En el apartado 2.2 se mostró que la industria ETO, como sistema productivo, está situada en el caso extremo de mínima repetitividad. Al hacer una instantánea del taller, aparentemente la problemática es la típica de un taller de tareas (job-shop), para la cual los sistemas MRP están extendidos como solución convencional [Schonberg 1983] [Sartori 1988, p. 32] [Berry 1992] [Narasim 1995, p. 471] [Ralstom 1996] [Vollmann 1997, p. 358] etc. Sin embargo, la especificidad de su problemática va más allá, al manifestarse, como se ha descrito, muchas de las características propias de los ambientes clásicos de ingeniería de proyectos, mayoritariamente apoyados para las tareas de planificación y control en las técnicas PERT/CPM y sus derivadas [Sartori 1988, p. 32] [Narasim 1995, p. 585] [Ralstom 1996] [Chase 2005, p. 94] [Vollmann 1997, p. 8] etc.
En lugar de partir de un diseño específico, en esencia las principales propuestas para dar soporte al sistema MPC de la industria ETO basadas en paquetes software comerciales provienen de utilizar las respectivas soluciones clásicas para entornos de producción de baja repetitividad y para entornos de proyectos, bien en solitario —utilización de sistemas
convencionales, de acuerdo con la terminología del marco Rivera-Durán que se emplea en
capítulos posteriores (ver cap. 5)— o bien de forma conjunta —sistemas combinados—. Se pueden considerar en total cuatro tipos principales de soluciones basadas en los paquetes de software comercial: por un lado, los dos sistemas convencionales referidos —MRP y gestión de proyectos PERT/CPM— y, por otro, dos combinaciones de estos sistemas. Seguidamente se exponen estas soluciones junto con sus principales deficiencias. Las críticas de la literatura especializada se han centrado en las carencias de las soluciones convencionales; destaca el tratamiento específico de Hendry y Kingsman [Hendry 1989a] y de Bertrand y Muntslag [Bertrand 1993]. Aunque los sistemas combinados suplen algunas de dichas carencias, otras se arrastran de los sistemas convencionales. Además, las soluciones de combinación, como se justifica en este apartado, presentan problemas de integración.
.. Sistema convencional MRP
Como ya se ha comentado, cuando los entornos ETO se observan desde el lado de la producción, al que están ligados los sistemas MPC, el comportamiento se asemeja al de un taller de tareas, en los que típicamente resultan de aplicación los sistemas MRP. Estos sistemas, cuya lógica y elementos básicos se describieron en el subapartado 3.2.3, se implantaban inicialmente en solitario y actualmente es habitual encontrarlos embebidos en los gestión de la producción de los sistemas ERP. Como queda patente en el repaso a la literatura, reafirmado con la experiencia en los proyectos de investigación motivadores de la tesis, la presencia de los sistemas MRP en los entornos ETO es mayoritaria. Algunos autores señalan la gran disponibilidad de los MRP como causa de esta mayoritaria presencia [Bertrand 1993] [Stevenson 2005].
Debido a ello, el grueso de las críticas que se hacen en la literatura especializada a la ineficiencia de los sistemas MPC en los entornos ETO se centra en las debilidades de los sistemas MRP para hacer frente a la problemática caracterizada en el primer apartado de este capítulo. Se identifican tres aspectos sobre los que inciden los diversos autores y que sirven para agrupar a continuación un listado de las cuestiones problemáticas más tratadas acerca de la utilización del MRP en dichos entornos:
a) Cuestiones operativas. Un primer bloque numeroso tiene que ver con la inadecuación de los elementos fundamentales que intervienen en los cálculos de necesidades a las peculiaridades de los entornos ETO. Se incluye aquí un listado de cuestiones apuntadas por diversos autores, que tienen que ver, por un lado, con las tres entradas básicas al módulo de planificación de necesidades MRP —el programa maestro (MPS), las listas de materiales, y el llamado maestro de materiales, que almacena toda la información relativa a cada material como el lead-time, nivel de inventario,
stock de seguridad, etc.— y, por otro, con la lógica algorítmica. Para muchas de estas
cuestiones ha sido propuesta una solución basada en las posibilidades del software comercial. Sin embargo, son soluciones que no ofrecen los sistemas MRP como tales. Se basan en una utilización instrumental, no natural, de algunas opciones y parámetros del software. Destaca el trabajo de Jin y Thomson en este sentido [Jin 2003].
• Las técnicas de determinación del MPS, esencial en los sistemas MRP, se basan en las previsiones de demanda de cada producto. En los entornos ETO, como ya se comentó en el primer apartado, no es posible planificar sobre este tipo de previsiones. De entrada y dada la naturaleza a medida de la actividad productiva, sólo cabría hacer previsiones por tipos genéricos de producto, en los casos en los
que estén identificados. Pero la previsión se complica extraordinariamente al presentar la demanda un comportamiento erráticamente fluctuante [Hendry 1989a] [Wortmann 1992] [Hicks 2000] [Persona 2004] [Stevenson 2005].
• La estructura de la lista de materiales, basada en relaciones padre-hijo, en las que todo elemento hijo tiene un único padre, puede traducirse en un grafo de precedencias técnicas; esto es, para fabricar un elemento padre es necesario disponer de (haber fabricado, subcontratado o comprado) los elementos hijo. Sin embargo, esta estructura de precedencias no sirve para reflejar algunas relaciones habituales en los entornos ETO, en los que una actividad (hijo) puede preceder a varias (padre). Un ejemplo de esta situación son los montajes temporales para pruebas y calibrado: se unen varias piezas, y, tras la actividad de prueba y encaje, se desmontan y se siguen procesando antes del montaje final [Steinberg 1980] [Harhalakis 1988] [Hicks 2000].
• Además, las listas de materiales sólo permiten relaciones “final-inicio” si bien, en ocasiones, puede ser interesante permitir otras posibilidades. Los entornos ETO se dedican habitualmente a productos de alto contenido tecnológico en cuyos procesos aparecen restricciones entre actividades que permiten determinados solapes o bien exigen determinados intervalos entre los instantes de finalización o inicio [Harhalakis 1988].
• Una planificación basada en la lista de materiales no permite incorporar actividades que, aunque acarreen un contenido de trabajo importante, no estén directamente asociadas con la fabricación, el montaje o el procesado de determinado material. En los entornos ETO estas actividades no materiales tienen especial relevancia, y deben igualmente planificarse y controlarse. En particular, cabe destacar a este respecto las tareas de ingeniería asociadas a un pedido, de cuyo avance depende la fabricación y que obligan a tener al menos un sistema complementario con el que el sistema MRP ha de comunicarse para las tareas de planificación y control [Steinberg 1980] [Harhalakis 1988] [Wortmann 1992] [Hicks 2000] [Little 2000] [Paramore 2002] [Jin 2003].
• Los cálculos de los sistemas MRP tienen como datos fundamentales de partida los lead-times, que se consideran fijos para cada pieza. Esto constituye en general una fuente de error, ya que, como propugna Goldratt, los lead-times serán un resultado de la programación y función por tanto de la carga que haya en el taller. En el caso de los entornos ETO, este punto supone una cuestión particularmente problemática por la dificultad de la estimación de los lead-times derivada de la falta de repetitividad. Para cada pedido, al definir el proceso de producción del producto correspondiente, el departamento de Ingeniería de Fabricación tiene
que asignar un lead-time a cada pieza, basándose en la experiencia de lo que tarda cada una de las operaciones detalladas o aplicando unos coeficientes determinados históricamente. A ello hay que sumar la mayor incertidumbre extra en cuanto a los lead-times de los materiales de suministro externo [Hendry 1989a] [Gelders 1991] [deBoer 1998, p.20] [Hicks 2000] [Jin 2003] [Stevenson 2005]. • Los sistemas MRP sólo permiten planificaciones con una lógica, bien hacia atrás
(backward) o hacia delante (forward); típicamente, la lógica empleada es hacia atrás, en la que las actividades se programan en su fecha más tardía posible, con la intención de minimizar el coste de inventario. De este modo, si los lead-times asociados a las actividades no están muy holgados, los retrasos por incidencias de taller —averías, retrasos de material…—, repercuten directamente en retrasos en la entrega del producto [Harhalakis 1988] [Hicks 2000] [Schragen 2002].
b) Cuestiones funcionales. Aunque se superen las cuestiones operativas, los sistemas MRP presentan dos carencias funcionales básicas que los hacen insuficientes para los requerimientos de los entornos ETO, además de una falta de atención especial a algunas cuestiones muy relevantes en estos entornos.
• En primer lugar, el hecho de que toda la actividad sea bajo pedido y a medida, trae consigo la lógica necesidad de organizar la actividad de la empresa por pedidos/proyectos. Aparecen responsables asignados a cada proyecto, que requieren un seguimiento y control, no de toda la actividad productiva, sino de la relativa a los proyectos bajo su responsabilidad [deBoer 1998]. Asimismo, es obligado mantener una contabilidad y un control de costes por proyecto [Gelders 1991] [Wortmann 1992] [Caron 1995] [Weil 1999] [Paramore 2002] [Persona 2004].
• En segundo lugar, los sistemas MRP no consideran explícitamente las tres bolsas de proyectos presentes en los entornos ETO que ya menciona Wortmann [Wortmann 1983]: proyectos contratados y definidos, proyectos contratados en fase de definición y proyectos en fase de oferta. De aquí se derivan a su vez varias cuestiones:
Por un lado, no hay una ayuda efectiva a la determinación de una fecha de entrega para un posible nuevo pedido, proceso que tiene gran importancia en estos entornos y que se ha tratado académicamente, aunque sin tener un reflejo en los sistemas comerciales [Hendry 1989a] [Wortmann 1992] [Weil 1999] [Little 2000] [Henderson 2003] [Persona 2004] [Stevenson 2005] [Zorzini 2008].
Por otro, cuando se hace una planificación y una programación detallada no se tienen en cuenta los pedidos en fase de definición ni aquéllos en fase de oferta
con muchas posibilidades de ser contratados, los cuales probablemente se van a incorporar al taller en un plazo cercano y requieren reservar capacidad productiva [Hendry 1989a] [Gelders 1991] [Little 2000] [Stevenson 2005].
• Por otra parte, hay algunas funcionalidades que requieren una mayor atención que la prestada por los sistemas MRP. En concreto, cabe destacar la importancia en los entornos ETO de dos cuestiones incluidas en la caracterización del primer apartado: el soporte a la subcontratación y la ayuda a la gestión de cambios en las especificaciones [Little 2000] [Bertrand 2001] [Jin 2003].
c) Cuestiones estructurales. Finalmente, la inadecuación de los sistemas MRP a los entornos ETO proviene de la falta de un sistema jerárquico integrado de planificación. Es una cuestión que afecta en general a la utilización de los sistemas MRP, pero que, como se explica a continuación, es particularmente deficiente en el caso de los entornos en consideración.
• Los sistemas de planificación jerárquicos tradicionales [Hax 1975] [Bitran 1993] [Mehra 1996], se basan en una agrupación de productos por líneas de producto o gamas. De este modo, se hace una planificación agregada por conjuntos de productos, que, en sucesivos pasos pasa a desagregarse. Se trata de un proceso que tiene de por sí muchas complicaciones de coherencia global y que ha sido objeto de muchos trabajos de investigación. En el caso de los entornos ETO, la agrupación clásica no tiene sentido. Sólo en los entornos bajo contrato (ver 2.2.3.5) es posible hacer una agrupación como la comentada. En general, al ser los proyectos a medida, con gran variedad de características y materiales específicos, los criterios de agrupación deben ser otros. Como se explica más adelante, en estos entornos resulta apropiada una jerarquía de actividades en cada proyecto [Hackman 1989] [Bertrand 1993] [deBoer 1998, cap. 2] [Motoa 2000, pp. 108- 116] [Kolisch 2001, p. 51] [Hans 2007].
• Aun aplicando la jerarquía comentada, falta, para que el funcionamiento sea efectivo, una integración de los módulos de capacidad. Aquí interviene una cuestión ya comentada: la consideración de las tres bolsas de proyectos. Para lograr una integración jerárquica coherente, incluyendo la realimentación con lo ocurrido en el día a día, es necesario establecer una jerarquía específica para entornos de fabricación por proyectos, unido a un tratamiento de los proyectos en sus distintas fases. Se trata de un requerimiento estructural de integración de los módulos de capacidad clásicos como el RCCP, el CRP, el análisis I/O y un eventual módulo FCS [Hendry 1989a] [Caron 1995] [Frank 1997] [deBoer 1998, p 20] [Hicks 2000] [Little 2000] [Persona 2004] [Stevenson 2005].
.. Sistema convencional de gestión de proyectos – PERT/CPM
El carácter único de los productos unido a características como los largos tiempos de producción y la existencia de tareas previas de ingeniería, asemejan la industria ETO a los entornos clásicos de proyectos. Al igual que en éstos, hay unos fuertes requerimientos de control de avance y de costes por pedido. De este modo, también se emplea en el sistema MPC de la industria ETO software de gestión de proyectos basado en las técnicas PERT/CPM. Los sistemas ERP suelen disponer de un módulo de gestión de proyectos, si bien en las labores ligadas al sistema MPC es bastante habitual la utilización, independiente o como complemento, de software específico para las tareas de planificación y control de proyectos.
Al respecto de las cuestiones problemáticas relacionadas con los sistemas MRP, los paquetes de gestión de proyectos salvan muchas de las carencias operativas, vienen a suplir la primera de las carencias funcionales y aportan una jerarquía de actividades por proyecto:
a) Cuestiones operativas. Las redes de proyecto aportan una mayor riqueza para plasmar las relaciones de tipo grafo que surgen de forma natural en los proyectos de los entornos ETO, mientras que las técnicas basadas en PERT/CPM aportan la doble lógica hacia atrás y hacia delante. Sin embargo, muchos autores resaltan las limitaciones de los algoritmos de planificación [Maroto 1999]:
• La planificación de proyectos con recursos limitados es un tema que recibe una gran atención en el mundo académico, que sin embargo no se refleja en el software comercial [Ash 1999]. La cita de Maroto et al. es elocuente al respecto:
“Hay muchos paquetes que nos permiten planificar, programar y controlar las actividades de proyectos, pero no tantos que asignen bien los recursos cuando éstos tienen una disponibilidad limitada, que es la situación más frecuente en la práctica. Esto es así porque en el primer caso es fácil obtener la solución óptima mientras que, en general, sólo es posible encontrar “buenas soluciones” mediante métodos heurísticos cuando queremos programar proyectos con restricciones de recursos, debido a la naturaleza combinatoria del problema.” [Maroto 1999]
La dificultad de contemplar las múltiples posibilidades del mundo real de la fabricación lleva en ocasiones a defender lo innecesario de unos algoritmos más potentes. Implícitamente, este argumento pone de manifiesto las carencias habituales en el modelado del problema. En todo caso, además de las carencias
algorítmicas, varios autores destacan las limitaciones en cuanto a las funciones objetivo a utilizar, que no permiten en general incluir expresiones de cierta complejidad ni elementos como el coste de inventario, natural en entornos de fabricación [deBoer 1998, p.21].
b) Cuestiones funcionales. El software de gestión de proyectos resuelve satisfactoriamente la primera de las carencias funcionales de los sistemas MRP, esto es, la necesidad de un seguimiento y control por proyecto. A cambio, estos paquetes tienen una deficiencia grave para su utilización en los entornos ETO, que centra los comentarios de la literatura y se suma a la repetida carencia de no considerar explícitamente las tres bolsas de proyectos (si bien son más útiles para la estimación de una fecha de entrega) [Harhalakis 1988] [Gelders 1991] [Caron 1995] [Hicks 2000] [Paramore 2002] [Schragen 2002] [Persona 2004]:
• La relación intrínseca con la gestión de proyectos acarrea una lógica falta de soporte a las cuestiones propias de la fabricación. Así, los sistemas basados en las técnicas de planificación en red tipo PERT/CPM adolecen de una falta de soporte a la gestión de materiales. Las actividades se planifican sin tener en cuenta su posible vinculación con la cantidad de material en inventario. Igualmente, hay una carencia en relación con los elementos típicos del día a día del control de producción en los entornos de fabricación, como las órdenes de producción, las hojas de ruta, vales de material, etc.
c) Cuestiones estructurales. Las redes de proyecto facilitan el establecimiento de una jerarquía de actividades por proyecto, aunque mantienen la carencia de no incluir una jerarquía de planificación de la capacidad. A esto se añade una cuestión fundamental [Steinberg 1980] [Gelders 1991] [deBoer 1998, p.21] [Ash 1999] [Schragen 2002]:
• La gestión de múltiples proyectos con recursos compartidos todavía no cuenta con un soporte adecuado a pesar de que en los últimos años se ha incrementado la funcionalidad al respecto en el software especializado. Aún el foco de atención está situado en la gestión de proyectos con recursos limitados, pero independientes. Desde el punto de vista del gestor de producción no hay una visión global de un entorno dinámico multi-proyecto, que se realimente con los datos de ejecución y los considere para la planificación y programación del conjunto de proyectos.
.. Sistema combinado: planificación general con técnicas de
proyectos, y detalle y ejecución con técnicas de producción
Un primer intento de hacer frente a la problemática en cuestión a través de la consideración de la doble naturaleza producción-proyectos de los entornos ETO, es el de utilizar técnicas de gestión de proyectos en los niveles jerárquicos superiores del sistema MPC (ver Fig. 2.9) —planificación y control general e interacción con la zona comercial—, y técnicas de producción tipo MRP en los niveles inferiores —planificación detallada y ejecución—.
En los entornos ETO, las similitudes con la gestión clásica de proyectos son grandes en los niveles superiores del sistema MPC, donde se realiza la planificación global del proceso productivo. Consecuentemente, comparten muchas de las tareas como el análisis de la aceptación o no del pedido, la estimación del presupuesto y del plazo de ejecución, o la realización de ofertas. Además, como ya se ha comentado, la empresa se organiza de una manera similar a la habitual estructura matricial de los ámbitos de ingeniería de proyectos [deCos 1995, p. 231] [Meredith 1995, p. 158] [Shtub 1994, p. 216] etc., asignando un responsable del proyecto, que cruza sus responsabilidades con el Departamento de Producción y que realiza el seguimiento y el control presupuestario de avance sobre la red de precedencias. Esta red se convierte en el elemento básico de interacción con Producción, lo que favorece su papel primordial en la ordenación de tareas en el tiempo y explica la aplicación de las técnicas PERT/CPM en el nivel de planificación.
Por otro lado, como ya se ha comentado en diversas ocasiones, desde el punto de vista de la fabricación, la problemática que surge es muy cercana a los clásicos entornos de taller de tareas (job shop), guiados típicamente por sistemas MRP. El proceso productivo tiene centros de trabajo a los que llega un conjunto de órdenes cuya secuencia de proceso hay que establecer. La gestión de producción en los niveles de detalle y de ejecución se realiza esencialmente de acuerdo con la operativa clásica de estos talleres, con órdenes de producción, hojas de ruta, vales de material, etc.
De forma natural, la necesidad de gestión de materiales y la dinámica del taller lleva a la utilización de un sistema MRP, mientras que la necesidad del control y gestión por pedido lleva a la utilización de las redes de precedencias como elemento básico para la planificación y el control agregado [Gelders 1991] [Wortmann 1992] [Caron 1995]. Así, no resulta extraño encontrar en los entornos ETO, por un lado, a los responsables de proyecto, cuya visibilidad de la problemática se reduce al ámbito de los proyectos a su cargo, utilizando software de gestión de proyectos, y por otro, a los responsables de
producción, utilizando el sistema MRP del módulo de producción del sistema ERP correspondiente, fundamentalmente para la gestión de listas de materiales y generación de órdenes de fabricación y compra.
Sin embargo, el funcionamiento basado en este esquema no resulta eficiente. Según se ha detallado, tanto los sistemas MRP como los sistemas de gestión de proyectos basados en las técnicas PERT/CPM presentan carencias para satisfacer las necesidades de los entornos ETO. Aunque algunas de estas carencias se subsanan con la utilización combinada de estos sistemas, otras se mantienen y además existe un grave problema de