TEORÍA DE LAS RESTRICCIONES: PRINCIPALES CONCEPTOS Y APLICACIÓN PRÁCTICA

La Teoría de las Restricciones, también llamada TOC (Teoría de las Restricciones) es un desarrollo relativamente reciente en el aspecto práctico de tomar varias decisiones organizacionales en las que existen restricciones. El TOC fue descrito por primera vez por el Dr. Eliyahu Goldratt en su libro La Meta.

Una restricción es cualquier cosa en una empresa que impide o limita su movimiento hacia sus objetivos. Es evidente que la aplicación de TOC requiere una adecuada definición de los objetivos a alcanzar. Para la mayoría de las empresas, el principal objetivo es el beneficio presente y su sostenibilidad en el futuro. Hay dos tipos básicos de restricciones: físicas y no físicas. Las limitaciones físicas suelen estar relacionadas con los recursos: máquinas, equipos, vehículos, instalaciones, sistemas, etc. Las restricciones no físicas pueden ser la demanda de un producto, un procedimiento corporativo o incluso un paradigma mental para abordar un problema.

En una empresa industrial, el TOC involucra tres indicadores de desempeño que permiten evaluar si el conjunto de operaciones se está moviendo hacia los objetivos (beneficio):

• Rentabilidad: es la tasa a la que la empresa genera sus ganancias a través de la comercialización de sus productos. En esencia, la rentabilidad de un producto podría aproximarse por el margen de contribución (precio de venta – costo variable de las materias primas). Los costos laborales y otros costos fijos se consideran como parte de los gastos de operación.
• Gastos de operación: todo el dinero gastado por la empresa en convertir sus inventarios en margen de contribución.
• Inventarios: todo el dinero que tiene la empresa en cosas que pueden o podrían ser objeto de comercio. Los inventarios incluyen no solo artículos convencionales (materias primas, productos en proceso y productos terminados), sino también edificios, terrenos, vehículos y equipos. No se incluye en los inventarios, por lo tanto, el valor de la mano de obra agregada a los inventarios de trabajo en proceso.

Se observa que TOC tiene una conexión muy fuerte con la contabilidad gerencial, específicamente con el enfoque de costeo del margen de contribución. Es claro que el uso de principios generalmente aceptados en contabilidad financiera o para efectos legales puede conducir a decisiones subóptimas, básicamente por la necesidad de asignar y prorratear todos los costos fijos a los centros de costo, lo que, eventualmente, puede ser limitante. A partir de Rentabilidad, Gastos Operativos e Inventarios se pueden calcular otros cuatro indicadores de desempeño:

Margen neto = rentabilidad - gastos operativos

Retorno de la inversión (RSI) = (rentabilidad - gastos operativos) / inventario

Productividad = rentabilidad / gastos operativos

Rotación = rentabilidad / inventarios

La ligera diferencia de estos indicadores, en concreto el Giro y el RSI, debe observarse a la hora de transponer los principios de la contabilidad financiera a la contabilidad de gestión. Por ejemplo, en contabilidad financiera, el volumen de negocios se define como ventas/inventario.

Aplicación e Implementación

El TOC se ha aplicado en tres niveles diferentes de toma de decisiones: gestión de producción, en la resolución de problemas relacionados con cuellos de botella, programación y reducción de inventarios; análisis de rentabilidad, que lleva al cambio de decisiones basadas en costos a decisiones basadas en la mejora continua de las operaciones que afectan la rentabilidad; y, la gestión por procesos, en la identificación de factores organizacionales, que no necesariamente son recursos, que impiden a las empresas alcanzar sus objetivos.

Hay cinco pasos para aplicar el TOC.

• Identifique la restricción del sistema. En una empresa industrial, la restricción puede ser el tiempo disponible o la capacidad de una máquina, un departamento o un puesto de trabajo. Para empresas de servicios o de alta tecnología, la restricción puede ser el tiempo disponible de los empleados más capaces.
• Calcule la rentabilidad por unidad de recurso consumido en la restricción. Este valor se obtiene dividiendo la rentabilidad o margen de contribución unitario por el consumo de recursos de la restricción para producir un producto. La clave para maximizar las ganancias es concentrarse en producir y comercializar los productos con la mayor rentabilidad por unidad de recurso consumido en la restricción.
• Subordinar el sistema a la restricción. Los recursos y las existencias deben administrarse para proporcionar exactamente lo que se necesita para lograr los objetivos definidos para la restricción. Este paso puede implicar la ociosidad de recursos que no son restricciones. Por lo general, el sistema está sujeto a restricciones a través de un método de programación y control de producción llamado Drum-Buffer-Rope o DBR.
• Romper o levantar la restricción del sistema. A través de la mejora continua de las operaciones, la adquisición de capacidad o las fluctuaciones en la demanda, por ejemplo, la restricción del sistema puede romperse o eliminarse para que esta restricción deje de existir. Una nueva restricción física o no física, interna o externa, asumirá el papel de la restricción anterior.
• Identifique la nueva restricción del sistema si se rompe la restricción.

