Una planta que fabrica máquinas especiales y además produce en serie está ejecutando dos matemáticas distintas en el mismo ERP. Una es un proyecto con camino crítico; la otra es un flujo con una cola. Planificar ambas con un solo método es la razón de que la máquina salga tarde y el pedido de serie salga incompleto — y la aritmética dice de qué palanca tirar.

Nuestra propia planta tiene el problema del que trata esta nota, y esa es la única razón por la que estamos capacitados para escribir sobre él. Una parte del edificio diseña y fabrica máquinas que nunca han existido antes. Otra parte produce cuadros eléctricos y mazos de cables en cantidades repetidas sobre un diseño congelado. Las dos comparten edificio, sistema de calidad, departamento de compras y, lo más incómodo, varias de las mismas personas. No comparten método de planificación, y los intentos que hemos visto de hacer que compartan uno han fracasado todos de la misma manera: el proyecto absorbe los recursos comunes cada vez que se acerca un hito, los pedidos de serie esperan, después el cliente de serie escala y entonces es el proyecto el que se retrasa.

La razón de fondo es matemática y no de gestión. La producción en serie es un problema de flujo, gobernado por el comportamiento de las colas y por el tamaño de lote. Una máquina diseñada bajo pedido es un proyecto, gobernado por una red de actividades dependientes sin repetición de la que aprender. Las dos tienen funciones objetivo distintas, unidades de medida distintas y modos de fallo distintos, y las fórmulas que describen cada una dicen con claridad que una política acertada para la primera es equivocada para la segunda.

Qué supone el MRP clásico y qué no

La planificación de necesidades de material hace una cosa extremadamente bien. Toma la demanda de un artículo terminado, la explota nivel por nivel a través de la lista de materiales, compensa cada necesidad contra el stock disponible y los pedidos ya realizados, y desplaza el resultado hacia atrás por el plazo planificado para decir cuándo hay que lanzar cada orden. Para un producto repetitivo de estructura estable es casi imposible de mejorar, y las hojas de cálculo que la sustituyen son casi siempre peores.

Lo que no hace es considerar la capacidad. El MRP clásico planifica material contra capacidad infinita y deja la cuestión de si los centros de trabajo pueden realmente hacer el trabajo a un paso posterior de planificación de capacidad, que informa de una sobrecarga en lugar de resolverla. Esa división es defendible en un taller de flujo donde las hojas de ruta se parecen y la carga se promedia. Es indefendible cuando una de las órdenes del plan es la construcción de una máquina cuyas actividades son únicas, cuya red de precedencias es profunda y cuyo contenido de ingeniería cambia mientras el plan está corriendo.

El lado de serie: tres fórmulas que conviene conocer

En el tamaño de lote se decide la mayor parte del inventario de una planta. El punto de partida de manual es la cantidad económica de pedido, que equilibra el coste de pedir contra el coste de mantener. Para un artículo con una demanda anual de 12.000 piezas, un coste de pedido o preparación de 120 euros, un coste unitario de 8 euros y una tasa de posesión del 20 por ciento anual, el coste de posesión es de 1,60 euros por pieza y año, y la cantidad es la raíz cuadrada de dos por demanda por coste de pedido dividido entre el coste de posesión: la raíz de 1.800.000, unas 1.340 piezas, o nueve pedidos al año.

La cifra es útil y conviene declarar sus hipótesis, porque se incumplen con normalidad: demanda constante, reposición instantánea, sin descuentos por cantidad, sin límite de capacidad. Con la demanda irregular que ve de verdad un fabricante de maquinaria, las herramientas honestas son las dinámicas — la heurística de Silver-Meal, que añade periodos a un lote mientras el coste por periodo siga cayendo, y el algoritmo de Wagner-Whitin, que resuelve de forma óptima el caso determinista de un solo artículo mediante programación dinámica. Ambas necesitan un calendario de demanda en lugar de un total anual, que es precisamente la información que una ejecución de MRP ya tiene.

