Planificación de Capacidad y Gestión de Restricciones: Equilibrar la Capacidad de Suministro con la Demanda en Cada Horizonte Temporal

Definiciones y medición de la capacidad

La capacidad tiene tres definiciones distintas relevantes para la planificación. La capacidad de diseño es la producción máxima que una instalación o proceso está diseñado para lograr en condiciones ideales. Rara vez se alcanza en la práctica y sirve como límite superior para la planificación. La capacidad efectiva es la capacidad que se puede lograr de manera realista dado el mantenimiento programado, los cambios de configuración, los descansos, las pérdidas de calidad y otras reducciones planificadas. Generalmente es del 80 al 90 por ciento de la capacidad de diseño. La producción real es lo que se produce en un período dado, que puede ser menor que la capacidad efectiva debido a paradas no planificadas, déficits de demanda o falta de disponibilidad de materiales.

Utilización = Producción Real / Capacidad de Diseño

Eficiencia = Producción Real / Capacidad Efectiva

La distinción entre utilización y eficiencia importa para el diagnóstico. La baja utilización puede reflejar demanda baja o problemas operativos. La alta utilización relativa a la capacidad efectiva sugiere una restricción de capacidad genuina. La eficiencia por debajo del 100 por ciento identifica pérdidas operativas, como paradas, tiempo de cambio de configuración, pérdidas de velocidad y defectos de calidad, que pueden abordarse sin inversión de capital.

Planificación de capacidad a largo plazo

La planificación de capacidad a largo plazo aborda decisiones con tiempos de entrega de varios años: construcción de instalaciones, equipos de capital principales, planificación de la fuerza laboral a largo plazo y acuerdos de aprovisionamiento estratégico que determinan la disponibilidad de capacidad de los proveedores. Los enfoques estándar para gestionar esta incertidumbre son: colchón de capacidad (incorporar exceso de capacidad para absorber la variabilidad de la demanda); anticipación de capacidad (agregar capacidad antes de que se materialice la demanda, apropiado para mercados de rápido crecimiento donde ser restringido en capacidad significa perder cuota de mercado); y retraso de capacidad (agregar capacidad solo después de que la demanda esté demostrada, apropiado para industrias intensivas en capital donde el exceso de capacidad es financieramente dañino).

Planificación de capacidad a mediano plazo

La planificación de capacidad a mediano plazo, también llamada planificación agregada, cubre un horizonte de 2 a 18 meses y determina cómo hacer coincidir la oferta agregada con la demanda agregada utilizando la fuerza laboral, las horas extras, la subcontratación, el inventario y las palancas de gestión de la demanda.

Las palancas principales en la planificación agregada: contrataciones y despidos (ajustar el tamaño de la fuerza laboral para satisfacer la demanda, efectivo pero con tiempo de entrega para contratar y capacitar); horas extras y subocupación (variar las horas para absorber las fluctuaciones de la demanda sin cambiar la plantilla); subcontratación (usar capacidad de producción externa para períodos de demanda máxima); construcción de inventario (producir para stock en períodos de baja demanda para satisfacer la demanda máxima, aplicable solo a productos no perecederos); y gestión de la demanda (cambiar la demanda de períodos pico a períodos valle mediante incentivos de precios o plazos de entrega).

Planificación de capacidad a corto plazo y programación

La planificación de capacidad a corto plazo cubre el horizonte de 1 a 8 semanas y traduce el plan agregado en programas de producción específicos, asignaciones de máquinas y asignaciones de mano de obra. Las herramientas principales son el programa maestro de producción (MPS), la planificación de capacidad de corte aproximado (RCCP) y la planificación de requisitos de capacidad (CRP).

La planificación de capacidad de corte aproximado verifica el MPS frente a las capacidades de los recursos clave para identificar sobrecargas o infrautilizaciones antes de que se libere el programa. Se llama “corte aproximado” porque utiliza datos simplificados de recursos por producto en lugar del detalle completo de rutas y centros de trabajo utilizado en CRP. Cuando el RCCP revela una sobrecarga de capacidad, las opciones de resolución son: aumentar la capacidad (horas extras, turno adicional, subcontratación); reprogramar pedidos; reducir la demanda; o dividir el lote.