Cabe señalar, sin embargo, que la implementación de TOC puede requerir un cambio sustancial en la forma en que opera la empresa. Por ejemplo, suponga que, en una empresa, producir y comercializar el producto con el precio unitario más bajo y la demanda más alta maximiza la ganancia (objetivo). Si la empresa compensa a su fuerza de ventas sobre la base de una comisión como porcentaje de los ingresos, puede haber un incentivo implícito para vender los productos más caros. Este escenario exigiría una nueva política de remuneración de la fuerza de ventas.

Drum-Pulse-Rope (DBR)

DBR es el método de control y programación de la producción que le permite subordinar el sistema a la restricción. Su objetivo es asegurar la máxima utilización de la restricción para satisfacer la demanda. El Tambor es el cronograma de restricción detallado, con los artículos a producir, sus cantidades, horas de inicio y finalización. La demanda es el punto de partida para determinar el Tambor.

Las entidades sin restricciones deben marcar el ritmo de la restricción. Es por esto que la programación de restricción se llama Drum, por “determinar el ritmo de toda la tropa”. Los recursos que no son restricciones deben administrarse de modo que no falten elementos en la restricción, de lo contrario, el objetivo se verá amenazado. Dado que los recursos sin restricciones tienen mayor capacidad que la demanda, no es necesario programarlos. El método DBR señala la liberación de los elementos necesarios para alimentar el tambor y los recursos que no son restricciones para procesar esta cantidad lo más rápido posible.

Debido a las incertidumbres, se debe crear una cobertura para la liberación de artículos algún tiempo antes de su procesamiento en la restricción. Esta protección se llama Amortiguador, y en TOC, el Amortiguador se mide en unidades de tiempo, no en cantidades de artículos. La duración del búfer está influenciada por la velocidad de otros recursos sin restricciones y por la variación del tiempo de respuesta de las operaciones. Cuanto mayor sea la variación, mayor será la duración del Buffer. Cuanto mayor sea la velocidad de los otros recursos, menor será el búfer.

En términos generales, el búfer se crea para proteger la programación. Es una anticipación del momento de salida de los artículos para garantizar el cumplimiento del cronograma de producción. Puede haber tres tipos de pulmón en el TOC:

• Búfer de restricción: tiene como objetivo proteger el tambor con la liberación anticipada de elementos a la restricción.
• Búfer de envío: la restricción no es el único elemento con programas para ver. La carga de productos terminados también debe estar protegida con un tope, para garantizar la confiabilidad de los plazos para los clientes.
• Búfer de ensamblaje: cuando los elementos que han sido procesados ​​por la restricción deben ensamblarse con elementos que no han superado la restricción, es necesario crear otro búfer. En este caso, todas las partes que pasaron por la restricción deben ser utilizadas para formar el producto terminado y de esta forma no debe faltar ningún elemento “no restringido”.

No todas las empresas industriales necesitan los tres tipos de amortiguadores. Esta decisión depende del tipo de proceso y la ubicación de la restricción. Si hay una restricción física asociada con un recurso, habrá al menos 2 búfer, el búfer de restricción y el búfer de carga. El Búfer de ensamblaje es necesario si hay una operación que combina elementos que estaban con otros que no fueron procesados ​​por restricciones. Todos los artículos se dividen en dos alternativas:

• Los artículos que son procesados ​​por la restricción tendrán dos pulmones en su flujo: la Restricción y el Envío.
• Los artículos que se ensamblan con otros artículos que son procesados ​​por la restricción tendrán dos pulmones en su flujo: ensamblaje y envío.

Tomando el Tambor como punto de partida y restando el Buffer de la Restricción es posible determinar el instante de liberación de los ítems. Corda asegura que se liberará la cantidad exacta de artículos que serán procesados ​​por la restricción. En otras palabras, a través de Corda se asegura que todos los recursos operarán al mismo ritmo que la restricción, sin aumentar los niveles de inventario en proceso.

