2012 GUADALAJARA DE BUGA

1. PLANIFICACIÓN JERÁRQUICA DE LA PRODUCCIÓN Caso Industria de Concentrados 2012 GUADALAJARA DE BUGA Juan Pablo Orejuela Cabrera VII JORNADA INGENIERÍA INDUSTRIAL

2. "El Sastre Genial"..(1) "Sastre Genial". Parece ser que un hombre había ido al sastre para que le hiciera un traje barato, pero cuando éste estuvo terminado y volvió a probárselo, no le quedaba nada bien. Teniendo en cuenta que la chaqueta era demasiado ancha por la espalda, que la manga derecha era demasiado larga, que una pernera era demasiado corta y que le faltaban tres botones, el hombre estaba razonablemente disgustado. "¡No hay problema"; dijo el sastre, "simplemente encorve la espalda, doble el brazo, ande cojeando y ponga sus dedos sobre los agujeros de los botones, y así estará perfecto!".

3. "El Sastre Genial"..(2) Poniendo el cuerpo de forma que le quedara bien el traje y sintiéndose engañado por el sastre, el hombre se fue. No había andado todavía una manzana cuando se le acercó un desconocido. "¿Quién le ha hecho ese traje?", preguntó el desconocido. "He venido al mercado buscando un nuevo traje para mí". Sorprendido, pero agradecido por el cumplido, nuestro hombre señaló la sastrería. "Bien, muchas gracias", dijo el desconocido apurando el paso. "Creo que iré a que me haga el traje ese sastre. ¿Por qué no?, ¡debe ser un genio para vestir a un lisiado como Vd."

4. Conceptualización BásicaDirección y Control de Producción • “Management” • Función y grupo de personas que la realizan. • “Sentido de laoptimizaciónde los recursos que dispone (o puede disponer) una organización, de manera que cumpla su finalidad (obtención de beneficiosen cualquier sentido), auxiliándose deherramientas, técnicas y de métodosymanejando los mismos con los adecuados conocimientos prácticos”.

5. Conceptualización BásicaDirección y Control de Producción

6. El SistemaDirección y Control de Producción Mercado Planificación Control Medición de resultados Operaciones y procesos • Productos • Bienes • Servicios • Insumos • Trabajadores • Gerencia • Equipo • Instalaciones • Materiales • Servicios • Tierra • Energía 1 3 5 2 4

7. Conceptualización BásicaDirección y Control de Producción El subsistema de planeación y control de la producción juega un papel importante en las empresas manufactureras, ya que es el encargado de coordinar los recursos disponibles de tal modo que se satisfagan las necesidades de los clientes, las expectativas económicas y las restricciones propias del sistema. La planificación y control de la producción se reconoce como un problema extremadamente complejo [Motoa et all, 2007], debido a que involucra múltiples factores:

8. El problema de la Planificación de la Producción (PP)

9. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Sistemas de Organización de la Producción

10. Tipo de Distribución Física (Flowshop) (Jobshop)

11. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Factores específicos • Cambios notables en el papel e importancia de las funciones de operaciones (manufactura). • Las operaciones como un arma competitiva. • Énfasis en el CIM y la fábrica del futuro como medios de conseguirlo.

12. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Factores específicos • Los nuevos ambientes de fabricación: La vieja estrategia de la fabricación masiva, derivada de las nociones de economías de escala, no se ve actualmente como válida y se descarta a favor de estrategias que favorecen la flexibilidad, reducen el tiempo de ciclo de diseño para los nuevos productos y reducen el tiempo de ciclo de orden para el cliente.

13. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Factores específicos • Incremento en la diversidad de productos • No más productos masivos uniformes. • Ofertar variedad. • Consumo personalizado. • Incremento notable en la tarea de diseño de procesos • Cambios frecuentes en los procesos puede ser una carga significativa. • Un desafío es mantenerse competitivo, aun incrementando las opciones y reduciendo los costos.

14. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Factores específicos • Reducción en el ciclo de vida • Antiguo enfoque: • Ciclo de diseño y ciclo de fabricación, separados y secuenciales. • Diseño mejorado hasta entrar en producción. • Se esperaba una demanda alta y estable durante el tiempo suficiente para recuperar los costos iniciales, y generar utilidades.

15. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Factores específicos • Hoy por hoy no hay períodos de demandas altas y estables. • Rediseños continuos del producto. • Ciclo de vida alterado continuamente (versiones mejoradas). • Por presiones de la competencia se deben mantener productos aun en fase de declinación. • Picos de alta demanda cortos. • Diseños de fábricas flexibles para acomodar nuevos diseños de los productos rápidamente sin incurrir en grandes costos.

16. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Factores específicos • Cambios en las estructuras de costos • Costos de materiales, mano de obra directa, gastos generales. • Costos directos (mano de obra) para absorber los gastos generales. • ¿ Qué sucede cuando los costos de mano de obra directa caen por debajo del 5% del total del costo, como en las fabricas de electrónica? Simplemente, los costos directos no pueden ser más la base de los cálculos del costeo estándar. “ La combinación de una gran diversidad de productos, ciclos de vida de productos cortos y presiones para ponerlos rápidamente en el mercado, a dado origen a la economía de alcance.”

17. Entornos de Negocio (Jerarquía MTO) DISEÑO CONTRA PEDIDO - (ENGENEERING TO ORDER - ETO).- Diseño con base en contrato.- Lead Time Muy altos. Correcciones y modificaciones. FABRICACIÓN CONTRA PEDIDO - (MAKE TO ORDER- MTO).- MPS basado en pedidos en firme.- Lead Time esperados elevados.- Listas de materiales a la medida del cliente (Custom Order).- Los ítems del MPS son las ordenes del cliente. ENSAMBLE CONTRA PEDIDO-ASSEMBLY TO ORDER - ATO- Compra y fabricación de sub-ensambles en función de las previsiones.- Inventarios en bajas cantidades - Moderados. Algunos se realizan contra los pronósticos.- Lead Time esperados medio - Corto.- Lista de materiales por módulos según pedido.- Los Ítems del MPS son montajes u opciones.- La configuración final se realiza contra pedido del cliente. FABRICACIÓN CONTRA STOCK - (MAKE TO STOCK).- MPS basado en los pronósticos o previsiones. (Forecasting).- Rápida respuesta esperada.- Los ítems del MPS son normalmente productos terminados.- Típico de la industria de productos de consumo.

18. El problema de la Planificación de la Producción (PP)

19. El problema de la Planificación de la Producción (PP) Formulación de un modelo monolítico de planificación Dificultades: • Esfuerzo en su construcción y solución • Explosión de variables y restricciones (cuanto más nos acercamos a situaciones reales más complejo es el modelo: estocasticidad) • Disponibilidad de datos de la demanda para todo el horizonte de tiempo manejado • Absorción de cambios en la demanda (recalcular la solución al modelo) • Cancelaciones de ordenes • Aceptación de nuevas ordenes • Absorción de cambios estocásticos asociados a los recursos (recalcular la solución al modelo) • Diferentes criterios asociados a la toma de decisiones

20. La Planificación Jerárquica de la Producción (PJP) Razones para implementar PJP • Entender el comportamiento de los sistemas (visión sistémica). • Reducción de la complejidad por descomposición del problema global (Ahorro computacional). • Absorción de los eventos aleatorios. • Sistemas monolíticos: resolver de nuevo todo el problema (Costo computacional). • Sistemas jerárquicos: se absorbe gradualmente. • Facilitar la construcción de los DSS.

21. La Planificación Jerárquica de la Producción (PJP) Características • HierarchicalProductionPlanning (HPP) • Hax y Meal, 1975 • Bitran y Hax, 1977 • Descomposición del problema global en subproblemas • Diferentes niveles jerárquicos de: • Toma de decisiones • Manejo de las entidades del sistema (productos y recursos) • Tiempo (horizontes y momentos) • Las decisiones se toman en diferentes momentos • Tratamiento agregado del tiempo y de los datos • Reducción del manejo de información innecesaria

22. La Planificación Jerárquica de la Producción (PJP) Características • Restricciones heredadas de niveles superiores. • Solución secuencial de arriba-abajo con retroalimentación. • Independencia de las decisiones. • Solución global= Solución de todos los subproblemas. “La arquitectura del sistema de planificación, el número de niveles de la jerarquía, los criterios de valoración de la calidad de los planes y el control a ser aplicados, son dependientes del problema”

23. Niveles en la PJP Estructura

24. Niveles en la PJP Características • Número: depende del sistema de producción • Niveles de decisión altos: • Grandes Lead Time • Grandes horizontes de planificación • Datos agregados • Niveles de decisión más bajos • Lead Time más cortos • Horizontes de planificación más cortos • Datos detallados • El problema de la agregación-descomposición

