PLANIFICACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN II MODULO 3 PROGRAMACION DE TAREAS EN EL TALLER DE MANUFACTURA

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1 PLANIFICACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN II MODULO 3 PROGRAMACION DE TAREAS EN EL TALLER DE MANUFACTURA Ing. Omar David Pérez Fuentes 1

2 Estimados estudiantes de la materia de Planificación y Control de la Producción II; Como comente en clases, la CARRERA tiene muchas especialidades, este documento permite conocer entre tantas una herramienta más para mejorar la productividad y competitividad de las empresa. Saludos MSc. Ing. Omar David Pérez Fuentes Ing. Omar David Pérez Fuentes 2

3 Ejemplo: Juan y Antonio: Compañeros de piso y estudiantes de ingeniería Quieren impresionar a dos chicas con sus habilidades en la cocina Prepararán una cena espectacular para los cuatro Problema: Juan sólo sabe manejar el microondas Antonio sólo sabe manejar el libro de recetas de su madre 3

4 Ejemplo: Lista de platos: 1er plato: Ensalada con almendras fundidas Lavar y cortar verduras Plato frío, sólo fundir las almendras (5 minutos de horno) Preparar 2º plato: Pato a la naranja Preparar pato con el zumo de naranja Hornear durante 60 minutos a 250 ºC Postre: Bizcocho Comprado en el supermercado, solo desenvolver, calentar en el horno 90 minutos a 200 º C y presentar 4

5 Ejemplo: Organización: Antonio queda a cargo de la preparación y vigilar el horno Juan queda a cargo de la presentación final Estimación de tiempos (minutos): Preparación (Antonio) Horno Presentación (Juan) 1er plato º plato postre

6 Ejemplo: Decisión: cuál debería ser el orden de cada una de las tareas para acabar lo antes posible? Intentar dar una solución en 5 minutos Preparación (Antonio) Horno Presentación (Juan) 1er plato º plato postre

7 Ejemplo: Diagrama de Gantt: Herramienta básica para la representación y cálculo de soluciones a los problemas de secuenciación Ejemplo: representar decisión primer plato ( ), segundo plato ( ), postre ( ) Preparación Horno Presentación 7 T. terminación = 205 min.

8 Ejemplo: Son decisiones relevantes? Existe alguna diferencia entre una decisión y otra? 8 Lista exhaustiva de todas las decisiones posibles: Decisión Tiempo terminación (min.) (primero, segundo, postre) 205 (segundo, primero, postre) 180 (postre, primero, segundo) 162 (segundo, postre, primero) 195 (primero, postre, segundo) 190 (postre, segundo, primero) 177

9 Ejemplo: Entre la mejor decisión y la peor, hay un 26,5% de diferencia: Ahorro de tiempo Ahorro de costos Para la regla PEPS: Cuanto es el tiempo medio de inactividad? (125 min / proceso) Cual es el porcentaje de capacidad ociosa? (60,97%) Para la regla UEPS? Cuantas posibles combinaciones de secuenciamiento existe? 9

10 Relación entre la planificación de la capacidad, planificación agregada, programa maestro de producción y programación a corto plazo Ing. Omar David Pérez Fuentes 10

11 El desafío de la secuenciación: Ing. Omar David Pérez Fuentes 11

12 Secuenciación de tareas Definición: Asignación de tareas a recursos escasos a lo largo del tiempo. Se trata de adoptar una decisión (de entre un conjunto de decisiones posibles) para optimizar uno o varios objetivos Dónde aparecen problemas de secuenciación? En la mayor parte de decisiones en la ingeniería de organización, tanto en la industria como en los servicios 12

13 Secuenciación Asignación de tareas a recursos a lo largo del tiempo Proceso de toma de decisiones para planificar la producción, con el propósito de optimizar uno o más objetivos Decisión sobre el orden de paso de los trabajos/pedidos por los centros de trabajo (máquinas) Dónde aparecen problemas de secuenciación? En la mayor parte de decisiones en la ingeniería de organización, tanto en la industria como en los servicios 13

14 1. PROGRAMACIÓN DE OPERACIONES El presente capitulo trata de dar solución al problema de qué criterios base tomar para determinar un orden para ejecutar diversas tareas en un centro de trabajo, la limitante es el centro de trabajo que tiene una capacidad finita. Ing. Omar David Pérez Fuentes 14

