Teoría de restricciones (TOC)

3.2.2 Teoría de restricciones (TOC)

La teoría de restricciones es una extensión y mejora al OPT. Otros nombres para TOC son ma¬nufactura sincrónica o producción sincronizada. TOC puede verse como una filosofía construida alrededor de una guía y diseñada para crear un proceso de mejora continua.

La premisa básica de TOC es que la salida del sistema está determinada por sus restriccio¬nes. La defmición de restricción sugiere que TOC tiene una aplicación más amplia que la pla¬neación y control de la producción. Se identifican tres grandes categorías de restricciones:

La premisa básica de TOC es que la salida del sistema está determinada por sus restriccio¬nes. La definición de restricción sugiere que TOC tiene una aplicación más amplia que la pla¬neación y control de la producción. Se identifican tres grandes categorías de restricciones:

• Restricción de recursos interna: éste es el clásico cuello de botella: máquina, trabajador o incluso una herramienta.

• Restricción de mercado: la demanda del mercado es menor que la capacidad de produc¬ción. En este caso el mercado dicta el ritmo de producción.

• Restricción de política: una política dicta la tasa de producción (por ejemplo, una política de no trabajar horas extra.

TOC se centra en el papel que juegan las restricciones en los sistemas con el fin de mejorar el desempeño del mismo hacia la meta.

Para evaluar el mejoramiento, se proponen dos tipos de medidas de desempeño: medidas financieras y medidas operacionales.

Las medidas financie¬ras que se usan son las clásicas: ganancia neta, rendimiento sobre la inversión y flujo de efectivo.

Se sugieren las siguientes medidas operacionales nuevas:

• Salida: ésta es la tasa a la que el sistema genera el dinero a través de las ventas. El produc¬to no vendido no es salida.

• Inventario: éste es el dinero que el sistema ha invertido en comprar cosas que piensa ven¬der; mide el inventario sólo en términos del costo material, sin tomar en cuenta la mano de obra ni los gastos generales.

• Gastos de operación: éste es el dinero que el sistema gasta con el fin de convertir el inven¬tario en salida, incluyendo todo, mano de obra, gastos generales y otros.

Observe que las medidas de eficiencia, tales como la utilización de recursos, no son parte de las medidas operacionales.

Para la mejora continua Goldratt desarrolló cinco paso de TOC:

1. Identificar las restricciones del sistema.

2. Decidir cómo explotar las restricciones del sistema.

3. Supeditar todo lo demás a la decisión tomada en el paso 2.

4. Elevar las restricciones del sistema. El término elevar significa hacer posible el logro de un desempeño más alto respecto a la meta.

5. Si en los pasos anteriores se ha violado una restricción, se regresa al paso l. No debe per¬mitirse que la inercia se convierta en una restricción.

TOC sugiere ciertas técnicas específicas para ayudar a la implantación de los cinco pasos. Es¬tas técnicas incluyen análisis de causa y efecto, nubes que se evaporan, administración de amortiguadores y tambor-amortiguador-cuerda. Los detalles de las otras técnicas se pueden encontrar en Fogarty et al. (1991).

Para llegar a una mejor comprensión de los cinco pasos de TOC, se usa el siguiente ejemplo.

Luebbe y Finch desarrollaron este ejemplo basándose en un problema anterior estudiado por Goldratt. Lo novedoso en este ejemplo es que sigue el procedimiento de TOC usando el enfo¬que de programación lineal.

Ejemplo . Pasos de TOC. Considere el proceso de producción descrito en la figura siguiente.

• Se fabrican dos productos, P y Q

• La demanda semanal es 100 unidades de P y 50 unidades de Q.

• El pre¬cio de venta de P y Q, respectivamente, es $90y $100.

• Se cuenta con cuatro centros de trabajo, A, B, C y D.

• Cada centro de trabajo tiene una máquina que puede operar hasta 2400 minutos por semana.

• Se requieren tres tipos de materia prima.

• Los costos, rutas y tiempos de procesado de la materia pri¬ma en cada centro de trabajo se muestran en la figura.

• Con la meta de ganar dinero siempre presente, se determinará la mezcla de productos más ren¬table, siguiendo los cinco pasos de TOC.

Paso 1. Se identifican las restricciones del sistema.

Para identificar las restricciones del sistema, se evalúa la carga semanal en cada máquina (vea la tabla siguiente), Y se genera el perfil de recursos de capacidad. El cuello de botella evidente es el centro de trabajo B. Para satisfacer la demanda del mer¬cado de P y Q, debería tener 25% de capacidad adicional.

Recurso Minutos por semana Carga del proceso por semana Tiempo disponible por semana Porcentaje de carga por semana

P Q

A 1500 500 2000 2400 83

B 1500 1300 3000 2400 125

C 1500 250 1750 2400 73

D 1000 250 1250 2400 52

Producto P Q

Precio de venta (dólares) 90 100

Costo de materiales (dólares) 45 40

Contribución (dólares) 45 60

Tiempo (recurso B en minutos) 15 30

Dólares por minuto de restricción 3 2

La programación lineal también se puede usar para demostrar que B es el cuello de botella. Con la meta de ganar dinero en mente, se usa maximización de la ganancia como la función objetivo de PL. La contribución, dada en la tabla anterior, se usará para representar la ganancia por unidad.

La función objetivo es maximizar (45P + 60Q). Las restricciones son las capacidades de las cuatro máquinas y la demanda de mercado para cada producto. La formulación completa de PL es:

Maximizar (45P + 60Q)

sujeta a

15P + 10Q + S1 = 2400 (recurso A)

15P + 30Q + S2 = 2400 (recurso B)

15P + 5Q + S3 = 2400 (recurso C)

10P + 5Q + S4 = 2400 (recurso D)

P + S5 = 100 (demanda de P)

Q + S6 = 50 (demanda de Q)

P,Q,Si ≥ O donde las Si son las variables de holgura.

La solución lleva a P= 100, Q=30, S. = 600, S2=0, S3 =750, S4 = 1250, S5=O y S6 =20.

El valor S2 = O indica que el recurso B es una restricción limitante o el cuello de botella. Ss = O significa que se satisface la demanda del mercado para el producto P. S 6 = 20 dice que, debido al cuello de bo¬tella, la demanda del mercado para el producto Q no se cumple por 20 unidades.

Paso 2. Se decide cuánto explotar las restricciones del sistema.

TOC se basa en la premisa de que el desempeño de un sistema se determina por sus restricciones. Se centra en la maximización del uso de las restricciones en relación con la meta (es decir, obtener dinero).

Explotar B significa maximi¬zar el rendimiento por unidad de B consumida. En la tabla 10-6 se calcula la contribución por minuto restringido que da $3.00 para P y $2.00 para Q. Es más rentable producir todo lo que sea posible de P (esto es, 1 00 unidades) antes de producir Q.

Las 100 unidades P consumen 1500 minutos restringi¬dos, y dejan 900 minutos para Q, lo cual es equivalente a 30 unidades de Q. Se puede observar que, en este caso, la regla de explotar la restricción da la misma solución que el modelo de programación lineal.

Paso 3. Se supedita todo lo demás al paso 2.

Este paso se realiza con la intención de asegurar que explotar la restricción sea una guía para las demás decisiones: compra de materia prima, programa¬ción de centros de trabajo, etcétera.

Se quiere mantener la restricción ocupada y, al mismo tiempo, conservar un "buen valor" para las medidas operacionales mencionadas. La técnica TOC usada para explotar la restricción es tambor-amortiguador-cuerda (TAC), que se estudiará más adelante.

Paso 4. Se elevan las restricciones del sistema.

Todo el esfuerzo que se hace en este paso está en¬caminado a lograr un mejor desempeño de la restricción respecto a la meta: reducción de tiempo de preparación, mantenimiento preventivo, etcétera, por mencionar algunas posibilidades. Un enfoque distinto es mover, si se puede, los trabajos con la menor ganancia por minuto restringido fuera del cuello de botella a otras máquinas. Así, en el ejemplo, si la demanda del producto P pudiera incre¬mentarse a 150 unidades por semana, una forma de manejar la demanda adicional sería cambiar el producto Q a otros recursos. El producto Q tiene una ganancia menor por minuto de restricción. Al cambiar el trabajo de un recurso restringido a uno no restringido, aumenta el rendimiento generado por el taller, con muy poco o sin incremento en los gastos de operación.

Paso 5. Si se logra romper una restricción, se va al paso 1.

Suponga que la demanda del mercado para los productos P y Q aumenta a 132 y 66, respectivamente. También, a través de mejoras de in¬geniería, los tiempos de procesado en el recurso B se reducen a un tercio del valor original. Es senci¬llo verificar que el perfil de la capacidad es

Porcentaje de carga por semana

Recurso A 110

Recurso B 55.0

Recurso C 96.25

Recurso D 68.75

El recurso A es

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