La aplicación del método DBR para la subordinación del sistema a la restricción, debe observar otros pasos adicionales, además de los cinco pasos mencionados en el apartado anterior:

• Representar el Tambor en un diagrama de Gantt, es decir, el cronograma detallado de la restricción a lo largo del tiempo;
• Decidir el tamaño adecuado de los buffers de Restricción, Montaje y Carga para cada producto;
• Reste el Buffer de la Restricción al comienzo de la operación de la restricción correspondiente, representada en el diagrama de Gantt, para determinar el instante de liberación de los elementos para apoyar el Tambor.
• Reste el búfer de ensamblaje del final de la operación de restricción correspondiente para determinar la liberación de elementos para admitir el ensamblaje de elementos que no fueron procesados ​​por la restricción con elementos que fueron procesados ​​por la restricción.
• Agregue el búfer de carga al final de la operación de restricción correspondiente para determinar la fecha de carga del producto, si la producción es para stock. Si la producción es contra pedido, se debe restar el Buffer de Carga a la fecha de entrega para determinar el instante de liberación de los artículos.
• Desarrolle un cronograma para la producción de artículos en puntos divergentes, es decir, una operación en la que se pueden fabricar dos o más productos a partir del mismo artículo común según los cronogramas de restricción, carga y ensamblaje.

La siguiente sección ejemplifica la adopción de los pasos TOC y el método DBR en una empresa ficticia que fabrica dos productos.

Aplicación práctica

Una empresa fabrica dos productos, Y y Z, que se procesan en cuatro departamentos, A, B, C y D. El producto Y requiere tres tipos de materiales: M1, M2 y M4. El producto Z requiere dos tipos de materiales, M2 y M3. En la Figura 1, se representan las estructuras de productos lógicos. La combinación de la lista de materiales o artículos (lista de materiales) de un producto con la ruta de operaciones (o estaciones de trabajo, o departamentos) recorrida por los artículos que componen ese producto (rutas de partes) forma la lógica de la estructura del producto.

Figura 1 - Lógica de estructuras de productos

NOTA: Las coordenadas, definidas por letras griegas y números arábigos definen una operación dentro de la lógica de la estructura del producto. Por ejemplo, α es la operación realizada en el departamento A para procesar la materia prima M1. Posteriormente, el artículo procesado se envía al departamento C para realizar la operación β1.

Los requisitos de fabricación para cada producto se resumen en la Tabla 1:

Cada departamento tiene 2400 minutos de capacidad disponible por semana. Los gastos operativos de esta empresa hipotética son de $30000 100 por semana. Con base en la demanda actual, la empresa puede vender 50 unidades del producto Y y 450 unidades del producto Z por semana. Los precios de venta son $500 para el producto Y y $XNUMX para el producto Z. Los cuatro materiales están disponibles en cantidades suficientes. La mano de obra necesaria también está disponible.

El enfoque que se presenta a continuación es particularmente útil cuando solo hay dos productos y solo hay una restricción activa además de la demanda. Sin embargo, el enfoque de programación lineal se vuelve necesario en situaciones más complejas, con múltiples productos y varias restricciones activas además de la demanda.

El primer paso es determinar la restricción del sistema. Para ello, se deben calcular las necesidades totales de tiempo de cada departamento para atender la demanda semanal actual de Y y Z, como se indica en la Tabla 2, y confrontarlas con la capacidad disponible.

Como cada departamento tiene una capacidad disponible de 2400 minutos por semana, el departamento B es la restricción porque no tiene capacidad suficiente para atender semanalmente a 100 unidades de Y y 50 unidades de Z.

El segundo paso depende inicialmente de determinar la rentabilidad o el margen de contribución unitario para cada producto. Esto es necesario para determinar cómo administrar la restricción para maximizar las ganancias. La rentabilidad unitaria se da en la Tabla 3.

La Tabla 3 proporciona los elementos necesarios para completar el segundo paso y determinar la rentabilidad por unidad de recurso consumido en la restricción para fabricar el producto. Este cálculo se indica en la Tabla 4.

El tercer paso consiste en subordinar el sistema a la restricción. En esta aplicación práctica, la maximización de beneficios implica fabricar el mayor número posible de unidades con la mayor rentabilidad por unidad de recurso consumido en la restricción. Para satisfacer la demanda, la empresa tendría que producir 100 unidades de Y. Esto consumiría (100 unidades)(15 minutos) = 1500 minutos de la capacidad disponible de B y dejaría 2400 – 1500 = 900 minutos por semana para fabricar 30 unidades de Z, es decir, 900 minutos / 30 minutos por unidad = 30 unidades.