El stock de seguridad es la segunda fórmula, y la versión que usan casi todas las plantas es la equivocada. Con un plazo fiable y demanda variable, la cobertura necesaria es el factor de servicio por la desviación típica de la demanda por la raíz cuadrada del plazo. Con un nivel de servicio del 95 por ciento el factor es 1,645; con una desviación típica semanal de 60 piezas y un plazo de 4 semanas, eso es 1,645 por 60 por 2, unas 197 piezas.

Dejemos ahora que varíe el propio plazo, que es lo que ocurre de verdad con un proveedor. La cobertura pasa a ser el factor de servicio por la raíz cuadrada del plazo por la varianza de la demanda más la demanda media al cuadrado por la varianza del plazo. Con una demanda media semanal de 500 piezas y una desviación típica del plazo de una semana, dentro de la raíz quedan 14.400 más 250.000, de modo que el stock de seguridad ronda las 846 piezas — más de cuatro veces la cifra que producía la variabilidad de demanda por sí sola. Conviene leer eso dos veces antes de aprobar el próximo proyecto de previsión. Estabilizar el plazo de un proveedor vale varias veces lo que vale mejorar la previsión, porque la demanda media entra al cuadrado en el término del plazo y la variabilidad de la demanda no.

La tercera es la más simple y la más ignorada. La ley de Little establece que el trabajo en curso es igual al rendimiento multiplicado por el tiempo de flujo. Una célula que produce 48 piezas buenas por hora con un tiempo de flujo de seis horas mantiene 288 piezas en algún punto entre su primera y su última operación. La relación es una identidad y no un modelo, así que corta en ambos sentidos: con el mismo rendimiento, reducir a la mitad el trabajo en curso reduce a la mitad el tiempo de flujo, y la única forma de acortar un plazo sin añadir capacidad es meter menos en el sistema. Toda planta que responde a un pedido retrasado lanzando más trabajo tiene la identidad en contra.

Por qué el centro de trabajo compartido es todo el problema

La fórmula que explica la mayoría de los fallos de entrega en una planta mixta es la aproximación de colas que suele atribuirse a Kingman. El tiempo de espera en un centro de trabajo es aproximadamente la media de los términos de variabilidad de llegada y de servicio, multiplicada por el término de utilización, multiplicada por el tiempo efectivo de proceso. El término de utilización es la utilización dividida entre uno menos la utilización, y es la razón por la que la intuición falla.

Al 80 por ciento de carga ese término vale 4. Al 90 por ciento vale 9. Al 95 por ciento vale 19. Llevar un recurso compartido del 80 al 95 por ciento de carga no lo hace un 19 por ciento más ocupado de ninguna forma que el cliente perciba; multiplica la cola que tiene delante por casi cinco. El término de variabilidad pesa igual: un centro de trabajo alimentado con una mezcla de lotes de serie de 200 piezas y piezas únicas de máquina tiene por construcción una variabilidad de llegada alta, de modo que su cola es larga a utilizaciones en las que una célula dedicada estaría cómoda.

Esa sola relación es el argumento más fuerte para no tratar un taller de mecanizado, un puesto de cableado o un equipo de ingeniería como un depósito que se llena. Explica también por qué las plantas que miden utilización entregan mal: a un responsable premiado por mantener un centro de trabajo al 95 por ciento se le está premiando por construir una cola.

El lado de proyecto obedece a otras reglas

Una máquina especial no es un lote. Es una red de actividades con restricciones de precedencia y recursos compartidos y limitados, lo que en el caso general es un problema de programación de proyectos con recursos limitados — demostradamente difícil de resolver de forma óptima y, más importante, algo que una ejecución de MRP ni siquiera intenta. Su camino crítico es una cadena de decisiones de ingeniería, componentes de plazo largo y pasos de integración, y lo que determina la fecha de entrega no suele ser la capacidad sino una decisión que alguien todavía no ha tomado.