Teoría de las Restricciones: los cinco pasos de enfoque

La Teoría de las Restricciones (TOC), desarrollada por Eliyahu Goldratt, sostiene que cada sistema tiene al menos una restricción que limita el rendimiento, la tasa a la que el sistema genera valor. TOC prescribe cinco pasos de enfoque para gestionar las restricciones.

Paso 1: Identificar la restricción. Encontrar el recurso, política o condición de mercado que limita el rendimiento del sistema. En un contexto de fabricación, este es el centro de trabajo con la mayor utilización relativa a la capacidad disponible.

Paso 2: Explotar la restricción. Maximizar el rendimiento a través de la restricción con los recursos existentes. Esto significa garantizar que la restricción nunca carezca de trabajo, nunca procese material defectuoso y ejecute la mezcla de productos más productiva.

Paso 3: Subordinar todo lo demás a la restricción. Todos los demás recursos deben ser ritmados al ritmo de la restricción. Las operaciones aguas arriba que corren más rápido que la restricción solo acumulan inventario delante de ella. El concepto de tambor-amortiguador-cuerda formaliza esto: la restricción (tambor) establece el ritmo, un amortiguador de tiempo protege la restricción del desabastecimiento, y una cuerda señala las tasas de liberación aguas arriba.

Paso 4: Elevar la restricción. Si la explotación y la subordinación no son suficientes, agregar capacidad a la restricción mediante inversión.

Paso 5: Volver al paso 1. Elevar una restricción típicamente hace que un recurso diferente se convierta en la nueva restricción. El proceso de cinco pasos se reinicia sobre la nueva limitación vinculante.

Amortiguadores de capacidad y variabilidad

La variabilidad en la demanda y el rendimiento del proceso hace que la planificación de capacidad sea más compleja que una simple comparación de demanda versus capacidad. Un centro de trabajo cargado al 90 por ciento de la capacidad en una semana promedio regularmente superará la capacidad en semanas de alta demanda. La relación entre la utilización y la longitud de la cola es no lineal: a baja utilización, las colas son cortas y los plazos de entrega son predecibles; a medida que la utilización se acerca al 100 por ciento, las longitudes de cola crecen exponencialmente y los plazos de entrega se vuelven muy variables.

Un colchón de capacidad del 15 al 20 por ciento en los recursos críticos mantiene un rendimiento de plazo de entrega aceptable bajo variabilidad de la demanda. El colchón apropiado depende del coeficiente de variación de la demanda, el nivel de servicio deseado y el costo de la variabilidad del plazo de entrega frente al costo de la capacidad inactiva.

Errores comunes

• Medir y mejorar cada recurso de manera uniforme. Las mejoras de eficiencia en los recursos que no son restricciones no aumentan el rendimiento del sistema. La inversión en un no-restricción no produce mejora en la producción, solo aumenta la utilización de un recurso que no estaba limitando el sistema.
• Confundir alta utilización con alto rendimiento. Un recurso que funciona al 100 por ciento de utilización es una restricción de capacidad que genera acumulación de colas y variabilidad en los plazos de entrega. Las organizaciones que celebran la alta utilización de máquinas sin medir la longitud de cola y el plazo de entrega están optimizando la variable equivocada.
• Construir planes de capacidad sobre la capacidad de diseño en lugar de la capacidad efectiva. Una nueva línea de producción con capacidad de diseño de 1.000 unidades por turno no produce 1.000 unidades el primer día. Las pérdidas durante el arranque, el tiempo de cambio de configuración, el mantenimiento y los efectos de la curva de aprendizaje reducen la producción real a una fracción de la capacidad de diseño durante el período de rampa.
• Tratar la restricción como fija. La restricción no es una propiedad inmutable del sistema; es la limitación vinculante actual. Después de elevar la restricción actual, emerge la siguiente restricción y requiere el mismo análisis. Las organizaciones que fijan la restricción en su modelo mental dejan de mejorar cuando ese recurso particular es abordado.

Preguntas frecuentes

¿¿Cuál es la diferencia entre capacidad de diseño, capacidad efectiva y producción real?