15 Ing. Omar David Pérez Fuentes 15

16 Secuenciamiento: Es el proceso de determinar que tarea se inicia primero en alguna maquina o centro de trabajo. Para esto se hace uso de ciertas normas, reglas prioritarias de secuenciamiento como ser PEPS, UEPS y otros. Objetivo de la elección de la regla de secuenciamiento: Cumplir con la fecha de entrega Minimizar el plazo Minimizar el (Costo de tiempo)/(costo de preparación) Minimizar el inventario en proceso. Maximizar la utilización de las maquinas o mano de obra. Ing. Omar David Pérez Fuentes 16

17 Ejemplo 1: Se tiene un centro de trabajo compuesto por una maquina y un operario (M1), este centro de trabajo tiene tres tareas pendientes (T1, T2 y T3) como se muestra en la figura 1.1, Cuál será el orden de ejecución de tareas más recomendado? Primera opción: Primero T1, segundo T2 y Tercero T3 Segunda opción: Primero T3, segundo T2 y Tercero T1, u otra opción de secuenciamiento??? Centro de trabajo: Un cetro de trabajo puede ser una sola maquina un grupo de maquinas o una área en donde se realiza un determinado tipo de trabajo manual o automatizado. Tres tareas un centro de trabajo Ing. Omar David Pérez Fuentes 17

18 2. PROGRAMACIÓN DE n TAREAS EN 1 MAQUINA (n/1) Consiste en aplicar reglas de secuenciamiento que permita determinar el orden de ejecución de tareas en una sola maquina o un centro de trabajo. Ing. Omar David Pérez Fuentes 18

19 Simpleza Una máquina Caso especial de los demás medios Un medio más complejo se puede estudiar como una sola máquina Una consulta de un médico suele estar secuenciada mediante la regla FIFO (First In First Out) 19

20 Ejercicio 2.1 Miguel es el supervisor de un estudio de fotográfico el cual cuenta con una sola maquina de revelado de alta resolución. 5 clientes presentaron sus pedidos de trabajo al comienzo de la semana y los datos se presentan en la siguiente tabla. CLIENTE TAREA TIEMPO DE OPERACIÓN (días) Ing. Omar David Pérez Fuentes FECHA DE VENCIMIENTO (días a partir de hoy) 1 A B C D E

21 Utilice las reglas de secuenciamiento: PEPS, UEPS, SOT y Determine la regla más adecuada. Ing. Omar David Pérez Fuentes 21

22 1. Regla PEPS: Primero en llegar, primero en ser atendido 1.1 Secuencia de procesamiento A B C- D- E 1.2 Tiempo de flujo 50 días 1.3 Tiempo medio de flujo 50/5 = 10 días/tarea 1.4 Tiempo medio de retraso 23/5 = 4,6 días 1.5 Tareas entregadas a tiempo y tareas que se retrasaran TAREA Tiempo de Operación Tiempo de Flujo Fecha de Vencimiento Tiempo de Retraso A B = =1 C = = 2 D = =6 E = =14 50 DIAS 23 DIAS 1 a tiempo 4 con retraso Ing. Omar David Pérez Fuentes 22

23 2. Regla UEPS: Ultimo en llegar, primero en ser atendido 2.1 Secuencia E D C- B A 2.2 TTF = 46 días 2.3 TMF = 46/5 = 9,2 días / tarea 2.4 TMR = 20/5 = 4 días 2.5 Tareas a tiempo: 2 : E D 2.6 Tareas con retraso: 3: C B A Tarea Tiempo de Operación Fecha de Tiempo de Flujo Tiempo de Retraso (dias) Vencimiento (dias) (dias) E D C B A TOTAL A TIEMPO RETRASO Ing. Omar David Pérez Fuentes 23

24 3. REGLA TOC (Tiempo de operación mas corto) Empieza por la tarea mas fácil 3.1 Secuencia E C- A- B- D 3.2 TTF = 36 días 3.3 TMF = 36/5 = 7,2 días/tarea 3.4 TMR = 12/5 = 2,4 días 3.5 Tareas tiempo: E, C : Tareas con retraso: A, B, D : 3 Tarea Tiempo de Operación Fecha de Tiempo de Flujo Tiempo de Retraso (días) Vencimiento (días) (días) E C A B D TOTAL ,2 2,4 Ing. Omar David Pérez Fuentes 24

