}\end{Bmatrix}=40$ , por tanto $x_{4}$ deja la base y se actualiza la tabla.

Notar que estamos frente a la tabla óptima del segundo escenario donde la política de producción de trajes y vestidos que maximiza los ingresos es $x_{1}=40, x_{2}=0$ con valor óptimo (ingreso) de $1.600. En consecuencia se propone implementar la solución del escenario 2 que desde el punto de vista de los ingresos es la que logra una mayor recaudación dado los datos del problema.

Características de un Proceso Productivo Flow Shop (Producción en Masa)

Un Proceso Productivo Flow Shop (conocido también como Producción en Masa) es similar a un proceso continuo, no obstante, está orientado al producto en líneas de fabricación exclusivas. El Flow Shop es un proceso de transformación en el cual continuas unidades de salida que fluyen en forma discreta siguen una misma secuencia de operaciones, con baja variación en el producto y a muy alta velocidad, involucrando líneas de producción. Una representación esquemática de un proceso de estas características se muestra a continuación:

Algunos ejemplos típicos de procesos tipo Flow Shop es el ensamble de electrodomésticos (donde se implementa el Plan de Requerimiento de Materiales o MRP), el envasado de vino y bebidas gaseosas, la fabricación de tarros de conserva, etc.

Las características de un proceso Flow Shop o de producción en masa son las siguientes:

Alto volumen de producto: Debido a que es un proceso con baja variedad de producto esto contribuye a un mayor volumen de producción. Esto es vital para que la empresa pueda alcanzar economías de escala.

Baja variedad de producto: Los productos suelen ser estándares y con baja variabilidad en sus características de modo que la producción sea masiva.

Equipamiento de propósito específico: En concordancia con la baja variedad de producto. Adicionalmente esta característica establece mayores barreras a la salida en caso de ser necesario vender los activos fijos.

Operadores menos capacitados: Al ser un proceso repetitivo el conocimiento de la función a desempeñar se alcanza con mayor rapidez. Luego las instrucciones de trabajo son escasas.

Bajo valor de la materia prima comparado con el valor del producto: Como también un inventario de producto en proceso (WIP) relativamente bajo en relación a la salida (output).

Make to Stock: Se fabrica para almacenar inventario de producto final y con estas unidades enfrentar la demanda del mercado lo que permite una mayor rapidez de respuesta en comparación a un proceso Job Shop. Para ello es vital realizar Pronósticos de Demanda que sean acertados.

Programación simple: Debido a la estandarización del proceso y el énfasis en el volumen de producción, se debe fijar una tasa de salida ad-hoc a los pronósticos de ventas.

Características de un Proceso Productivo Job Shop (Producción Tipo Taller)

Un sistema productivo es un conjunto de componentes cuyo fin es convertir insumos en productos. En este contexto la clasificación de procesos productivos permite ordenar el análisis y sugiere las prioridades competitivas que se deberán privilegiar. Una de dichas clasificaciones corresponde a los procesos productivos Job Shop el cual está orientado a trabajos tipo taller. El Job Shop es un proceso de transformación en el cual los productos siguen diferentes trayectorias y secuencias a través de los procesos y máquinas, las cuales se encuentran agrupadas por funciones. Una representación esquemática de un proceso tipo taller con rutas alternativas se muestra a continuación:

La producción artesanal de ropa realizado por una modista como también la fabricación de parte y repuestos para maquinaria que se realizan en maestranzas industriales son ejemplos clásicos de los procesos Job Shop.

Las características típicas de un proceso Job Shop son las siguientes:

Alta variedad de producto: La flexibilidad del proceso permite adaptarse a distintos tipos de necesidades de los clientes.

Bajo volumen de producción: A diferencia de un proceso productivo Flow Shop, en un Job Shop la producción es en volúmenes relativamente bajos dado que se enfrentan requerimientos heterogéneos por parte de los clientes.

Equipos y máquinas de propósito general: Esto permite ofrecer una alta variedad de producto. Por ejemplo, en una maestranza industrial se dispone de soldadoras, tornos, fresadoras, herramientas, etc, que permiten atender distintos tipos de pedidos de los clientes. Dado su propósito general en caso de cierre del negocio, las barreras a la salida son más bajas (en comparación a un proceso tipo Flow Shop).

Operadores ampliamente capacitados: De modo de mantener un proceso productivo flexible que se adapte a las necesidades de los clientes, se requiere de trabajadores altamente capacitados, de modo que puedan abordar las distintas necesidades de producción.

Muchas instrucciones de trabajo: Un proceso Job Shop suele no ser repetitivo en contraste a un proceso Flow Shop que es estandarizado y donde las instrucciones de trabajo son escasas.

Alto valor de la materia prima relativa al valor del producto: Como también un inventario de producto en proceso (WIP) relativamente alto en relación al output o salida.

Flujo lento de productos: Básicamente por la necesidad de disponer de un proceso flexible.

Make to Order: Equivalente a producción a pedido donde los productos se procesas una vez que el cliente ha planteado su requerimiento. De esta forma se busca generar una oferta personalizada. No obstante para mitigar las implicancias que tiene en la rapidez de respuesta esta situación, es frecuente observar actualmente la proliferación de procesos híbridos donde se produce contra stock aquello que suele ser estándar en el producto y se termina a pedido los elementos que son más heterogéneos en cuanto a los requerimientos. De esta forma se busca rescatar la flexibilidad de un proceso Job Shop con la rapidez de respuesta que tiene un proceso Flow Shop.

Expansión de capacidad flexible: Es relativamente sencillo agregar nuevas máquinas o substituir las que se utilizan actualmente en el proceso productivo.

Programación compleja: La programación de la producción de un proceso Job Shop se caracteriza por ser compleja (en parte por las características detalladas anteriormente). En términos computacionales dicha programación de trabajos se suele considerar NP-Hard.