La capacidad de diseño es la producción máxima que una instalación está diseñada para lograr en condiciones ideales. La capacidad efectiva es la producción alcanzable de manera realista después de considerar el mantenimiento programado, los cambios de configuración, los descansos y las pérdidas de calidad planificadas, generalmente del 80 al 90 por ciento de la capacidad de diseño. La producción real es lo que se produce en un período específico, que puede ser inferior a la capacidad efectiva debido a paradas no planificadas, déficits de demanda o problemas de disponibilidad de materiales. La planificación y programación debe usar la capacidad efectiva, no la de diseño, como línea base. Usar la capacidad de diseño crea sistemáticamente compromisos de entrega que no pueden cumplirse.

¿¿Qué es la Teoría de las Restricciones y cómo se aplica a la planificación de capacidad?

La Teoría de las Restricciones (TOC) sostiene que el rendimiento de cualquier sistema está limitado por una única restricción vinculante en cualquier momento dado. En la planificación de capacidad, la restricción es el recurso con menor capacidad relativa a la demanda. Los cinco pasos de enfoque de TOC son: identificar la restricción; explotarla (maximizar el rendimiento a través de ella con los recursos actuales); subordinar todos los demás recursos al ritmo de la restricción; elevar la restricción (agregar capacidad si es necesario); y volver al paso 1 a medida que la restricción cambia. La implicación práctica para la inversión de capacidad es que solo la inversión en la restricción produce mejora en el rendimiento del sistema.

¿¿Qué es la planificación de capacidad de corte aproximado (RCCP)?

La planificación de capacidad de corte aproximado verifica el programa maestro de producción frente a las capacidades de los recursos clave para identificar sobrecargas antes de que se libere el programa para su ejecución. Utiliza datos simplificados de recursos por producto (horas promedio por unidad en centros de trabajo críticos) en lugar del detalle completo de rutas y centros de trabajo. El RCCP es rápido y permite la iteración rápida: si un período está sobrecargado, el planificador puede cambiar pedidos entre períodos y volver a verificar en minutos. Se enfoca en los recursos críticos que tienen más probabilidades de ser vinculantes, no en cada centro de trabajo.

¿¿Por qué operar cerca del 100 por ciento de utilización de capacidad perjudica el rendimiento del plazo de entrega?

La teoría de colas muestra que la longitud de cola promedio (y por tanto el plazo de entrega) crece de forma no lineal a medida que la utilización se acerca al 100 por ciento. Al 70 por ciento de utilización, un centro de trabajo puede absorber la variabilidad de la demanda con colas cortas y estables. Al 90 por ciento, la misma variabilidad crea colas mucho más largas. Al 95 por ciento, las colas se vuelven inestables y los plazos de entrega muy impredecibles. Un colchón de capacidad del 15 al 20 por ciento en los recursos críticos no es capacidad desperdiciada: es el amortiguador que mantiene un rendimiento de plazo de entrega aceptable bajo la variabilidad de la demanda.

¿¿Cuáles son las principales palancas en la planificación de capacidad agregada?

Las palancas de la planificación de capacidad agregada caen en dos categorías. Palancas del lado de la oferta: contrataciones o despidos (ajustar el tamaño de la fuerza laboral, efectivo pero con tiempo de entrega y costo); horas extras o subocupación (variar las horas por trabajador sin cambiar la plantilla); subcontratación (usar capacidad de producción externa para picos); y construcción de inventario (producir para stock en períodos de baja demanda, aplicable solo a productos no perecederos). Palancas del lado de la demanda: gestión de la demanda mediante incentivos de precios o plazos de entrega que desplazan la demanda de períodos pico a períodos valle.

¿¿Cómo se identifica el verdadero cuello de botella en un sistema de producción?

El verdadero cuello de botella es el recurso con la cola de trabajo más larga esperando delante de él, no necesariamente el recurso de aspecto más ocupado. Para identificarlo: medir las tasas de rendimiento reales (unidades por hora) en cada centro de trabajo; medir las longitudes de cola (inventario de trabajo en proceso esperando ser procesado) delante de cada centro de trabajo; y calcular la relación entre la tasa de demanda y la tasa de rendimiento para cada recurso. El centro de trabajo donde esta relación es más alta, o equivalentemente donde la cola es más larga y creciente, es la restricción. La observación visual y la evaluación subjetiva son poco confiables para identificar la verdadera restricción.