De ahí se siguen tres consecuencias. Primera, los colchones van al final de la cadena y no en cada tarea, que es el núcleo útil del pensamiento de cadena crítica: acolchar cada actividad por separado garantiza que cada actividad consuma su colchón, mientras que un único colchón de proyecto absorbe la variación que realmente ocurre. Segunda, los artículos de plazo largo tienen que pedirse contra una liberación de ingeniería deliberadamente escalonada, de modo que un accionamiento, un robot o una mesa indexada comprada puedan comprometerse mientras todavía se dibujan los resguardos. Tercera, los cambios de ingeniería sobre un proyecto vivo no son perturbaciones que haya que minimizar; son la condición normal del lote uno, y el plan tiene que tener un sitio al que mandarlos.

Nerviosismo, y la valla que lo detiene

Un MRP regenerado cada semana sobre un horizonte móvil reprogramará órdenes que no necesitaban reprogramarse. Un pequeño cambio en una previsión varios niveles más arriba, un tamaño de lote que redondea distinto, una sola recepción tardía, y la ejecución produce un juego nuevo de fechas de lanzamiento para piezas cuya situación real no ha cambiado en absoluto. La literatura de planificación bautizó esto como nerviosismo del sistema en los años setenta y la cura no ha cambiado desde entonces: una valla temporal de planificación dentro de la cual el sistema no puede replanificar, órdenes planificadas fijadas por un planificador y no por el algoritmo, y tamaños de lote que no se recalculan en cada ciclo.

En una planta mixta el nerviosismo tiene una segunda fuente, que es el proyecto. Cada cambio de ingeniería sobre una máquina entra en el plan de materiales como una necesidad nueva o cancelada, y sin valla esos cambios agitan las fechas de lanzamiento del trabajo de serie que comparte los mismos componentes y las mismas personas. El remedio práctico es poco vistoso: planificar el proyecto fuera del horizonte del MRP y dejar que consuma capacidad reservada, en lugar de permitir que compita dentro de la misma ejecución.

Cómo lo separamos en la práctica

Lo que a nosotros nos funciona es una separación deliberada con exactamente un objeto compartido. El lado de serie se planifica por MRP con una ventana congelada de dos semanas, órdenes planificadas firmes más allá de ella, tamaños de lote revisados trimestralmente en lugar de recalculados cada semana, y tiempos de hoja de ruta tomados de la medición y no del estándar. El lado de proyecto se planifica como proyecto, con estructura de desglose de trabajo, cadena crítica y un único colchón de proyecto, y su material de plazo largo se lanza contra aprobaciones de ingeniería escalonadas.

Lo único que se planifica en los dos sitios son las personas. Una reserva nominal de capacidad — tantas horas de ingeniería y tantas horas de cableado por semana comprometidas con el proyecto, visibles para el planificador de serie como no disponibles — es el único mecanismo que hemos encontrado que impide que los dos regímenes se roben en silencio. Es un número incómodo de fijar, porque obliga a alguien a decidir por adelantado cuánto de la semana pertenece a la máquina y cuánto a los cuadros, y esa decisión es exactamente la que de otro modo toma cada mañana quien grita más fuerte.

Qué medir

La utilización es la medida principal equivocada para una planta mixta, por la razón que da el término de colas. El par que observamos en su lugar es el cumplimiento de programa en el lado de serie — el porcentaje de órdenes completadas en el periodo para el que estaban planificadas, contado sin crédito por adelantarse — y el consumo de colchón frente al avance en el lado de proyecto, que dice si una máquina está en apuros mucho antes de que se incumpla un hito. Las dos son más difíciles de maquillar que la utilización, que es precisamente para lo que sirven.

Debajo de ambos está el mismo requisito de siempre: tiempos de hoja de ruta medidos, listas de materiales que coinciden con lo que se fabrica, y un registro por pieza desde la planta que convierta las hipótesis de planificación del próximo trimestre en mediciones de este. Ninguno de los dos regímenes se planifica bien con datos que se introdujeron una vez al arrancar el sistema y nunca se contrastaron con un parte de turno.

— Equipo de ingeniería de GANI Manufacturing