25. Formalización de un Sistema Jerárquico • Construcción de la jerarquía a partir de: • Tiempo • Estado de los datos (agregación-descomposición) • Decisiones requeridas • Criterios de valoración • Etapas de interdependencia de los niveles (subsistemas) • Anticipación • Instrucción • Reacción ChristophSchneeweiB

26. Arquitectura Generalizada de un Sistema Jerárquico Nivel superior Nivel inferior anticipado Realimentación expost Anticipación (influencia abajo-arriba) Instrucción (influencia arriba-abajo) Reacción (influencia abajo-arriba) Nivel inferior Sistema objeto

27. Formalización de un Sistema Jerárquico • Anticipación • Al encontrar una decisión factible en el nivel superior, se observa su impacto en el nivel inferior, el cual se maneja agregadamente en el nivel superior. • Concepto que distingue la planificación jerárquica de la planificación por niveles • Influencia abajo – arriba • Será mejor la decisión en el nivel superior, que ofrezca el mejor valor del Criterio y produzca el mejor efecto sobre el nivel inferior • Instrucción (restricción) • Transmisión al nivel inferior del mejor valor del criterio • Influencia arriba – abajo • Reacción • Realimentación del nivel inferior al superior • Influencia abajo - arriba

28. Grado de Anticipación Tipos de Anticipación Considera una posible reacción del nivel base con respecto a las instrucciones del nivel tope. Anticipación Reactiva Anticipación No Reactiva Ninguna reacción específica se toma en cuenta. Exacta Explicita Aproximada Explicita Implícita

29. Tipos de Anticipación • ANTICIPACIÓN REACTIVA • Anticipación perfecta • La estructura (matemática) del nivel inferior es perfectamente conocida. • El modelo anticipado del nivel inferior se valora con la información de to. • La anticipación perfecta es explicita puesto que anticipa el comportamiento actual del nivel inferior y es exacta puesto que la información conocida en el nivel superior es procesada exactamente. • Anticipación aproximada • Existe una función de anticipación que puede. ser tomada como una posible reacción del nivel inferior. • En contraste con anticipación perfecta, su cálculo se lleva a cabo usando algún procedimiento aproximado.

30. Tipos de Anticipación • ANTICIPACIÓN REACTIVA • Anticipación implícita: • En este caso, solo parte del nivel inferior es anticipado. • Solo se tiene alguna función AF = AF(IN), que describe solo algunas características de la posible reacción del nivel inferior. • El nivel superior debe asegurarse que las características consideradas le den robustez a sus decisiones . • ANTICIPACIÓN NO REACTIVA • No existe una función de anticipación • El nivel inferior no es tomado en cuenta a través de una relación de anticipación. • Algunas de las características del nivel inferior son consideradas en el modelo de toma de decisiones del nivel superior. • En todo caso se desconoce la reacción del nivel inferior a las instrucciones IN.

31. Algoritmo de Funcionamiento de los Niveles • Cada nivel N (nivel superior) tiene una función propia, y genera una decisión como resultado. Esta decisión se transmite al nivel N+1 (nivel inferior) • El nivel N+1 está restringido o se encuentra guiado por el nivel N. • El nivel N+1 normalmente considera un horizonte temporal más corto que el nivel N, y utiliza una información más detallada para tomar sus decisiones • Siempre que el nivel N se activa o ejecuta, los niveles inferiores se activan secuencialmente de manera que las decisiones de nivel superior queden reflejadas. • Siempre que un nivel de decisión se activa, normalmente obtiene información actualizada relacionada con sus variables de decisión. • Cada nivel tiene partes fijas del problema de decisión que no puede modificar (restricciones) y otros aspectos que sí puede manipular (decisiones). • Normalmente, el nivel N+1 proporciona realimentación al nivel N como un indicador de los resultados de las decisiones sobre el nivel inferior y un indicador de la calidad de la decisión tomada.

