1 / 49

Planificación de la Producción

Planificación de la Producción. 1. Introducción 2. Modelos lineales de planificación 3. Modelos con costes fijos y variables 4. Planificación jerarquizada. 1. Introducción.

anitra
Download Presentation

Planificación de la Producción

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Planificación de la Producción 1. Introducción 2. Modelos lineales de planificación 3. Modelos con costes fijos y variables 4. Planificación jerarquizada

  2. 1. Introducción La planificación de la Producción consiste en la descripción de las cantidades a producir y almacenar de las líneas de productos finales en cada período del horizonte de planificación, sin vulnerar las limitaciones de capacidad de las instalaciones y disponiendo de suficientes productos para satisfacer la demanda de los mismos a mínimo coste Elementos de los planes de producción: • Horizonte de planificación y periodos • Capacidad de producción instalada • Tasa de producción • Stocks o inventarios en almacenes

  3. 1. Introducción • Características de la Planificación de la Producción: • Restricciones  responder a la demanda y cumplir limitaciones de capacidad • Criterio de economía  minimizar costes totales • Nivel de decisión  agregado • Consideraciones generales: • En el horizonte de planificación, la capacidad instalada se supone básicamente constante y los planes de producción han de respetarla • Los pedidos deben satisfacerse sin retraso, por lo que no deben planificarse situaciones en las que existan pedidos pendientes por no haber suficientes unidades disponibles de producto

  4. 1. Introducción

  5. 1. Introducción

  6. 1. Introducción

  7. 1. Introducción

  8. 1. Introducción • DATOS: • Coste unitario de producción: p=90 €/unid • Coste unitario de mantenimiento: h=24 €/unid·año • Coste unitario de cambio de tasa: s=700 €/cambio • Coste unitario de retraso: B=12 €/unid retrasada ALTERNATIVAS ESTUDIADAS: T.P.1 (tasa constante): CT = 90 · 1820 + 24 · (652 / 12) + 700 · 1 + 12 · 186 = 163800 + 4236 €/año T.P.2 (tasa variable): CT = 90 · 1820 + 24 · (1164 / 12) + 700 · 2 + 12 · 0 = 163800 + 3727 €/año Se elige el segundo plan de producción

  9. 1. Introducción Costes de Planificación • Costes de Producción • Costes de Mantenimiento de Stocks • Costes de Ruptura de Stocks • Costes de la Variación de la Capacidad • Costes de la Variación de la Tasa de Producción • Costes de Mano de Obra Consideraciones sobre los Costes • Difícil acceso a datos de costes en las empresas: sólo costes fijos y variables a nivel contable; diferente a costes incrementales del plan • Costes marginales (por unidad de producto fabricado y almacenado) se representan como costes lineales respecto a producción y stock • Costes de preparación al iniciar series son no lineales; se han de considerar si superan el 10% de los costes totales • Si se trabaja al límite de la capacidad, los costes son no lineales

  10. 1. Introducción Modelos de Planificación • Se usan para analizar los diversos planes alternativos de producción • Consideran todos los planes que satisfacen la demanda prevista sin sobrepasar la capacidad disponible • El modelo selecciona entre los planes de producción con el criterio de valoración de los costes relevantes Elementos de los Modelos de Planificación • Horizonte de planificación • Parámetros: demanda y consumo marginal de capacidad • Variables: tasa de producción • Relaciones: entre producción y demanda; inventarios • Capacidad • Especificaciones: signos de variables

  11. 2. Modelos lineales de planificación • Características: • Todas las relaciones son lineales • Los costes que intervienen son marginales • El uso de la capacidad es lineal

  12. 2. Modelos lineales de planificación • Modelo 1: Un concepto de producto y una fuente de producción • Variables • Xt : cantidad a producir en el período t • It : inventario al final del período t • Parámetros • Dt : demanda a satisfacer en el período t • I0 : inventario inicial en el primer período • IL : inventario al final del horizonte de planificación • Limitaciones de capacidad • Kt : número máximo de unidades que se pueden producir en el período t • IM : capacidad máxima de almacenamiento entre períodos • Costes marginales • pt : coste de producir una unidad en el período t • ht : coste de mantener en almacén una unidad durante el período t

  13. 2. Modelos lineales de planificación L Min Σ (ptXt + htIt) s.a. It-1 + Xt – It = Dt 0  Xt  Kt para t = 1, 2, ... ,L 0  It  IM para t = 1, 2, ... ,L I0,IL fijados t=1

  14. 2. Modelos lineales de planificación • Representación mediante grafo del modelo • Se muestra un nodo por cada período del horizonte que es un sumidero de las cantidades correspondientes a su demanda. • Cada uno de ellos está relacionado con un nodo que es la fuente de producción. • Existen arcos, que ligan los nodos de los períodos, por los que circula el inventario resultante en cada período • El problema es encontrar un flujo que satisfaga las limitaciones de circulación por los arcos al mínimo coste

  15. 2. Modelos lineales de planificación Fuente Periodos Cliente 1 (IM, h1) D1 I1 X1 (k1, p1) 2 X2 (k2, p2) D2 (IM, h2) I2 F C (IM, ht-1) It-1 Dt Xt (kt, pt) t (IM, ht) It DL XL (kL, pL) L IL (IM, hL)

  16. 2. Modelos lineales de planificación • Modelo 2: Un concepto de producto y varias fuentes de producción • Intervienen los mismos conceptos de antes más la diversidad que introduce la consideración de las N fuentes (j = 1,2,...,N), es decir, formas de obtener el producto a distinto coste unitario • Sea así: • Xjt : cantidad obtenida en el período t de la fuente j • Kjt : número máximo de unidades que se pueden obtener de la fuente j en el período t • pjt : coste de obtener una unidad de la fuente j en el período t • SSt : stock de seguridad al final de t por debajo del cual no queremos situarnos

  17. 2. Modelos lineales de planificación L N Min Σ(Σ pjtXjt + htIt) s.a. It-1 + Σ Xjt – It = Dt t = 1,...,L 0  Xjt  Kjt j=1,...,N; t = 1,...,L SSt It  IM t = 1,...,L I0,IL fijados t=1 j=1 j

  18. 2. Modelos lineales de planificación • Representación mediante grafo del modelo • Los nodos de la izquierda son fuentes • Los nodos de la derecha son de transbordo, en los cuales han de quedarse las cantidades Dt • Sobre los arcos que unen los nodos de producción con los de consumo circula la producción Xjt, y en ellos se indica la capacidad del arco Kjt, y el coste unitario pjt por cada unidad que discurre por él • En los arcos que unen nodos sucesivos de consumo circulan los inventarios It. En ellos se indican tres cantidades: IM (capacidad de almacenaje), SSt (stock de seguridad mínimo) y ht (coste unitario de inventario)

  19. 2. Modelos lineales de planificación Fuentes Periodos Cliente X11 (0, k11, p11) 1 Xj1 (0, kj1, pj1) 1 j XN1 (0, kN1, pN1) I1 (IM, SS1, h1) N D1 X1t (0, k1t, p1t) (IM, SSt-1, ht-1) 1 It-1 Xjt (0, kjt, pjt) t Dt j XNt (0, kNt, pNt) C It (IM, SSt, ht) N DL-1 X1L-1 (0, k1L-1, p1L-1) 1 XjL-1 (0, kjL-1, pjL-1) L-1 j XNL-1 (0, kNL-1, pNL-1) DL N (IM, SSL-1, hL-1) IL-1 X1L (0, k1L, p1L) 1 XjL (0, kjL, pjL) L j XNL (0, kNL, pNL) (IM, SSL, hL) IL N

  20. 2. Modelos lineales de planificación • Modelo con demanda efectiva • dt recoge las necesidades efectivas de producto en cada período • Si en algún período t, el valor de la demanda efectiva saliera negativo, se hace dt igual a cero; debiendo tenerse en cuenta el stock resultante (tras satisfacer la demanda) para calcular el valor de la demanda efectiva del siguiente período • La demanda efectiva del primer período es: • d1 = D1 – I0 + SS1 • La demanda efectiva de los períodos intermedios es: • dt = Dt + SSt - SSt-1 • La demanda efectiva del último período es: • dL = DL + IL + SSL - SSL-1

  21. 2. Modelos lineales de planificación L N L Min Σ(Σ pjtXjt + htI’t) + Σ ht SSt s.a. I’t-1 + Σ Xjt – I’t = dt t = 1,...,L 0  Xjt  Kjt j=1,...,N ; t = 1,...,L 0  I’t  IM’ t = 1,...,L I’0 = I’L = 0 siendo: I’t = It - SSt ; IM’ = IM - SSt t=1 j=1 t=1 N J=1

  22. 2. Modelos lineales de planificación • EJEMPLO • Datos por período Datos de las fuentes de producción • Capacidad de almacenamiento: 75 unidades • Coste de mantenimiento en stock: 8.5 u.m./unidad·período

  23. 2. Modelos lineales de planificación • Para resolverlo, se calcula la demanda efectiva del cliente para cada periodo desde el primero al último L, sucesivamente • El método es iterativo desde el primer periodo hasta el último. Cuando se complete un periodo, se puede pasar al siguiente. • En cada uno de los periodos, actúan como fuentes las que corresponden a ese período, y las de los anteriores que puedan emplearse porque no se agotaron. • Para elegir las fuentes más adecuadas de cada periodo, se consideran los costes unitarios de producción incrementados con los costes de mantenimiento cuando proceden de stocks correspondientes a producciones realizadas en períodos anteriores al considerado. Se elegirán por orden de menor coste, agotando sus capacidades hasta completar la demanda efectiva. • La capacidad no usada de una fuente se podrá usar como capacidad de producción disponible en el siguiente periodo. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento limita dicha capacidad no usada, de forma que no se puede superar el total. En tal caso, se eliminarán las capacidades disponibles más costosas. La capacidad de almacenamiento considera el stock de seguridad.

  24. 2. Modelos lineales de planificación

  25. 2. Modelos lineales de planificación • Para cada periodo desde el primero hasta el último: • En la segunda columna se calcula la demanda efectiva para cada periodo • En la tercera columna se indican las fuentes de producción disponibles y desde qué periodos se pueden obtener (en el periodo 1 sólo desde el periodo 1, pero en el periodo 2 se puede desde el periodo 2 o desde el periodo 1 almacenando) • La cuarta columna indica el coste unitario por unidad producida, incluyendo si es preciso el coste de mantenimiento en almacén, asociado a la correspondiente fuente de la columna anterior • La columna 5 indica el número que la corresponde en la ordenación de las fuentes de menor a mayor coste. En dicho orden se calculará la columna 7 • La columna 6 indica la capacidad de producción disponible de esa fuente en ese periodo • La columna 7 indica la producción asignada de esa fuente en ese periodo y se calcula usando las fuentes de la columna 3 en el orden de la columna 5 hasta que se satisfaga la demanda efectiva de la columna 2 sin superar la capacidad de la columna 6 • La columna 8 indica la capacidad no consumida de una fuente y que puede ser usada en períodos posteriores (la columna 8 es la diferencia entre las columnas 6 y 7 sin superar el total el valor de la columna 9) • La columna 9 indica la capacidad de almacenamiento disponible (inventario máximo menos stock de seguridad en cada periodo)

  26. 2. Modelos lineales de planificación • Las 182 unidades demandadas en el primer período se producen a partir de la fuente 1 (156 unidades) y de la fuente 2 (las 26 restantes), quedando agotada la capacidad de la fuente 1 • La capacidad disponible de las fuentes 2 y 3 para períodos futuros son de 27 y 50 unidades • La capacidad de almacenamiento en el período 1 será la máxima (75) menos el stock de seguridad del período, es decir, 67 unidades. Por ello la capacidad de producción disponible para el siguiente período de la fuente 3 será 40 (27+40=67) en lugar de 50 ya que si no fuese así podría ocurrir que la producción al final del período no cabe físicamente en el almacén • En el segundo período están disponibles las tres fuentes más las fuentes del período anterior que quedaron con capacidad disponible • A los costes de estas últimas habrá que añadirle el coste de mantenimiento en stock • Plan de producción (de la columna 7)Inventarios (del Grafo) • X11=156 X21=26 X31=0 I1=8 • X12=156 X22=17 X32=0 I2=63 • X13=156 X23=53 X33=50 I3=65 • X14=156 X24=53 X34=50 I4=14 • X15=156 X25=53 X35=4 I5=15 • Coste del Plan CT= 14 (156+156+156+156+156) + 21,5 (26+17+53+53+53) + • 23 (50+50+4) + 8,5 (8+63+65+14+15) = 19.057,5

  27. 2. Modelos lineales de planificación Fuentes Periodos Cliente 0=I0 156 1 26 1 2 0 3 8=I1 156 = 122+34 174=D1 1 17 2 2 0 118=D2 3 63=I2 156 1 257=D3 C 3 53 2 50 = 18+32 3 310=D4 65=I3 156 1 212=D5 53 4 2 50 3 14=I4 156 1 5 53 2 4 15=I5 3

  28. 2. Modelos lineales de planificación • Modelo 3: Varias líneas de productos y limitaciones de capacidad • Xit : cantidad obtenida de la línea i en el período t ; siendo i=1,2,...M líneas de productos y t=1,2,...,L períodos en la planificación • Kt : capacidad disponible en el período t • mi : consumo de capacidad por cada unidad obtenida de la línea i • IMt : inventario máximo permisible en el período t • pjt : coste marginal de producción de una unidad de la línea i en t • Ijt : stock resultante de la línea i a satisfacer en el período t • Djt : demanda de la línea i a satisfacer en el período t • SSit : stock de seguridad de la línea i en el período t • hjt : coste unitario de mantener en stock una unidad de la línea i en t

  29. 2. Modelos lineales de planificación L M Min Σ Σ (pitXit + hitIit) s.a. Xit + Ii,t-1 – Iit = Dit i=1,...,M ; t=1,...,L Σ miXit  Kt t=1,...,L Σ Iit  IMt t=1,...,L Xit  0 i=1,...,M ; t=1,...,L Iit  SSit i=1,...,M ; t=1,...,L t=1 i=1 N i=1 N i=1

  30. 2. Modelos lineales de planificación • Comentarios • Es un modelo completo de programación lineal • Se resuelve mediante algoritmos como el simplex • El término “línea de productos” corresponde al resultado de agregar un conjunto de productos en un solo concepto que representa a todos ellos en la planificación • Para una planificación sobre L períodos, la selección de M líneas para la planificación da lugar a un modelo con (M+2)L restricciones, más las acotaciones inferiores. Intervienen 2ML variables de planificación

  31. 3. Modelos con costes fijos y variables • Modelo 1: Modelo sin limitaciones de capacidad • Variables • Xt : cantidad a producir en el período t • It : inventario al final del período t • Parámetros • Dt : demanda a satisfacer en el período t • Costes de producción • p : coste variable por unidad producida • St : coste fijo por iniciar una serie de producción en el período t • ht : coste de mantener en stock una unidad durante el período t • Representando mediante: • 1 si X>0 • (X) = • 0 si X=0

  32. 3. Modelos con costes fijos y variables CONSTANTE L L Min Σ (St (Xt) + htIt) + p(Σ Dt +IL-I0) s.a. It-1 + Xt – It = Dt t = 1, 2, ... ,L Xt, It  0 t = 1, 2, ... ,L I0, IL fijos t=1 t=1 δ(Xt)= δt δt ≤ Xt ≤ Mt δt δt=0,1; Mt=Σ Dt • 1 si Xt >0 • (Xt) = • 0 si Xt =0 MODELO LINEAL L t=1

  33. 3. Modelos con costes fijos y variables • Comentarios • Es superfluo incluir los costes marginales de producción ya que cualquier plan ha de cubrir toda la demanda durante el horizonte L • La cantidad a producir es • Σ Dt + IL – I0 • con un coste p por cada unidad • En el plan de producción óptimo sólo se produce en los períodos que se inician con inventario nulo • Sólo tiene sentido producir en cantidades que cubren la demanda de un número completo de períodos L t=1

  34. 3. Modelos con costes fijos y variables • Método eficiente de resolución • Se resuelve iterativamente para t=1, 2, ..., L • F(t) = min F(j-1) + Sj + Σ hi Σ Dk • Siendo F(0)=0 y los sumatorios en los que el extremo superior es menor que el inferior son nulos • Sólo tiene sentido producir en cantidades que cubren la demanda de un número completo de períodos t-1 t i=j k=i+1

  35. 3. Modelos con costes fijos y variables EJEMPLO t=1 F(1) = 40 t=2 F(1) + S2 = 40 + 75 = 115 S1 + h1D2 = 40 + 14 = 54  F(2)=54 t=3 F(2) + S3 = 54 + 100 = 154 F(1) + S2 + h2D3 = 40 + 75 + 47 = 162 S1 + h1(D2+ D3) + h2D3 = 40 + (14 + 47) + 47 = 148  F(3)=148

  36. 3. Modelos con costes fijos y variables t=4 j=4: F(3) + S4 = 148 + 50 = 198 j=3: F(2) + S3 + h3D4 = 54 + 100 + 10 = 164  F(4)=164 j=2: F(1) + S2 + h2(D3 + D4) + h3D4 = 40 + 75 + 57 + 10 = 182 j=1: S1 + h1(D2+D3 +D4) + h2 (D3+D4) + h3D4 = 40 + 71 + 57 + 10 = 178 t=5 j=5: F(4) + S5 = 164 + 40 = 204  F(5)=204 j=4: F(3) + S4 + h4D5 = 148 + 50 + 120 = 318 j=3: F(2) + S3 + h3(D4 + D5) + h4D5 = 54 + 100 + 70 + 120 = 344 j=2: F(1) + S2 + h2(D3 + D4 + D5) + h3(D4 + D5) + h4D5 = 40 + 75 + 117 + 70 + 120 = 422 j=1: S1+ h1(D2+D3 +D4 +D5)+ h2 (D3+D4 +D5)+ h3(D4 +D5)+ h4D5 = 40+131+117+70+120=478 t=6 j=6: F(5) + S6 = 204 + 35 = 239 j=5: F(4) + S5 + h5D6 = 164 + 40 + 32= 236  F(6)=236 j=4: F(3) + S4 + h4(D5+ D6) + h5D6 = 148 + 50 + 184 + 32 = 414 j=3: F(2) + S3 + h3(D4 + D5 + D6) + h4(D5 + D6) + h5D6 = 54 + 100 + 102 + 184 + 32 = 472 j=2: F(1)+S2+h2(D3+D4+D5+D6)+h3(D4+D5+D6)+h4(D5+D6)+h5D6= 40+75+149+102+184+32 = 582 j=1: S1+h1(D2+D3+D4+D5+D6)+h2(D3+D4+D5+D6)+h3(D4+D5+D6)+h4(D5+D6)+h5D6 = =40+163+149+102+184+32=670

  37. 3. Modelos con costes fijos y variables • El plan de producción con menor coste es de 236 • Para determinar el plan óptimo de producción se recorre hacia atrás el procedimiento de solución: • Para el último período t=6 la producción que ha dado lugar al coste mínimo de 236 se realiza en el período cinco, luego X5=92; X6=0 • Nos vamos al período t=4 donde el coste mínimo se ha dado en el período tres, luego X3=57; X4=0 • Reiterando el razonamiento vamos al período t=2 donde el coste mínimo se ha dado en el período uno, luego X1=43; X2=0 • El mejor plan corresponde a la secuencia (1, 0, 1, 0, 1, 0)

  38. 3. Modelos con costes fijos y variables • Modelo 2: Consideración de las limitaciones de capacidad • Variables • Xit : cantidad a producir del producto i en el período t • Iit : inventario resultante del producto i al final del período t • Parámetros • Dit : demanda del producto i a satisfacer en el período t • Limitaciones de capacidad • Kt : capacidad total disponible en el período t • ait : capacidad empleada en el período t al iniciar una serie de producción de i • bit : capacidad marginal empleada por unidad de i producida en t • Costes de producción • pit : coste variable por unidad producida de i en el período t • hit : coste de mantener en almacén una unidad i durante el período t • Sit : coste fijo de iniciar la serie del producto i en el período t

  39. 3. Modelos con costes fijos y variables M L Min ΣΣ (Si (Xit) + piXit + hiIit) s.a. Ii,t-1 + Xit – Iit = Dit t = 1, 2, ... ,L Σ (ai (Xit) + biXit )  Kt t = 1, 2, ... ,L Xit  0 ; Iit  0 i=1 t=1 i = 1, 2, ... , M M i=1

  40. 3. Modelos con costes fijos y variables • Comentarios • La limitación de capacidad puede obligar a adelantar la producción a otros períodos previos, al no haber en algunos de ellos suficiente capacidad como para acomodar la producción a la demanda sólo con criterios de costes • La obtención de la solución óptima de este modelo es muy difícil puesto que es no lineal tanto en las restricciones como en la función objetivo

  41. 4. Planificación jerarquizada • Debido a que las previsiones de datos (demandas) para realizar el plan de producción son tanto menos fiables cuanto más alejadas están, lo deseable es extraer las características esenciales sobre los efectos a medio plazo de las decisiones de producción a corto plazo. Por ello debe emplearse un número reducido de conceptos de producto. Así se realiza el plan agregado o jerarquizado • Tras la planificación jerarquizada de la producción y la decisión de cuánto producir de cada concepto de producto se desagregan estos conceptos en las cantidades a producir de cada uno de los productos finales reales. Este plan detallado se denomina plan maestro de producción

  42. 4. Planificación jerarquizada • La desagregación del plan de producción se hará en dos etapas: • Desagregación según costes fijos • A partir de la cantidad a fabricar de un concepto en el primer periodo (X*) se tienen en cuenta los costes fijos de cada producto o familia para calcular las cantidades a fabricar de cada uno en el primer periodo (Y*) • Se han de considerar dos criterios al desagregar: • Criterios de Admisibilidad • Criterios de Costes • Desagregación en productos finales • A partir de la cantidad a fabricar de una familia ya considerados los costes fijos y variables (Y*), se calcula las cantidades exactas a fabricar de cada producto de esa familia para el primer periodo (Zk)

  43. 4. Planificación jerarquizada Desagregación según costes fijos (1/3) • Plan de producción sin costes fijos: X*it • Se considera solo el primer periodo de un concepto: X*= X*i1 • Este concepto está compuestos por M familias cada una con un coste fijo: Sj • Hay que calcular la cantidad a producir de cada familia: Yj X* = Y1 + Y2 + ... + YM • Criterios de Admisibilidad: Satisfacer la demanda y las Limitaciones de inventario: • Criterios de Costes: costes fijos o de preparación de la familia siendo el numerador la demanda total de la familia j en todos los periodos que dividido por la cantidad a fabricar representa el nº de preparaciones a realizar

  44. 4. Planificación jerarquizada Desagregación según costes fijos (2/3) • Modelo a resolver: • Datos: Sj, DTj, CIj, CSj, X* • Variables: Yj • Resolución mediante Lagrangiana: • Tiene que cumplir las CIj y CSj

  45. 4. Planificación jerarquizada Desagregación según costes fijos (3/3) • Método de resolución: 1: Calcular todos los Yj según fórmula: j=1,...,M 2: Calcular: 3:

  46. 4. Planificación jerarquizada Desagregación en productos finales (1/4) • Plan de producción de una familia: Y* • Para el cálculo de Y* se consideraron los costes fijos y variables • Esta familia está compuesta por P productos finales • Hay que calcular la cantidad a producir de cada producto: Zk Y* = Z1 + Z2 + ... + ZP • Criterios de Admisibilidad: Satisfacer la demanda y las Limitaciones de inventario: • No hay criterios de costes pues ya se consideraron

  47. 4. Planificación jerarquizada Desagregación en productos finales (2/4) • El criterio de eficiencia se basará en que los productos se acaben simultáneamente; los tiempos de agotamiento de los productos de una familia al final sean similares:

  48. 4. Planificación jerarquizada Desagregación en productos finales (3/4) • El modelo a resolver tiende a minimizar los tiempos de agotamiento de los productos respecto al tiempo medio de agotamiento de toda la familia:

  49. 4. Planificación jerarquizada Desagregación en productos finales (4/4) • Método de resolución: 1: Calcular todos los Zk=Dk·(TAF – TAk) 2: Calcular: 3:

More Related