En producción y gestión de proyectos , un cuello de botella es un proceso en una cadena de procesos, de modo que su capacidad limitada reduce la capacidad de toda la cadena. El resultado de tener un cuello de botella son los estancamientos en la producción, el exceso de existencias, la presión de los clientes y la baja moral de los empleados. [1] Existen obstáculos tanto a corto como a largo plazo. Los obstáculos a corto plazo son temporales y normalmente no constituyen un problema importante. Un ejemplo de cuello de botella a corto plazo sería que un empleado cualificado se tomara unos días libres. Los cuellos de botella a largo plazo ocurren todo el tiempo y, acumulativamente, pueden ralentizar significativamente la producción. Un ejemplo de cuello de botella a largo plazo es cuando una máquina no es lo suficientemente eficiente y, como resultado, tiene una larga cola. [2]
Un ejemplo es la falta de suministro de fundiciones y refinerías , lo que provoca cuellos de botella en las fases iniciales.
Otro ejemplo es el de una línea de montaje de placas tecnológicas de montaje en superficie con varios equipos alineados. Por lo general, la estrategia de sentido común es configurar y desplazar el elemento de cuello de botella hacia el final del proceso, induciendo a las máquinas mejores y más rápidas a mantener siempre el flujo de suministro de placas de circuito impreso (PCB), sin permitir nunca que las más lentas se detengan por completo; una estrategia que podría resultar en un inconveniente general nocivo (o perjudicial) y significativo en el proceso.
Casi todos los sistemas tienen un cuello de botella, aunque sea menor. Si todos los sistemas funcionaran a plena capacidad, al menos una máquina estaría acumulando procesos. [3] Identificar los cuellos de botella es fundamental para mejorar la eficiencia en la línea de producción porque permite determinar el área donde se produce la acumulación. La máquina o proceso que acumula la cola más larga suele ser un cuello de botella, sin embargo no siempre es así. Los cuellos de botella se pueden encontrar mediante: identificar las áreas donde se produce la acumulación, evaluar el rendimiento, evaluar si cada máquina se está utilizando a plena capacidad y encontrar la máquina con un tiempo de espera elevado. [4] [5]
Cuando la entrada llega más rápido que la velocidad del proceso, comienza a ocurrir la acumulación. Esto significa que la máquina no tiene suficiente capacidad, no se utiliza al máximo o tiene un operador poco cualificado. Este método no es eficaz para identificar cuellos de botella donde las colas se encuentran en varios pasos del proceso, ya que hay múltiples procesos con acumulación. [4]
Dado que la línea de producción está directamente vinculada a la salida de las máquinas, permite identificar el principal cuello de botella en el proceso de fabricación. Al cambiar el rendimiento de cada máquina, será posible evaluar qué máquina afecta más la producción general y, por lo tanto, determinar el cuello de botella en la cadena de procesos. [6]
Utilizando el porcentaje de utilización de cada unidad de producción, es posible determinar cuál es la máquina que utiliza el mayor porcentaje de su capacidad. Esta máquina está obstaculizando a las otras máquinas al "obligarlas" a operar a una capacidad menor. Sin embargo, si todas las máquinas en la cadena de procesos funcionan a un nivel de capacidad similar, aumentar la capacidad de la máquina más baja no creará una mejora significativa en la producción total. [4]
En el caso de que varias unidades de producción ya estén funcionando a plena capacidad, el seguimiento del tiempo de inactividad de las máquinas le permitirá identificar qué máquina tiene cuellos de botella. Por lo general, la máquina anterior a la máquina con mayor tiempo de espera o inactividad en la cadena de procesos es un cuello de botella. El resultado de esto es una máquina infrautilizada. [4]
Un diagrama de espina de pescado es un medio gráfico para encontrar posibles problemas en una cadena de procesos. Al recopilar los diferentes datos relacionados con el problema e ingresarlos en el diagrama , resulta más fácil analizar los datos en el orden en que se utilizan y, por lo tanto, determinar la raíz del problema. Esto se utiliza comúnmente para encontrar el cuello de botella en una cadena de procesos debido a que se puede identificar con precisión la máquina responsable del retraso en la producción. [7]
Las consecuencias de tener cuellos de botella en la producción son posibles estancamientos en la producción, exceso de existencias, caída de la moral de los empleados y pérdida de clientes. Los cuellos de botella pueden provocar la sobrecarga de una máquina. La sobrecarga de una máquina puede provocar que ésta se dañe o se desgaste, y el resultado de esto serían posibles períodos de tiempo de inactividad a largo plazo.
Una parada en la producción sería el resultado de que una máquina ralentiza toda la cadena de procesos y deja constantemente a las otras máquinas incapaces de continuar mientras acumula una gran cola. Esta ineficiencia ralentiza significativamente la producción, ya que se paga por esperar a muchos recursos, como tiempo, personas y máquinas. [1]
En caso de acumulación a largo plazo, la capacidad a la que está funcionando la máquina con cuello de botella podría ser tan lenta que sea necesario almacenar los recursos acumulados que están en la cola. El costo de almacenar recursos es significativo, ya que se necesitan recursos para transportar los materiales de un lado a otro, además de espacio, otro costo potencial. [1]
El resultado de los cuellos de botella podría requerir más trabajo por parte de los empleados, así como más horas. Además, está el factor de estrés y frustración con la máquina atascada y su operador. Esto podría resultar en una pérdida de eficiencia, ya que es posible que los empleados no estén muy motivados para trabajar. [4]
Una vez que se ha identificado el cuello de botella, evaluar su grado es crucial para determinar cómo gestionarlo. El cuello de botella podría ser menor o grave. Tal vez no sea necesario abordar de inmediato los obstáculos menores, mientras que los obstáculos graves sí deben abordarse de inmediato. Hay varias formas de eliminar los cuellos de botella. Algunas formas de hacerlo son: agregar recursos a la operación de cuello de botella (más personas), [8] minimizar el tiempo de inactividad, [9] eliminar actividades sin valor, invertir en más maquinaria que complete la misma acción y optimizar la operación de cuello de botella. [10] [11] Otras fuentes sugieren de manera similar que una vez que se ha identificado el cuello de botella, es mejor asegurarse de que esté bien mantenido, [12] para proporcionar un stock de reserva constante aguas arriba del cuello de botella, para reducir el tiempo perdido en configuraciones y cambios. y capacitar a más operadores para las máquinas con cuellos de botella. [13] [14] Estos se explican con más detalle a continuación. Tener la producción programada para optimizar la eficiencia es otra forma de utilizar eficazmente la máquina con cuellos de botella. Esto minimiza la posibilidad de que no se cumpla la cuota de producción. La programación también reduce el número de situaciones en las que la producción se detiene por falta de personal, por una mayor organización y una mayor producción planificada. También permite aprovechar al máximo el tiempo disponible, ya que se pueden encontrar espacios de tiempo para mantener la máquina en funcionamiento el mayor número de horas posible en una semana. [15]
Aumentar el número de operadores o aumentar el número de personal puede resultar beneficioso por múltiples motivos. Aumentar el número de operadores puede aumentar la eficiencia, ya que todos pueden trabajar en diferentes turnos cronometrados y, por lo tanto, la máquina con cuellos de botella puede funcionar durante más horas. [14] Además, si un trabajador está enfermo, no puede trabajar o renuncia, siempre habrá alguien disponible para reemplazarlo. Aumentar el número de empleados puede resultar beneficioso para aumentar la eficiencia. [16] Esto se debe a que pueden reasignarse para trabajar en partes de las operaciones de las máquinas con cuellos de botella que pueden dividirse en actividades más pequeñas y reasignarse para reducir la carga de trabajo de la máquina, reduciendo así la acumulación. [10] [11] [13] Reasignar otro trabajo a diferentes máquinas permite una menor acumulación o retraso para la máquina con cuello de botella. Esto acelera significativamente la producción, ya que reduce el tiempo de espera de las máquinas más adelante en la cadena de procesos, aumentando la productividad. [17]
Para compensar el hecho de ser el eslabón más débil de la cadena de procesos, la máquina que produce el cuello de botella tendrá que funcionar durante períodos de tiempo más prolongados. Se debe minimizar el tiempo de cambio y configuración para permitir que las máquinas funcionen durante un poco más de tiempo, reduciendo el impacto del cuello de botella. [14] Minimizar el tiempo de inactividad haciendo que las máquinas con cuellos de botella funcionen desde antes hasta más tarde es una estrategia común para solucionar el problema; sin embargo, esto aumenta la probabilidad de que la máquina se sobrecargue y necesite mantenimiento regular. [10]
Al eliminar todas las actividades sin valor, se reduce la cantidad de tareas redundantes realizadas por la máquina con cuellos de botella y, por lo tanto, se maximiza la eficiencia. La eliminación de las operaciones de desperdicio da como resultado un tiempo de ciclo más corto, lo que permite que la máquina complete cada proceso en menos tiempo. [10]
Para optimizar el uso de la máquina, ésta debe mantenerse en funcionamiento durante el mayor tiempo posible y, por lo tanto, nunca debe tener que esperar materiales o existencias para aumentar la productividad. Esto se puede lograr colocando un stock de reserva, de modo que la máquina siempre tenga alguna tarea que pueda realizar. La desventaja de esta estrategia es que se necesitará espacio de inventario para almacenar el stock de reserva, para cuando la máquina que la precede en la cadena de procesos esté funcionando. [10]
Prevenir los cuellos de botella sería ideal para no tener que gestionarlos y resolverlos en el futuro. Hay formas de solucionarlos al planificar el entorno de producción . Dar a los empleados rienda suelta en la toma de decisiones menores les permitirá tomar la decisión que consideren más eficiente y, al ser operadores de la máquina, su experiencia les permitirá especializarse en el uso de la máquina con el tiempo. [18] La capacitación cruzada de los empleados aumentará la adaptabilidad en la línea de producción y, por lo tanto, reducirá el posible tiempo de inactividad en el futuro. La contratación de empleados de alto rendimiento reducirá la posibilidad de que se formen cuellos de botella debido a empleados de bajo rendimiento que son ineficientes en el uso de la maquinaria asignada. [19] La planificación para una mayor producción potencial al diseñar el entorno de producción es crucial a largo plazo, para casos de pedidos más grandes cuando es necesario hacer funcionar toda la maquinaria. Tener toda la maquinaria funcionando a pleno rendimiento no siempre es lo ideal, debido a situaciones en las que se producen fallos de funcionamiento y se para la producción. Tener líderes inspiradores que tengan un sólido conocimiento de cómo mantener la producción funcionando sin problemas permitirá un mayor control de todos los diferentes procesos en la cadena de producción. Tener en cuenta la disposición de los diferentes procesos también puede aumentar la eficiencia, ya que minimiza los retrasos causados en la etapa de transporte. El uso de un diseño adecuado puede reducir los gastos generales de las máquinas y reducir el tiempo de manipulación de materiales. [20]
El establecimiento de protocolos intercambiados estandarizados puede minimizar la posibilidad de que se produzcan cuellos de botella en el futuro al minimizar el tiempo de inactividad. Esto aumenta la eficiencia al reducir cualquier posible confusión entre diferentes sectores y, por lo tanto, reduce la posibilidad de retrasos en la llegada de materias primas. [21]
Un cuello de botella estático es aquel en el que no se producen fluctuaciones aleatorias o inesperadas (como las que se producirían durante un cambio o una avería del sistema). Un sistema estático no cambia de comportamiento y, por tanto, el sistema permanece constante. Encontrar un cuello de botella en un sistema estático es muy sencillo, simplemente es la máquina o proceso con el tiempo de ciclo constante más largo. Los sistemas estáticos no existen en la realidad porque, pase lo que pase, siempre habrá una ligera fluctuación en el tiempo del ciclo. Esto se debe a que no hay forma de evitar que se produzcan todas las fluctuaciones que ralenticen el sistema. Un ejemplo de esto podría ser una escasez de energía o un desastre natural. [22] El comportamiento de cualquier sistema es vulnerable a cualquier evento aleatorio y, por lo tanto, todos los sistemas son dinámicos. Los sistemas dinámicos se pueden dividir en dos grupos principales: estables e inestables. La diferencia significativa en el contexto de los sistemas dinámicos es que los cuellos de botella pueden cambiar. La velocidad a la que se desplaza un cuello de botella dependiendo del buffer entre los procesos. [22] Los cuellos de botella cambian cuando cambia la ubicación del centro de trabajo en el área de producción, lo que genera problemas de control debido al importante retraso en la producción. Los cuellos de botella cambiantes son el resultado de acontecimientos inevitables e inesperados, para los cuales no es posible planificar. [23]
Los pasos sugeridos para evitar o prevenir los cuellos de botella en los cambios son:
Paso 1) Reevaluar la carga máxima de cada máquina, proceso o centro de trabajo al aceptar un nuevo pedido.
Paso 2) Encuentre el cuello de botella en el sistema e identifique su capacidad excedente.
Paso 3) Llenar los cuellos de botella con capacidad excedente.
Paso 4) Descubra el tiempo de liberación del material como resultado de la programación de nuevos cuellos de botella.
Siguiendo estos pasos, la producción del pedido se completará en el menor tiempo posible. [24]