32. Proceso Jerárquico de Planificación y Control de la Producción PROCESO DE PLANIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Fase Plan a Obtener Actividad Precisa (entre otras) GESTIÓN DE LA CAPACIDAD PLANIFICACIÓN EMPRESARIAL Estratégica Planificación a Largo Plazo Plan de Producción a Largo Plazo Planificación de la Capacidad a Largo Plazo Táctica Planificación Agregada o a Medio Plazo Plan Agregado de Producción Plan Agregado de Capacidad Programación Maestra Programa Maestro de Producción MPS Plan Aproximado de Capacidad RCCP Operativa Programación de Componentes Programación de Componentes Plan Detallado de Capacidad CRP Gestión de Talleres Gestión de Talleres Control de CapacidadControl de Prioridades Acciones de Compra Compras Ejecución y Control

33. Sistemas Jerárquicos de Planificación y Control de la Producción

34. Sistemas Jerárquicos de Planificación y Control de la Producción • Coordinación entre los objetivos, planes y actividades de los niveles estratégicos, tácticos y operativos. • Relación de Restricción y dependencia entre niveles. • Clasificación de los niveles de planificación. • Muy Largo Plazo (3-5/ 5-15 años). • Largo Plazo (1-2/ hasta 10 años). • Mediano Plazo (Desde 6 meses hasta 5 años). • Corto plazo (3 meses hasta 12 meses). • Muy Corto plazo (2- 6 semanas). • Reactiva (control). • Tipos de unidades a usar por Nivel. • Líneas: Grupos de familias que comparten una misma tendencia de comportamiento en la demanda. • Familias: Grupos de productos que tienen similares requerimientos de demanda, así como necesidades de procesamiento, trabajos y materiales comunes. • Productos. • Componentes.

35. Sistemas Jerárquicos de Planificación y Control de la Producción Muy Largo Plazo • Proyectos que atienden problemas de localización, tamaño, diseño de plantas, almacenes, nuevos productos. • Aspectos que complican este nivel: • Pronóstico de la demanda (necesidades de capacidad en el ML/P). • Escenarios posibles. • Tecnología disponible. • Obsolescencia de equipos y tecnología. • Comportamiento de la economía. • Cómo resolver el problema de pronóstico con este nivel de agregación. Largo Plazo • Implica: • Plan de ventas: Cifras de demanda que la empresa debería alcanzar para cumplir las metas económicas de la empresa. • Plan de Producción: Cantidades a producir por líneas de productos. • Plan financiero: Ingresos y gastos previstos. Financiación de estos últimos. • Estos tres planes conforman el plan de la empresa. • De nuevo, problemas con los pronósticos.

36. Sistemas Jerárquicos de Planificación y Control de la Producción Mediano Plazo • Concretar aun más el Plan de Producción en el L/P. • Se busca establecer en unidades agregadas (familias) y con una periocidad menor (meses), los valores para variables productivas (Cantidades de productos, Inventarios, Nivel de M de O). • Se tiene en cuenta la capacidad disponible y se intenta cumplir el Plan de Pn de L/P al menor costo posible. • Arroja dos planes agregados (Producción y Capacidad). • Métodos actuales muy satisfactorios. • Al problema de agregación de la demanda se suma el de los recursos. Corto plazo • Se descomponen las familias en productos. • Incluye el MPS, la planificación de los requerimientos de materiales y capacidad, el establecimiento de las ordenes de trabajo y la fijación de las fechas de entrega. • Se busca establecer las necesidades netas.

37. Sistemas Jerárquicos de Planificación y Control de la Producción Muy Corto Plazo • El nivel anterior traza un pronóstico de llegadas al sistema de Scheduling, Fechas de entrega y cantidades de trabajo (ordenes de producción). • Desaparece el problema de los pronósticos y necesidades de agregación, pero surge la necesidad de considerar las restricciones heredadas de los niveles superiores. Planificación Reactiva / Control • Responde a los problemas de emergencias tales como paradas de máquinas, faltantes de materiales o retrasos • Aparecen restricciones no consideradas en los niveles anteriores • El problema es predecir las fallas de equipos, faltantes en materiales, ausencias de personal, ....

38. Sistemas Jerárquicos de Planificación y Control de la Producción Previsiones (pronósticos) de la demanda • L/P: Los pronósticos deben abarcar el mismo horizonte temporal del plan de la Empresa (Plan de Ventas, Plan de Producción y Plan Financiero), con períodos de revisión trimestrales (en algún caso meses). Se manejan líneas de productos. • M/P: Se desagregan las líneas en familias para realizar la planificación táctica y establecer las necesidades de productos por meses en unidades agregadas (familias). Es la base de preparación del Plan Agregado. • C/P: Previsiones en unidades de productos y componentes completos. Períodos normalmente semanales. • El sistema de previsiones debe tener consistencia • La agregación disminuye el grado de error. Errores en grupos agregados son menores. Al aumentar la periodificación se incrementa el error. • Se necesita alguna medida para valorar la calidad de los pronósticos (error)  Definición de indicadores

