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TEORÍA DE RESTRICCIONES (TOC) Martín Palma MÉTODOS DE OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS Teoría de restricciones: Generalidades Eliyahu Goldratt, israelí físico y empresario del software, al final de la década de los setenta inicia a desarrollar la Teoría de las restricciones; (TOC, por sus siglas en inglés Theory Of Constraints). También se le conoce como Teoría de las Limitaciones. Fue presentada y descrita por primera vez a mediados de los 80’s TOC es un conjunto de procesos de pensamiento que utiliza la lógica de la causa y efecto para entender lo que sucede y así encontrar maneras de mejorar. Está basada en el simple hecho de que los procesos multitarea, de cualquier ámbito, solo se mueven a la velocidad del paso más lento (cuellos de botella). Teoría de restricciones: Generalidades Un cuello de botella se define como cualquier recurso cuya capacidad sea menor que su demanda. Un cuello de botella es una restricción en el sistema que limita la producción. Un cuello de botella puede ser una máquina, falta de trabajadores capacitados o una herramienta especial. En las observaciones de la industria se ha visto que la mayoría de las plantas tienen muy pocas operaciones con cuello de botella reales. Teoría de restricciones: Generalidades Un cuello de botella se define como cualquier recurso cuya capacidad sea menor que su demanda. Un cuello de botella es una restricción en el sistema que limita la producción. Un cuello de botella puede ser una máquina, falta de trabajadores capacitados o una herramienta especial. En las observaciones de la industria se ha visto que la mayoría de las plantas tienen muy pocas operaciones con cuello de botella reales. Teoría de restricciones: Generalidades Si no hay cuellos de botella reales entonces, sobra capacidad en algunas operaciones y es preciso cambiar el sistema para eliminar un cuello de botella ficticio (como más tiempo de producción en esa operación o aminorar la capacidad de las precedentes: “canales despejados”). Un canal despejado es todo recurso cuya capacidad es mayor que la demanda que se le impone. Teoría de restricciones: Generalidades Un canal despejado no debe trabajar de continuo, ya que produciría más de lo que se necesita. Un canal despejado incluye tiempo ocioso. Un recurso restringido por la capacidad (capacity constrained resource, CCR) es aquel cuya utilización está cerca de la capacidad y podría ser un cuello de botella si no se programa con cuidado. Un CCR se convierte en cuello de botella cuando el volumen del trabajo es mayor a su capacidad de producción. Teoría de restricciones: Generalidades Goldratt centra su teoría en que una empresa lucrativa tiene una meta: GANAR DINERO Una empresa también tiene muchos otros propósitos: crear empleo, transformar materias primas, aumentar ventas, desarrollar tecnología, ofrecer productos de calidad, etc. pero debe tener clara su meta Los otros propósitos son medios para alcanzar la meta, no la meta en sí. Teoría de restricciones: La Meta. Si la empresa gana dinero, y solo si gana dinero, prospera. Cuando una empresa tiene dinero, puede incidir más en objetivos más trascendentes. Si no lo tiene, desaparecerá. TOC establece que la productividad de cualquier cadena productiva siempre está determinada por la fuerza de su eslabón más débil. Los directivos deben dedicar sus esfuerzos a localizarlo y fijar su atención en ellos. Teoría de restricciones: La Meta. Los eslabones débiles son denominados “restricciones del sistema” (CCR), son las partes débiles de la organización que le impiden acercarse a la meta. Para Goldratt, todo sistema que quiera lograr un proceso de mejora continua en la búsqueda de su meta global y de las derivadas, debería seguir cinco pasos. Teoría de restricciones: La Meta. El Proceso TOC Paso1: IDENTIFICAR la(s)restricción(es)del sistema. Paso2: Decidir cómo EXPLOTAR la(s) restricción(es) del sistema. Paso3: SUBORDINAR todo lo demás a la decisión anterior. Paso4: ELEVAR la(s) restricción(es) del sistema. Paso5: Si en un paso previo se ha eliminado la restricción, volver al paso 1 (La INERCIA no debe convertirse en una restricción del sistema). Teoría de restricciones: Los cinco pasos. Identificar las restricciones del sistema. Pueden ser tanto físicas(materiales, máquinas, personas, nivel de demanda,...) como de gestión. Normalmente, las empresas tienen muchas limitaciones físicas, pero tienen aún más limitaciones de gestión, como políticas, estilos o procedimientos que aplica, que evitan alcanzar La Meta. Además de identificarlas, es importante priorizarlas en función del impacto que tengan en La Meta de la empresa. Teoría de restricciones: Paso 1. Decidir cómo explotar las restricciones Localizados aquellos recursos que limitan la productividad, deben ser “explotados” al máximo, aprovechando toda su capacidad. Explotarla significa obtener el máximo rendimiento de dicho recurso, eliminando cualquier causa de tiempo improductivo. Por otra parte, una limitación en la gestión no puede ser explotada pero sí eliminada o reemplazada. Teoría de restricciones: Paso 2. Subordinar todo a las decisiones tomadas en el paso anterior La(s) restricción(es) de la organización pueden ser un pequeño porcentaje de los recursos totales de la organización. Así, una determinada restricción, aunque se haya decidido explotarla, puede verse obligada a parar su trabajo si los recursos no limitados (la mayoría) no le suministran lo que necesita. En el sentido opuesto, también será perjudicial para el conjunto de la organización. Teoría de restricciones: Paso 3. Subordinar todo a las decisiones tomadas en el paso anterior Lo opuesto sería que recursos no limitados y, por tanto, con exceso de capacidad, suministren a la restricción más de lo que ésta pueda procesar. El riesgo aquí es que todo lo suministrado en exceso se convierta en inventario, con las consecuencias negativas que ello conlleva. Teoría de restricciones: Paso 3. Eliminar la restricción. Una vez que se analiza el trabajo de la restricción en el paso dos y se decide una forma de explotar al máximo su capacidad, la restricción desaparece. Desaparece bien sea por una mejor utilización, bien un incremento de su capacidad. Este no es el final del proceso de mejora continua, porque aparecerá una nueva restricción en algún otro lugar de la organización. Teoría de restricciones: Paso 4. Si en los pasos previos se ha roto una restricción, hay que volver al primer paso. Las restricciones están en toda la empresa y todo se debe subordinar a aprovechar su capacidad al máximo. Este comportamiento da lugar a que surjan muchas reglas que, de no ser revisadas periódicamente, se convertirán ellas mismas en limitaciones del sistema (restricciones políticas). Entonces, si se ha roto una restricción en los pasos anteriores, hay que volver al primer paso. Teoría de restricciones: Paso 5. Para medir en qué grado la gestión de una organización se orienta hacia su meta, Goldratt y Fox establecen dos grupos de medidas: financieras o globales y operativas. Logro de La Meta OPERATIVAS GLOBALES Throughput (Trúput) Beneficio neto Inventarios Retorno de la inversión Gastos Operativos Flujo de caja (Cash flow) Throughput Mide el dinero que realmente entra y que es generado por la empresa. Este debe permitir pagar los Gastos de Operación, para establecer las Utilidades generadas por la operación de la empresa en un período determinado. THROUGHPUT = PRECIO DE VENTA - COSTO DE MATERIA PRIMA Logro de La Meta: Medidas operativas Inventario (inventory) Es el dinero que está todavía en el sistema. Incluye no solo los bienes para ser vendidos sino también todo aquello comprado que podría ser vendido (por ejemplo, materiales para oficina, construcciones y equipos). Por lo tanto, esun concepto distinto al manejado en la producción tradicional. Logro de La Meta: Medidas operativas Gastos operativos (operating expense) Es el dinero que sale. Es el dinero gastado en crear Throughput. En este concepto se incluye el costo de la mano de obra directa y los gastos de fabricación así como de venta y administración. Todos ellos son tratados como gastos de período. Logro de La Meta: Medidas operativas Beneficio neto: es una medida absoluta definida como la diferencia entre el throughput y los gastos operativos. Retorno de la inversión: es una medida relativa definida como el beneficio neto dividido entre el inventario. Cash-flow: esta medida, más que ser utilizada para optimizar la gestión de la empresa, señala cuándo se encuentra con un nivel de liquidez inferior al deseado. Logro de La Meta: Medidas globales El objetivo más importante de enfocar una mejora de procesos usando Throughput es reducir el nivel de inventario, pues considera que es la variable con mayor impacto en la rentabilidad. La rentabilidad se mide en términos del ritmo al cual el sistema genera dinero en relación con el ritmo al cual lo gasta. Como la rentabilidad depende de un factor tiempo relacionado con la rotación del inventario, la rentabilidad está inversamente relacionada con los niveles de inventario Logro de La Meta: Aplicación de medidas Este método centra toda la toma de decisiones en la gestión del recurso limitado con el objetivo de que dicho recurso alcance el máximo rendimiento. Ello permite que los recursos cuya capacidad no está limitada puedan estar ociosos, evitando cualquier exceso de producción que sólo crearía inventarios innecesarios. Logro de La Meta: Aplicación de medidas Reglas de Goldratt para programar la producción 1. No equilibre la capacidad: equilibre el ritmo. 2. El grado de aprovechamiento de un recurso que no se atasca no está determinado por su potencial, sino por otra restricción del sistema. 3. Una hora perdida en un cuello de botella es una hora perdida para todo el sistema. 4. Una hora ahorrada en un no cuello de botella es una ilusión. Logro de La Meta: Aplicación de medidas Reglas de Goldratt para programar la producción 5. Los cuellos de botella gobiernan la producción y los inventarios del sistema. 6. El lote de transferencia no siempre es, ni debe ser, igual al lote del proceso. 7. Un lote de proceso debe variar tanto en la ruta como en el tiempo. 8. Para fijar prioridades hay que examinar las restricciones del sistema. El tiempo de espera es un derivado de la programación. Logro de La Meta: Aplicación de medidas Ejemplo Se fabrican tres productos, denominados B, R y P. El producto B tiene un precio de venta de 55 $/u y una demanda media semanal de 300 unidades. El producto R tiene un precio de venta de 40 $/u y una demanda media semanal de 150 unidades. El producto P tiene un precio de venta de 30 $/u y una demanda media semanal de 250 unidades. El proceso productivo de esta empresa cuenta con tres centros de maquinaria: Máquinas A, Máquinas B y Máquinas C. Situación La capacidad disponible de trabajo es de 2400 minutos a la semana (5 días x 8 h/día x 60 minutos/hora). La empresa cuenta con 27 trabajadores, que perciben 6 $/h. La empresa tiene semanalmente unos gastos de 10.000 $ (que, los suponemos fijos). La Tabla muestra los requerimientos de material, el tiempo de necesario para su procesamiento y el tiempo medio requerido por cada producto en cada centro. Situación Datos del proceso productivo por unidad de producto Situación MOD: Mano de obra directa Producto Costo de materiales Minutos / unidad MOD Máquina A (min) Máquina B (min) Máquina C (min) B 15 60 6 0 8 R 10 162 3 4 6 P 9 90 0 6 0 0 3 Solución 1. Identificar las limitaciones del sistema Esto es hallar los recursos que tienen restricciones Solución Entonces, hay una restricción en la máquina C. DEMANDA MAQUINA A MAQUINA B MAQUINA C MOD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD B R P Capacidad requerida Capacidad disponible DEMANDA MAQUINA A MAQUINA B MAQUINA C MOD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD 300 150 250 DEMANDA MAQUINA A MAQUINA B MAQUINA C MOD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD 300 6 0 8 60 150 3 4 0 162 250 0 6 3 90 DEMANDA MAQUINA A MAQUINA B MAQUINA C MOD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD 300 6 1800 0 0 8 2400 60 18000 150 3 450 4 600 0 0 162 24300 250 0 0 6 1500 3 750 90 22500 DEMANDA MAQUINA A MAQUINA B MAQUINA C MOD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD 300 6 1800 0 0 8 2400 60 18000 150 3 450 4 600 0 0 162 24300 250 0 0 6 1500 3 750 90 22500 2400 2400 2400 64800 DEMANDA MAQUINA A MAQUINA B MAQUINA C MOD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD TIEMPO CAPACIDAD 300 6 1800 0 0 8 2400 60 18000 150 3 450 4 600 0 0 162 24300 250 0 0 6 1500 3 750 90 22500 2250 2100 3150 64800 2400 2400 2400 64800 5dx8hx60m = 2400 m/sem. 27 oper x 2400 min = 64800 min de oper/sem 2. Explotar la restricción Solución Se hace hallando la combinación de productos que genera el máximo throughput por tiempo de restricción usado. Se comienza por identificar el throughput para cada uno de los productos: precio de venta menos el valor de los materiales. El throughput por uso de recurso restringido se determina dividiendo el valor del throughput de cada producto entre el tiempo de proceso requerido por el producto en el recurso limitado. Solución El producto R no utiliza el RCL por lo que se puede producir lo máximo; luego, se producirá todo lo posible del producto P y al producto B se dedicará la capacidad disponible restante. 2. Explotar la restricción PRODUCTO PRECIO(1) COSTOS VARIABLES (materiales) (2) B 55 15 R 40 10 P 30 9 THROUGHPUT (1) – (2) = (3) 40 30 21 TIEMPO EN MÁQUINA C (4) 8 3 THROUGHPUT/TIEMPO (3) / (4) 5 7 R P BORDEN DE PRODUCCIÓN THROUGHPUT (1) – (2) = (3) TIEMPO EN MÁQUINA C (4) THROUGHPUT/TIEMPO (3) / (4) Solución Finalmente se calculan las cantidades a producir. Para ello se resta el tiempo requerido para procesar la demanda del producto con prioridad más alta de la capacidad disponible de la restricción. Si aún queda capacidad disponible, se repite el proceso para el producto con la siguiente prioridad de producción mayor y se continúa hasta que se complete toda la capacidad del recurso restringido RCL. Se determina la combinación óptima de productos 2. Explotar la restricción Solución La combinación óptima en este caso es: 150 u. de R, 250 de P y 206 de B. Se determina la combinación óptima de productos PRODUCTO TIEMPO EN EL RCL DEMANDA (prevista) TIEMPO TOTAL TIEMPO ACUMULADO TIEMPO DISPONIBLE PRODUCCIÓN POSIBLE R P B 0 150 3 250 8 300 0 150 0 3 250 750 8 300 2400 0 150 0 0 3 250 750 750 8 300 2400 3150 0 150 0 0 2400 3 250 750 750 1650 8 300 2400 3150 0 0 150 0 0 2400 150 3 250 750 750 1650 250 8 300 2400 3150 0 206 2. Explotar la restricción Solución Ahora se calcula el beneficio real. Sabemos que: Producto Precio / unidad Costo de materiales / unidad Throughput Producción Total ingreso B 55 15 R 40 10 P 30 9 TOTAL Producto Precio / unidad Costo de materiales / unidad Throughput Producción Total ingreso B 55 15 40 R 40 10 30 P 30 9 21 TOTAL Producto Precio / unidad Costo de materiales / unidad Throughput Producción Total ingreso B 55 15 40 206 R 40 10 30 150 P 30 9 21 250 TOTAL Producto Precio / unidad Costo de materiales / unidad Throughput Producción Total ingreso B 55 15 40 206 11330 R 40 10 30 150 6000 P 30 9 21 250 7500 TOTAL 24830 Son 27 oper a 6 $/hr, 40 hr/sem 6x27x40 = 6,480 $/sem$ MOD: Solución Ahora se calcula elbeneficio real. 2. Explotar la restricción Sabemos que: B R P TOTAL INGRESOS 11330 6000 7500 24830 Throughput 8240 4500 5250 17990 Costo de materiales 3090 1500 2250 6840 GASTOS OPERATIVOS 16480 MOD 6480 OTROS GASTOS 10000 BENEFICIO (Neto/sem) 1510 ADICIÓN DE PRODUCTO La empresa está considerando la introducción de un nuevo producto NEW en el mercado. El costo de materiales del mismo asciende a 12 $ y el tiempo que empleará en el RCL será de 4 minutos. La inversión necesaria para introducirlo en el mercado es de 5.000 $ y los gastos operativos semanales aumentarán en 1.000 €. El personal de marketing y ventas estima que el precio de venta es 36 $ y que el mercado podrá comprar 300 u. a la semana. ¿Aumentará la rentabilidad de la empresa? EJERCICIO Enunciado En la fábrica en que usted es jefe de planta se manufacturan cuatro diferentes productos: A, B, C y D, que hacen uso de cuatro procesos internos: W, X, Y y Z. Se le ha pedido que defina semanalmente la programación más adecuada de producción según la demanda para generar el mayor beneficio posible. Usted ha decidido emplear el método TOC. Acaba de llegar la demanda de la semana. A continuación se muestran los datos de la planta. Enunciado En la planta se trabaja cinco días a la semana y siete horas efectivas de trabajo por día. Se tienen 40 trabajadores que ganan 250 $/semana. La empresa tiene gastos adicionales por 12,500 $/sem. P. W P. X P. Y P. Z A 180 45 15 120 3 4 0 5 B 120 25 12 55 5 4 5 0 C 250 60 20 115 0 3 4 4 D 160 85 32 159 3 0 6 0 TIEMPO POR PROCESO (min/unid)COSTO MATERIALES ($ / unid) TIEMPO MOD (min/unid) PRECIODEMANDA / sem PRODUCTO SOLUCIÓN Solución 1. Identificar las limitaciones del sistema Esto es hallar los recursos que tienen restricciones TIEMPO CAPAC. TIEMPO CAPAC. TIEMPO CAPAC. TIEMPO CAPAC. TIEMPO CAPAC. A 180 3 540 4 720 0 0 5 900 120 21600 B 120 5 600 4 480 5 600 0 0 55 6600 C 250 0 0 3 750 4 1000 4 1000 115 28750 D 160 3 480 0 0 6 960 0 0 159 25440 Capacidad requerida 1620 1950 2560 1900 82390 Capacidad disponible 2100 2100 2100 2100 84000 PROCESO W PROCESO X PROCESO Y PROCESO Z MODDEMANDA Solución Definir programación PRODUCTO PRECIO COSTO DE MATERIALES THROUGHPUT TIEMPO EN PROCESO Y THROUGHPUT / TIEMPO A 45 15 30 0 B 25 12 13 5 2.6 C 60 20 40 4 10 D 85 32 53 6 8.833333 PROGRAMACIÓN DE LA SEMANA A -> C -> D ->B Solución Definir programación con volumen de producción PRODUCTO TIEMPO EN RCL (P. Y) DEMANDA PREVISTA TIEMPO TOTAL TIEMPO ACUMULADO TIEMPO DISPONIBLE PRODUCCIÓN POSIBLE A 0 180 0 0 2100 180 C 4 250 1000 1000 1100 250 D 6 160 960 1960 140 160 B 5 120 600 2560 0 28 Solución Cálculo de ingresos totales PRODUCTO PRECIO COSTO MAERIALES $/UND THROUGHPUT PRODUCCIÓN TOTAL INGRESO A 45 15 30 180 8100 B 25 12 13 28 700 C 60 20 40 250 15000 D 85 32 53 160 13600 TOTAL 37400 Solución Cálculo de beneficios, considerando el throughput. A B C D TOTAL INGRESOS 8100 700 15000 13600 37400 - Costo de materiales 2700 336 5000 5120 13156 Throughput 5400 364 10000 8480 24244 - GASTOS OPERATIVOS MOD 10000 OTROS GASTOS 12500 BENEFICIO (Neto/sem) 1744 GASTOS MOD: 40 OP X 250 $/SEM = 10000 $/SEM TEORÍA DE RESTRICCIONES�(TOC) Teoría de restricciones: Generalidades Número de diapositiva 3 Número de diapositiva 4 Número de diapositiva 5 Número de diapositiva 6 Número de diapositiva 7 Número de diapositiva 8 Número de diapositiva 9 Número de diapositiva 10 Número de diapositiva 11 Número de diapositiva 12 Número de diapositiva 13 Número de diapositiva 14 Número de diapositiva 15 Número de diapositiva 16 Número de diapositiva 17 Número de diapositiva 18 Número de diapositiva 19 Número de diapositiva 20 Número de diapositiva 21 Número de diapositiva 22 Número de diapositiva 23 Número de diapositiva 24 Número de diapositiva 25 Número de diapositiva 26 Número de diapositiva 27 Número de diapositiva 28 Número de diapositiva 29 Número de diapositiva 30 Número de diapositiva 31 Número de diapositiva 32 Número de diapositiva 33 Número de diapositiva 34 Número de diapositiva 35 Número de diapositiva 36 Número de diapositiva 37 Número de diapositiva 38 ADICIÓN DE PRODUCTO EJERCICIO Número de diapositiva 41 Número de diapositiva 42 SOLUCIÓN Número de diapositiva 44 Número de diapositiva 45 Número de diapositiva 46 Número de diapositiva 47 Número de diapositiva 48
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