25 4. Fecha de Vencimiento más Temprana (FVT) 4.1 Secuencia E A B- C- D 4.2 TTF = 39 Días 4.3 TMF = 39/5 = 7,8 Días / Tarea 4.4 TMR = 12/5 = 2,4 Días 4.5 Actividad a Tiempo E, A: Actividad con retraso B, C, D: 3 Tarea Tiempo de Operación Fecha de Vencimiento Tiempo de Flujo Tiempo de Retraso (días) (días) (dias) (dias) E A B C D TOTAL ,8 2,4 Ing. Omar David Pérez Fuentes 25

26 5. Tiempo de Calma Restante (TCR) 5.1 Secuencia E A- B- D- C 5.2 TFT = 43 Días 5.3 TMF = 43/5 = 8.6 Días 5.4 TMR = 16/5 = 3.2 Días 5.5 Actividad a tiempo E A Actividad con retraso B - D- C 3 STR E = 2-1 = 1 Día *Nota: para casos de desempate debe aplicarse la norma SOT inicialmente y luego la regla FCFS Ing. Omar David Pérez Fuentes FV TO STR A = 5 3 = 2 Días STR B = 6-4 = 2 Días STR C = 7-2 = 5 Días STR D = 9-6 = 3 Días TAREA TO TF FV T. RETRASO E A 3 1+3=4 5 0 B 4 4+4=8 6 2 D 6 8+6= C = DIAS 16 26

27 5. TIEMPO DE CALMA RESTANTE (TCR) Secuencia: E, A, B, C, D Tarea Tiempo de Operación Fecha de Vencimiento Tiempo de Calma (días) (días) Restante (días) E = 1 A = 2 B C D Aplicando como regla de desempate TOC Ing. Omar David Pérez Fuentes 27

28 5. TIEMPO DE CALMA RESTANTE (TCR) Secuencia: E, A, B, C, D 5.1 Secuencia E A- B- D- C 5.2 TTF = 39 Días 5.3 TMF = 39/5 = 7,8 Días 5.4 TMR = 12/5 = 2,4 Días 5.5 Actividad a tiempo E, A : Actividad con retraso B, D, C: 3 Tarea Tiempo de Operación Fecha de Vencimiento Tiempo de Flujo Tiempo de Retraso (días) (días) (dias) (dias) E A B C D TOTAL ,8 2,4 Ing. Omar David Pérez Fuentes 28

29 Resumen: Si se tiene 5 tareas por ejecutar en una maquina, se tiene 5!= 120 opciones posibles de secuenciamiento, para reducir las mejores posibilidades se recomienda optar las 10 normas prioritarias de secuenciamiento. Cual es la secuencia de operaciones más adecuada de modo que minimice el tiempo medio de retraso? Respuesta: TOC y FVT Considerando el tiempo total de flujo? Respuesta: TOC Ing. Omar David Pérez Fuentes 29

30 Una máquina 1 L max Ejemplo: Secuenciar en una máquina 4 trabajos con el objetivo de minimizar el máximo retraso, si los tiempos de proceso y las fechas de entrega son: p 1 =4 p 2 =10 p 3 =6 p 4 =18 d 1 =8 d 2 =12 d 3 =11 d 4 =10 30

31 Cual es la secuencia que minimiza el tiempo total de flujo? Cual es la secuencia que minimiza el tiempo medio de retraso? Ing. Omar David Pérez Fuentes 31

32 Análisis de Secuenciamiento Reglas de Prioridad: 1. PEPS Primero en entrar primero en salir 2. UEPS Ultimo en entrar primero en salir 3. MINDD mínima fecha de entrega 4. MINSD Mínimo tiempo de inicio planeada 5. MINPRT Mínimo tiempo de procesamiento 6. MINSOP Mínimo tiempo de holgura, se entenderá como tiempo de holgura la diferencia entre el tiempo de procesamiento y el tiempo disponible a la fecha de entrega.

33 Análisis de Secuenciamiento Reglas de Prioridad: RAMDOM o aleatorio MINPRT con truncamiento (secuencia con prioridad a clientes importantes) RAZON CRITICA: Tiempo disponible a la fecha de entrega entre el Tiempo de procesamiento, Tiempo de Carestía: Q d, Q es el inventario y el d es la demanda por pedido. Hacer ingresar primero la orden donde hay mayor throughput.

34 Análisis de Secuenciamiento RESUMEN DE RESULTADOS Tiempo de procesamiento Regla (días) Tiempo promedio de terminación (días) PEPS MINPRT 36 7,2 MINDD 39 7,8 UEPS 46 9,2 RAMDOM 53 10,6 Atraso Promedio (días) 4,6 2,4 2,4 4,0 5,4

35 3. PROGRAMACIÓN n TAREAS, DOS MAQUINAS (n/2) En este caso 2 o más tareas deben procesarse en 2 maquinas, en una secuencia en comum. El algoritmo que se aplica para encontrar la solución optima es el de Johnson, su nombre es debido a su creador, tiene el objetivo de minimizar el tiempo de flujo, desde el comienzo de la primera tarea hasta la terminación de la ultima. Ing. Omar David Pérez Fuentes 35

36 REGLA DE JOHNSON

37 PORQUE HAY QUE UTILIZAR LA REGLA DE JOHNSON? Para minimizar el tiempo ocioso total de las máquinas. Para minimizar el tiempo de procesamiento y establecer la secuencia de un grupo de trabajos en dos centros de trabajo. Minimizar el tiempo muerto total en los centros de trabajo. REGLA DE JOHNSON Se utiliza para secuenciar N trabajos a través de dos máquinas en el mismo orden.

38 LA REGLA DE JOHNSON SIGUE 4 PASOS: 1.Todos los trabajos se deben colocar en una lista, así como el tiempo que requiere cada uno en cada máquina. 2. Se selecciona el trabajo con menor tiempo de actividad. Si el menor tiempo corresponde a la primera máquina, el trabajo se programa primero. Si el menor tiempo cae con la segunda máquina, el trabajo se programa el último. 3. Una vez que el trabajo está programado, se debe eliminar de la lista. 4. Aplicar los pasos 2 y 3 para los trabajos restantes, trabajando hacia el centro de la secuencia.

39 El algoritmo de Jonhson consta de los pasos siguientes: Paso 1. Registrar el tiempo de operación para cada tarea en ambas maquinas. Paso 2. Escoger el tiempo de operación mas corto. Paso 3. Si el tiempo de operación más corto es para la primera maquina, hacer la tarea primero; si es para la segunda maquina, hacer la tarea al último. Paso 4. Repetir el paso 2 y 3 para cada tarea restante hasta completar el programa. Ing. Omar David Pérez Fuentes 39

40 Entrada M1 M2 Salida Las tareas deben ser procesadas de manera secuencial primero en M1 y luego en M2 Ing. Omar David Pérez Fuentes 40

41 Ejemplo En un estación de servicio de automóviles se realizaron 2 procesos, 1º el reajuste de las partes del automóvil y luego el repintado. A continuación se muestra el registro correspondiente a 5 tareas por desarrollar. CLIENTE M1 M Ing. Omar David Pérez Fuentes 41

42 a) Secuencia: Cual es la secuencia de trabajo según el algoritmo de Johnson E B A D C E B C A D b) Perfil de carga de trabajo M1 E B C A D M2 E B C A Tiempo inactivo Ing. Omar David Pérez Fuentes 42

43 M1 E B A D C M2 E B A D C Tiempo medio de inactividad = (1 + 12) / 2 = 6,5 días / maq. TFT = 27 días menor Ing. Omar David Pérez Fuentes 43

44 c) Si el gerente por ser justo con sus clientes decide realizar el procesamiento de las tareas en función al orden de llegada. Determine entonces el tiempo de flujo total y el tiempo medio de inactividad. Es aconsejable esta decisión? Perfil de carga de trabajo secuencia natural. 0 A B C D E C D E TMI = (3+14) / 2 = 8.5 Días TFT = 29 Días Ing. Omar David Pérez Fuentes 44 44

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48 Programación n tareas a n maquinas. Ejemplo: 5 tareas, 5 maquinas TAREA T1 T2 T3 T4 T5 Maq. M1 M2 M3 M4 M5 Opciones de asignación de tareas a maquinas. 5! = 120 opciones posibles. Mejor asignación? Solución métodos de solución: Modelo de transporte, Programación lineal, Asignación Ing. Omar David Pérez Fuentes 48

49 Métodos de asignación bajo las siguientes consideraciones: 1. Existen n cosas que deben asignarse a n distintos 2. Cada cosa debe asignarse a un solo destino 3. solo se debe utilizar un solo criterio, Ejemplo Costo mínimo, Utilidad máxima, tiempo de terminación mínimo. Ing. Omar David Pérez Fuentes 49

50 Los pasos que se deben seguir para la solución de la programación de n tareas en n maquinas. Paso1. Sustraer el numero más pequeño de cada itera o fila de si mismo y todos demás números de esa fila (habrá entonces un cero en cada fila) Paso2. Sustraer el numero más pequeño de cada columna de todos los demás números de esa columna (habrá entonces un cero en cada columna) Paso3. Determinar si el numero mínimo de líneas requeridas para cubrir cada 0 es igual a n. En caso afirmativo, se ha encontrado una solución optima por que las asignaciones de maquinas de maquinas y tareas deben hacerse en las entradas de cero y esta prueba demuestra que si es posible. Si el numero mínimo de líneas es menor que n, vaya al paso numero 4. Paso4. Dibujar el numero mínimo posible de líneas a través de todos los ceros (estas pueden ser las mismas líneas utilizadas en el paso 3. Sustraer de si mismo el numero mas pequeño no cubierto por las filas y todos los demás números no cubiertos, y agregarlo al numero que se encuentra en intersección de líneas. Repetir el paso 3) Ing. Omar David Pérez Fuentes 50

51 Ejemplo (método de asignación) Un programador tiene 5 tareas que deben ejecutarse en cualquiera de las 5 maquinas. El costo de terminación de cada combinación de tarea maquina se indica en el siguiente cuadro. Al programador le gustaría idear una asignación que tenga el costo mínimo por el método de asignación. Ing. Omar David Pérez Fuentes 51

52 Paso 1: Sustraer el número más pequeño de cada fila de si mismo y de los demás números de esa fila. MAQUINA TAREA A B C D E Ing. Omar David Pérez Fuentes 52

53 Paso Nº 2: Sustraer el número más pequeño de cada columna de si mismo y de todos los demás números de esa columna. MAQUINA TAREA A B C D E Ing. Omar David Pérez Fuentes 53

54 Paso Nº 3: Determinar si el número mínimo de líneas requerida para cubrir cada cero, si es igual a n, en caso afirmativo se ha encontrado la solución, si el número mínimo de líneas es menor que n se ira al paso Nº 4. Tarea A B C D E TA A A 1ª 4 Líneas = n = 5 Ing. Omar David Pérez Fuentes 54

55 Paso Nº 4. Sustraer de si mismo el número mas pequeño no cubierto y de todos los demás números no cubiertos y agregarlo al numero que se encuentra en la intersección de líneas, luego repetir el paso Nº 3. Tarea A B C D E Nº de líneas = n 5 = 5 Tarea Asignación Maquina Costo 1 E 3 2 B 4 3 C 2 4 D 5 5 A 3 Costo total $ 17 Ing. Omar David Pérez Fuentes 55

56 Ejemplo: Una consultora se ha adjudicado un proyecto que se lo debe realizar a través de cinco actividades (Estudio de mercado, estudio legal, estudio de capacidad y ubicación, estudio técnico y el estudio financiero) la consultora dispone de 6 especialistas multidisciplinarios los cuales por la antigüedad y experiencia tienen diferente remuneración en función a la tarea a desarrollar. El gerente tiene la responsabilidad de realizar la asignación responsable tarea de manera que resulte el menor costo total. TAREAS RESP. A B C D E F I II III IV V VI Ing. Omar David Pérez Fuentes 56

57 TAREAS RESP. A B C D E F I II III IV V VI TAREAS RESP. A B C D E F I II III IV V VI Ing. Omar David Pérez Fuentes n = 6 57

58 TAREAS RESP. A B C D E F I II III IV V VI TAREAS RESP. A B C D E F I II III IV V VI Nº De líneas = n 6 = 6 Ing. Omar David Pérez Fuentes 58

59 Asignación Tarea Resp. Costo I B II D 200 III A IV C V E 800 VI F 0 $ Ing. Omar David Pérez Fuentes 59

60 Programación de m tareas en n maquinas, cuando m > n Cuántas posibilidades de asignación existen? Cuál la asignación optima? Herramientas para solucionar este problema? Ing. Omar David Pérez Fuentes 60

61 Ing. Omar David Pérez Fuentes 61