39. Nivel Agregado Planificación agregada de partes Planificación agregada de productos Pronóstico agregado Restricciones de capacidad Restricciones de capacidad Plan de capacidad Plan de capacidad Planificación detallada de partes Planificación detallada de productos Pronóstico agregado Nivel Detallado Planificación detallada Planificación detallada Inventario de producto terminado Fabricación de partes Inventario de partes Ensamble Mercado Materiales Modelo conceptual de un Sistema Jerárquico de Planificación Para un proceso en dos etapas

40. Pronóstico de la demanda y ordenes Plan de producción semanal de cada producto final PLANIFICACIÓN GENERAL DE LA PRODUCCIÓN (NIVEL 4A) MASTER PRODUCTION SCHEDULING MPS Capacidad de la planta Requerimientos de producción semanal en cada proceso PROGRAMACIÓN DETALLADA DE LA PRODUCCIÓN (NIVEL 3) PRODUCTION REQUIEREMENT PLANNING (PRP) Capacidades de los procesos Programa de operación detallado Restricciones de las operaciones OPTIMIZACIÓN (NIVEL 2) PRODUCTION SEQUENCING AND SCHEDULING (PSS) Control digital directo (PAC)

41. Modelo Conceptual de Planificación Jerárquica Sistema Make-to-Order Programación Maestra de Producción Ajustada por capacidad Programa de ordenes enfasadas Implementado Expost feedback Hitos Loteo multinivel ajustado por capacidad Capacidades de los recursos Ex ante feedback Tamaño de lotes Planificación de la capacidad y el tiempo Programa implementado de máquinas Expostfeedback Ordenes enfasadas (en el tiempo) Planificación Fina

42. Planificación por Niveles no Jerárquica Plan Agregado Plan de Requerimiento de Recursos Gestión de la Demanda Pronósticos Programa Maestro Producción Planeación Aproximada de Capacidad Órdenes de Clientes Planeación Requerimientos de Materiales Planeación Requerimientos de Capacidad Control BOM Control Inventario Compras PAC Despachos Control I/O

43. Observaciones • Conciliación entre el trabajo académico y la experiencia práctica. • Sistemas de planificación más potentes y robustos. • Manejo de la complejidad y racionalización de la toma de decisiones. • PJP abre las puertas a la construcción de potentes DSS que integren las más selectas técnicas de programación de proyectos. • Grandes posibilidades de investigación.

44. PLANIFICACIÓN JERÁRQUICA DE LA PRODUCCIÓN SANTA MARTA 2010 Caso: Industria de Concentrados

45. Introducción En el desarrollo de la propuesta se plantean dos niveles de planeación y a cada uno de ellos se le asocia un modelo de solución, lo cual permite tratar los sub-problemas con un cierto nivel de independencia pero manteniendo flujos de información entre ellos, lo cual simplifica y facilita el proceso de toma de decisiones.

46. Problema

47. Problema En la industria de concentrados a partir de un conjunto de varias materias primas se fabrican diferentes productos para la alimentación de animales, tales productos resultado de las mezcla de las materia primas deben cumplir con unos requerimientos nutricionales propios de la dieta de cada animal según su ciclo de vida y su destinación productiva. La planta de fabricación compromete diferentes máquinas que son empleadas en el proceso de manufactura y el uso de cada una de ellas depende de la selección de materias primas que se haya realizado para la producción de cada uno de los bienes.

48. Problema Para este proceso en particular se manejan tres máquinas importantes: El molino: es la máquina encargada de moler las materias primas para que puedan dar el tamizaje requerido por el producto. La dosificadora: es la encargada de pesar las cantidades de cada materia prima que harán parte de la mezcla La mezcladora: es la máquina encargada de combinar las materias primas para que la mezcla sea homogénea

49. Problema Se desea realizar la planeación de la producción desde el mediano al corto plazo, es decir partiendo de un plan de fabricación se obtiene un programa de producción (del plan táctico al plan operativo). • Para ello se considera un horizonte de planeación constituido por diferentes períodos de tiempo. • Para cada período de tiempo se asumen conocidas las demandas de cada uno de los productos y los precios de cada una de las materias primas.

50. Problema Se desea calcular: • Cantidad a fabricar de cada uno de los productos terminados • Cantidad a comprar de cada una de las materias primas • Secuencia de producción de los lotes resultantes El objetivo de la solución del problema de planeación y control de producción es la minimización de los costos totales de producción constituidos por: