Propuestas académicas

Si, según apuntan múltiples autores en las dos últimas décadas, en general los entornos bajo pedido han recibido una atención muy inferior a la de los entornos de fabricación más repetitiva [Hoey 1986] [Hendry 1989a]… [Corti 2006], esta circunstancia es especialmente acusada en los entornos ETO, que requieren una atención específica [Harhalakis 1988] [Konijnend 1994] [Schragen 2002] etc. A este respecto, Harhalakis y Yang señalan:

A pesar del gran número de entornos en los que un sistema como éste podría usarse (por ejemplo en contratos del Ministerio de Defensa, fabricación de grandes bienes de equipo, y otros más), sucede que se ha realizado muy poca investigación en esta área. [Harhalakis 1988]

Si bien la problemática del sistema MPC de la industria ETO ha tenido una atención creciente desde que Harhalakis y Yang hacen el comentario anterior, sigue sin haber un número destacado de publicaciones que la traten de forma específica. A continuación se recogen y se comentan las propuestas más relevantes para el presente trabajo de tesis.

.. CPM-MRP 

A principios de los 1980s surge un grupo de propuestas para gestionar entornos productivos en los que se manifiestan tanto características de sistemas de fabricación como de proyectos, basado en intentar fusionar las técnicas PERT/CPM con la lógica de los sistemas MRP. De acuerdo con lo expuesto en el apartado anterior, este intento es el paso lógico natural para salvar las carencias ya comentadas de ambos sistemas, tanto por separado como en conjunción.



Aunque algún trabajo anterior plantea aspectos integradores entre ambos sistemas, se pueden considerar los trabajos de Aquilano y Smith [Aquilano 1980] y Steinberg, Lee y Khumawala [Steinberg 1980] como los primeros modelos híbridos CPM-MRP [Narasim 1995, pp. 604-611] [Dodin 2001]. Dodin y Elimam señalan la evolución que tuvieron las técnicas PERT/CPM partiendo como métodos de programación de tareas sin considerar las limitaciones impuestas por la disponibilidad de los recursos e incorporando posteriormente el tratamiento de dichas limitaciones. Esta evolución queda patente ya en el trabajo de Davis [Davis 1973]. Sin embargo, hasta el trabajo de Aquilano y Smith, no se había sugerido un modelo que considerase, tanto los llamados recursos renovables —aquéllos que están disponibles en una cierta cantidad por periodo, como la mano de obra, máquinas, herramientas, equipos y espacio [Demeulem 2002, p.48]— como los recursos no

renovables —aquéllos que están disponibles en cierta cantidad para un proyecto, como el

dinero, las materias primas y la energía [Demeulem 2002, p.48]— [Kolisch 2000] [Dodin 2001].

Aquilano y Smith integran en su propuesta de planificación de actividades los tiempos de adquisición de recursos y los registros de material. Siguiendo la propia revisión de estos autores, el antecedente más cercano al trabajo de Aquilano y Smith es el método POWER (PERT Oriented Workshop Scheduling Evaluation Routine, rutina de evaluación de programación de talleres orientada al PERT) presentado en [Smith 1969]. Acerca de esta referencia, los autores critican la falta de explicación en relación con la integración de la lista de materiales y los registros de material en la generación de órdenes de taller.

La propuesta de Aquilano y Smith parte de las similitudes entre la lógica de los sistemas MRP y las técnicas CPM. Ambas son el resultado de modelos lineales y ambas generan programaciones de tareas teniendo en cuenta las relaciones de precedencia. Fundamentalmente, la integración que proponen consiste en la consideración del tiempo necesario para la adquisición de los recursos requeridos por las tareas, tanto recursos de mano de obra —típicamente estos tiempos forman parte de los lead-times de las actividades en los sistemas MRP— como recursos materiales. Para saber si es preciso añadir o no un tiempo extra a la actividad que requiere la adquisición de los recursos materiales, es imprescindible conocer las cantidades de cada material de las que se dispone, o lo que es lo mismo, disponer de una política de registro de necesidades y consumos de materiales. Igualmente, si en un instante se dispone de los recursos necesarios para una actividad, entonces no es necesario adquirirlos y además es posible programar la actividad en ese instante.

El resultado es un método CPM que tiene en cuenta, además de la duración de las actividades, la duración asociada a la adquisición de recursos (comprobando si es



necesario adquirirlos); aunque quizá es más cercano verlo como un sistema MRP en el que las actividades y las esperas necesarias para disponer de los recursos están incluidos en la lista de materiales como otros elementos más. Las duraciones de las actividades son pues netas, ya que los tiempos de espera se computan a través de los elementos de recurso correspondientes. No hay, sin embargo, un tratamiento específico de la limitación de los recursos productivos, aspecto que mejoran los autores de esta propuesta en un trabajo posterior [Smith-D 1984], donde, siguiendo la misma lógica, completan el algoritmo al incluir en la lógica la limitación de los recursos renovables por periodo.

La propuesta de Aquilano y Smith tiene el interés de proponer la integración de las técnicas PERT/CPM y la lógica MRP, con la posibilidad de considerar actividades no materiales como las etapas de ingeniería. Sin embargo, tiene muchos puntos débiles, algunos de los cuales los señalan Harhalakis y Yang. En primer lugar, para seguir la lógica MRP, Aquilano y Smith transforman la red de proyecto en la lista de materiales, que, como se ha indicado en el subapartado 2.3.1, es en sí misma más restrictiva por su carácter arborescente. De este modo, cuando una actividad precede a varias, debe duplicarse tantas veces como sea necesario, lo que, aun para redes de proyectos sencillas, complica enormemente la estructura. Por otra parte, la aportación básica de poder tener en cuenta las cantidades en inventario para decidir si lanzar la adquisición de materiales, no tiene un gran impacto en los entornos ETO considerados; en estos entornos, típicamente los materiales son bien materiales estándar de consumo habitual, para los que no es necesario una planificación tan en detalle, o bien materiales personalizados y/o muy caros para tener en stock, y por tanto susceptibles de gestionarse como una actividad del proyecto [Harhalakis 1988].

La otra propuesta pionera de sistema híbrido CPM-MRP, de Steinberg, Lee y Khumawala, es un caso extremo en cuanto a estas últimas consideraciones, ya que no tiene en cuenta actividades materiales [Steinberg 1980]. Se trata de un sistema de planificación y control de proyectos desarrollado para la planificación de lanzamientos de la agencia espacial estadounidense. A finales de los años 70, la NASA se embarcó en un aumento del número de lanzamientos espaciales, con previsiones de cantidades tales que el hecho de compartir los recursos entre distintos proyectos, hasta entonces no especialmente problemático por el bajo grado de solape temporal, se convirtió en un aspecto a considerar de forma particular. Debido a ello desarrollaron el llamado FOPS (Flight

Operations Planning Schedule, programa de planificaciones de operaciones de vuelo),

haciendo una analogía de los sistemas MRP con sus proyectos de lanzamientos espaciales. La clave para inspirarse en los sistemas MRP provenía de la existencia de ocho tipos de lanzamientos, cuyas redes de actividades surgían de la combinación de un conjunto fijo de posibles actividades de duración estimada conocida. De este modo, en lugar de listas



de materiales, generaban listas de requerimientos y en lugar de partir para la planificación del programa maestro de producción, partían de lo que llamaban programa de vuelos del

sistema de transporte espacial.

Sobre esta base construyen un sistema análogo a los sistemas MRP con explosiones de requerimientos de actividades en lugar de requerimientos de materiales. La necesidad de trabajar con estructuras no arborescentes les lleva a introducir modificaciones en la lógica de explosión, que esencialmente sigue los cálculos hacia atrás de las técnicas CPM/PERT. De entrada, el resultado así obtenido es un programa a capacidad infinita, pero el sistema que desarrollan incluye la posibilidad de realizar la carga a capacidad finita, con un método heurístico similar a los algoritmos heurísticos de programación de proyectos con recursos limitados en serie [Smith-D 1984]. Fundamentalmente, el algoritmo que utilizan es muy sencillo: priorizan los proyectos de manera que el orden de programado y por consiguiente de carga de los recursos es el correspondiente a ese orden de prelación entre proyectos. En el momento de no tener capacidad disponible para una tarea, intentan adelantarla hasta encontrarle un hueco; en caso de fallar en esta búsqueda, almacenan el conflicto para resolverlo manualmente por el planificador.

La conjunción de características de los proyectos a programar hace que, lo que sería un método muy pobre de carga con recursos finitos en otros entornos, dé un buen resultado para el caso en cuestión. Por otra parte, dada la particular situación de partida de contar con un conjunto de actividades estándar, la solución planteada resulta muy adecuada. Destaca en concreto la aplicación de la lógica PERT a la explosión de listas de requerimientos generadas de forma similar las listas de materiales de sistemas MRP, permitiendo salvar el problema de la limitación de las estructuras arborescentes. El interés del sistema se verifica en la continuación en su uso y desarrollo, ampliando en los años posteriores las características de facilidad de uso, entrada de datos, posibilidades gráficas y, en general, de interacción con el usuario [Kao 1985].

Entre las escasas propuestas de híbridos CPM-MRP, tiene un particular interés para la presente tesis el trabajo de Harhalakis y Yang, repetidamente referido por su carácter pionero en la dedicación específica a la problemática del sistema MPC de los entornos ETO. El sistema que proponen estos autores comienza con la definición flexible de las actividades que componen un proyecto a partir de la lista de materiales y la adición, por un lado, de actividades “no materiales” y, por otro, de relaciones más allá de las arborescentes. Este proceso de transformación de una lista de materiales en una red completa de proyecto se representa en dos etapas en las Figuras 3.15. y 3.16. En la primera, se hace un paso inmediato consistente en convertir los elementos de la lista de materiales en actividades de una red de proyecto AON y las relaciones de composición en



precedencias. En la segunda se añaden actividades de diversa índole: por un lado, se incluyen las actividades del ciclo completo del pedido desde la contratación; por otro, se ejemplifica la necesidad de relaciones no arborescentes con un montaje temporal de prueba y calibrado que ha de deshacerse para acabar el maquinado de las piezas componentes antes del montaje definitivo; finalmente, se muestra la versatilidad de las relaciones de precedencia con un ejemplo de relación fin-fin (FF) en la que se especifica un intervalo (t=4) así como otro intervalo en una relación fin-inicio (t=1).

A partir de esta red y con las técnicas habituales PERT/CPM se establecen las fechas más tempranas y más tardías posibles a recursos infinitos. Con esta información se hace una agregación de recursos para ejecutar un módulo de nivelación de carga agregada, del que saldrán típicamente intervalos no factibles si se toma como fija la fecha de entrega. Con la

PRODUCTO FINAL

COMP 1 MONT A

COMP 6 SUB-MONT C COMP MOTOR 5

COMP FUND MAT PR 3 MAT PR 4 COMP 3 Figura . Equivalencia topológica entre la lista de materiales   y la red de proyecto [Harhalakis ]  PRODUCTO FINAL COMP 1 MONT A

COMP 6 SUB-MONT C COMP MOTOR 5

COMP FUND

MAT PR 3



carga nivelada, se generan a semejanza de los sistemas MRP las correspondientes órdenes de compra y de fabricación. Además, si se asocia una información de costes y flujos de caja a las actividades, mediante las técnicas habituales de gestión de proyectos, el sistema permite un control de avance presupuestario.

El interés del grupo de propuestas CPM-MRP es muy grande, en especial este último trabajo de Harhalakis y Yang. Se identifica la necesidad de un tratamiento específico para los entornos ETO, que se sitúan a caballo entre los entornos de fabricación y los entornos de proyectos, observando consecuentemente la utilidad de características de los sistemas

PRODUCTO FINAL

COMP 1 MONT A

COMP 6 SUB-MONT C COMP MOTOR 5

COMP FUND MAT PR 3 MAT PR 4 F/COMP 3 ENTREGA FF t=4 TRATAM CALOR COMP 2 F/MAQ COMP 2 S/FIN TEST MONT C MONT PRUEB C S/F COMP 2 COMP 3 INGENIERÍA CONTRATACIÓN t=1 Figura . Ampliación de la red de proyecto con otros tipos de actividades  [Harhalakis ] 



de gestión de proyectos PERT/CPM y los sistemas de gestión de la producción MRP; se establecen las similitudes y diferencias entre las listas de materiales y las redes de proyecto y las aportaciones de ambas.

Sin embargo, no se aclara en la explicación de las propuestas cómo van a gestionar entornos dinámicos multi-proyecto. De entrada, los ejemplos siempre se presentan con proyectos aislados. El problema adquiere otra dimensión cuando deben programarse múltiples proyectos con recursos compartidos, especialmente en lo relativo a la limitación de recursos. Y más aún cuando debe considerarse el régimen dinámico en el que continuamente están terminando y llegando nuevos proyectos. Se detecta además una falta de soporte a un aspecto especialmente relevante en los entornos ETO y ya tratado en el apartado anterior: la existencia simultánea de pedidos en fase de oferta, en fase de definición y en fase de producción.

Por otra parte, este grupo de propuestas tiene carencias funcionales para su utilización actual, derivadas del estado de la tecnología informática en el momento de su desarrollo. Como se trata al final de este capítulo, parece un requisito fundamental hoy en día que el

software de soporte a las tareas de planificación y control de la producción disponga de

utilidades avanzadas en la ayuda a la toma de decisiones, la simulación de escenarios, etc. En este sentido, resulta llamativa la falta de propuestas que posteriormente hayan intentado continuar esta línea y añadir esas características. Únicamente ha habido en los últimos años alguna propuesta similar dirigida a entornos concretos que se ha elaborado independientemente de los trabajos comentados, como la de Samaranayake et al. para la industria de mantenimiento de aviones [Samarana 2002]. El interés de este trabajo está en la utilización de una estructura integrada de lista de materiales, red de actividades y requerimientos de recursos propuesta años atrás por Woxvold, uno de los coautores [Woxvold 1992].

.. Grupo BETA 

Sin duda, el conjunto de publicaciones más cercanas a esta tesis en cuanto al ajuste a la problemática descrita y al enfoque en la búsqueda de soluciones es el correspondiente a un grupo de investigadores ligado a la Escuela de Investigación en Gestión de Operaciones y Logística BETA (Business Engineering and Technology Application, ingeniería de negocio y aplicaciones tecnológicas), arraigada en Holanda; participan institutos de investigación de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU/e, Technische Universiteit

Eindhoven), a la que está particularmente vinculada, y un instituto de investigación de la



subapartado 2.1.2.3 —[Wortmann 1983] [Sharman 1984] [Bertrand 1990] [Giesberts 1992] [Wortmann 1992] [Wortmann 1997]— como impulsor de la caracterización y clasificación de sistemas productivos atendiendo al grado de personalización de los productos que se permite a los clientes. La preocupación de estos autores por dicha caracterización viene acompañada del interés en proporcionar una solución efectiva al sistema MPC de los distintos tipos de industria [Wortmann 1983] [Bertrand 1990] [Giesberts 1992], con una especial atención a las industrias orientadas a la personalización por parte del cliente [VanVeen 1987] [Bertrand 1993] [Wortmann 1997].

Centrándose en la problemática de la tesis y como también se comentó en el apartado 2.1.2.3, de forma precursora Wortmann presenta bajo el término de ingeniería-bajo- pedido uno de los que llama protoproblemas de programación maestra de la producción [Wortmann 1983]. En la descripción, Wortmann señala algunas características especialmente relevantes como la consideración de las actividades de ingeniería en la planificación y la mencionada existencia simultánea de proyectos en fase de oferta, de definición y de producción. Este artículo es un precedente de otro publicado casi una década después, en el que el mismo autor presenta una tipología similar de situaciones de producción clasificadas por su grado de orientación al cliente (ver 2.2.3.5). Esta tipología completa la basada en el punto de desacoplamiento (CODP). Wortmann acompaña la tipología de una breve descripción de requerimientos para los respectivos sistemas de gestión de la producción [Wortmann 1992].

En 1990, Bertrand, Wortmann y Wijngaard [Bertrand 1990] publican un libro, en el cual, como resultado de su experiencia en proyectos con diferentes empresas industriales, desarrollan una propuesta de sistema de planificación y control de producción que ya habían presentado en un trabajo anterior [Bertrand 1985]. Aportan análisis y diseños de aplicación a distintos tipos de industria, caracterizados en función de su grado de orientación al cliente. El punto de partida de su propuesta de diseño de sistema MPC se basa en encontrar el equilibrio apropiado entre diseño estandarizado y diseño a medida. Destacan tres aspectos básicos a contemplar [Bertrand 1990, pp. 12-16]:

a) La distinción entre el control del flujo de materiales y el control de las unidades de

producción. Definen una unidad de producción (PU, Production Unit) como un área de

producción con recursos propios y responsable de la fabricación de un conjunto específico de productos a partir de un conjunto específico de materiales. Es pues un subconjunto con funcionalidad completa dentro del sistema de fabricación. La salida de una PU, será la entrada de otra PU. El control del flujo de materiales coordina las salidas de las distintas PU, así como el Departamento de Producción con el Comercial.



b) La distinción entre el control detallado orientado a materiales concretos y el control agregado orientado a la capacidad. En el nivel agregado las variables a controlar son la capacidad de los cuellos de botella y los planes de producción, de ventas, de inventario, de subcontratación, de compras, etc. Estos planes actúan como objetivos y restricciones para el nivel detallado, donde las variables principales a controlar son los instantes de inicio y finalización de las órdenes de producción.

c) La relación entre Producción y Comercial. Bertrand et al. incluyen específicamente esta coordinación en el ámbito del sistema MPC, señalan su variabilidad con el tipo de industria, especialmente en cuanto al grado de personalización por parte del cliente y su carácter determinante en cuanto a la configuración del sistema MPC. En los sistemas MRP esta coordinación se plasma en el programa maestro (MPS).

Como ejemplo de interés, Bertrand et al. representan esquemáticamente el control del flujo de materiales de los entornos ETO según muestra la Figura 3.17, con seis PU básicas, en las que cabe destacar la inclusión de las actividades de ingeniería.

Un elemento de particular relevancia en el enfoque de Bertrand et al. es el tratamiento específico de los sistemas informáticos de soporte a los sistemas MPC. Conciben la arquitectura de estos sistemas como cuatro círculos concéntricos (Fig. 3.18) con el siguiente significado: Aceptación pedido cliente Diseño e ingeniería Fabricación componentes Montaje y pruebas Envío al cliente Compra materiales Compra elementos estándar

Control de proyecto y coordinación de materiales

Figura . Estructura de control del flujo de materiales en los entornos ETO  [Bertrand , p.] 



a) Sistemas software. El círculo más interno corresponde a los paquetes de software independientes de las aplicaciones, que son necesarios para que las aplicaciones puedan funcionar: sistema operativo, sistema de gestión de base de datos (DBMS,

Data Base Management System)…

b) Sistemas de proceso de transacciones independientes del estado. La segunda capa involucra las transacciones independientes del estado, término que hace referencia a los registros de información que no varían con el estado de las órdenes ni con el avance