La figura 2 ilustra gráficamente el enfoque adoptado para determinar los tamaños de los lotes de producción. Para construir este gráfico, primero se deben determinar las restricciones que delimitan el espacio de soluciones factibles. En esta empresa, las restricciones son la demanda actual de los dos productos (Y = 100 y Z = 50) y la compensación del consumo de recursos del departamento B por unidad producida (15Y + 30Z = 2400). Observando esta compensación e ignorando las demandas actuales, el departamento B podría producir 160 unidades de Y (2400/15) y ninguna unidad de Z, u 80 unidades de Z (2400/30) y ninguna de Y o cualquier combinación de Y y Z totalizando 2400 minutos por semana. Esta combinación está representada por la línea que conecta estos puntos en la Figura 2.

Figura 2 – Representación gráfica de restricciones

La solución que maximiza el margen de contribución debe encontrarse en los vértices que delimitan el espacio de soluciones factibles.El margen de contribución viene dado por la ecuación 235Y + 300Z. La Tabla 5 presenta los resultados de la ecuación del margen de contribución en función de estos vértices.

Finalmente, la ganancia semanal se puede calcular incorporando los gastos operativos. Ganancia semanal = $ 32500 30000 – 2500 20 = $ 100 5. Una vez que se identificó la restricción y se definió la combinación de producción, se debe construir un diagrama de Gantt que detalle el Tambor (programa de restricción, es decir, departamento B). Son factibles varios calendarios y, por simplificación, se supone que no existen incertidumbres en el sistema y que el cliente no ha establecido plazos de recepción, por lo que todos los buffers (restricción, montaje y carga) son iguales a cero. Además, suponiendo tiempos de preparación iguales a cero en el departamento B, se pueden producir lotes iguales a la demanda diaria sin crear una nueva restricción. En este caso serían 6 unidades de Y (30/5) y 480 unidades de Z (2400/5) para turnos de 3 minutos (100/XNUMX). El diagrama de Gantt para el Tambor se muestra en la Figura XNUMX, además de los instantes de liberación y recepción de artículos en las operaciones que se realizan en cada departamento. Se advierte que la tasa de utilización de la restricción es del XNUMX%, mientras que la utilización en los demás departamentos es inferior al límite máximo, alternando períodos de inactividad con ocupación.

Figura 3 - Posible programa de producción para un turno Tambor

CONCLUSIÓN 

TOC es una filosofía para la planificación de la producción, anclada en técnicas de programación lineal, en la que las restricciones determinarían el rendimiento (rentabilidad) del sistema. La operacionalización de la planificación por TOC en un programa de producción ocurre a través del método DBR. Mediante DBR, todo el sistema está subordinado a la programación de la restricción (Tambor), se incorporan los diferentes buffers para proteger el tambor de las incertidumbres del sistema y las cadenas aseguran la liberación de cantidades exactas.

El objeto de análisis de TOC y DBR es la lógica de la estructura de los productos, es decir, la combinación de la lista de materiales con la ruta de operaciones (o estaciones de trabajo) que cubren los artículos que componen estos productos. En MRP (Planificación de Requerimientos de Materiales), por el contrario, el objeto de análisis para formular la planificación y programación de la producción es la lista de materiales y su desfase temporal, con el fin de asegurar la ejecución del MPS (Programa Maestro de Producción) a partir de un punto de venta. pronóstico.

Dado que no es posible afirmar, a priori, la superioridad de TOC sobre MRP o cualquier otra política para la planificación y programación de la producción, la elección de una determinada política depende sustancialmente de cuán fácil y directa sea la asociación entre materias primas, trabajo. -requerimientos en proceso y netos con programación de productos terminados. Silver, Pike y Peterson argumentan que existe una conexión directa entre la posición en la matriz producto-proceso y la facilidad de esta asociación. En este caso, como se muestra en la Figura 4, el TOC sería, por ejemplo, más adecuado para situaciones de talleres con varios productos principales.

Figura 4 – El impacto de la matriz producto-proceso en la elección de la política de planificación y programación de la producción

Leyenda:

TOC – Teoría de las Restricciones

MRP - Planificación de necesidades de materiales

JIT – Justo a tiempo

PFS: programación del flujo de procesos

Referencias

Anónimo, "¿Qué es la teoría de las restricciones y cómo se compara con el pensamiento lean?" en www.qmi.ans.au (consultado el 17/12/2003).

Corbett, T., 2003, “Drum-Buffer-Rope” en www.corbett.pro.br (consultado el 17/12/2003).

Silver, E., Pyke, D., Peterson, R., 2002, Gestión de inventario y planificación y programación de la producción, 3.ª edición, Nueva York: Wiley & Sons.

Sytsma, S., 2003, “La teoría de las restricciones: toma de decisiones de procesos en condiciones de recursos, capacidades o demanda limitados” en www.sytsma.com.