Fisica de Planta, Factory phusics Presentación de Ing. Dennis Garcia Ocaña IV congreso nacional de Ingeniería Industrial y Ramas Tecnicas Tarija, Abril de 2014

1. Factory
Physics
Física de Planta
Ing. Dennis García Ocaña
IV CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y RAMAS TÉCNICAS
TARIJA, ABRIL DE 2014

2. Contenido
 Introducción
 Factory Physics: Que es?
 Definiciones
 Principios de la física de planta
 Conclusiones

3. Introducción
 Competitividad de las
empresas
 Buen desempeño y mejoras
 Desarrollo de productos
 Mercadotecnica
 Administración de RRHH
 Finanzas
 Gestión de la producción
(OM Operation
Management)
 Para los japoneses, la gestión
de la producción debe ser
parte efectiva de la estrategia
de manufactura

4. Corrientes de OM en el
siglo XX
 La administración científica
 Caracterizada por modelos racionales,
deductivos, cuantitativos para analizar
los sistemas de manufactura
 La planeación de requerimientos de
materiales (MRP)
 Caracterizada por un sistema
computarizado para la planeación
integrada de la producción
 Justo a tiempo (JIT)
 Caracterizado por bajos inventarios,
flujo de producción orientado al
ambiente de manufactura.

5. Corrientes de OM
en el siglo XX
 La administración científica
 Inaplicabilidad en la industria por la
eliminación de restricciones
 La planeación de requerimientos
de materiales (MRP)
 Clasificación de empresas A, B, C y
D. Sólo el 9,5% clase A y el 60% clase
C y D
 Justo a tiempo (JIT)
 Dificultades en su implementación,
el TQM eclipsó al JIT

6. Surgimiento de la física de
planta
 En 1988 Hopp y Spearman,
hicieron una descripción del
comportamiento básico de una
planta, en una consultoría a IBM
para desarrollar procedimientos
más efectivos para el control de
la producción
 Encontraron relaciones muy
fundamentales que no eran
conocidas y abordadas en la
literatura referida a la gestión de
la producción
 Uno de los participantes dijo:
Why, this is like physics of
the factory!"”

7. Que es Factory
Physics?
 Es una descripción sistemática del
comportamiento subyacente de los sistemas
de manufactura, que permite a los ingenieros
o gerentes trabajar con las tendencias
naturales de los sistemas de manufactura
para:
1. Identificar oportunidades para mejorar los
sistemas existentes
2. Diseño de nuevos sistemas eficaces
3. Realizar las compensaciones necesarias para
coordinar las políticas de las áreas dispares

8. Que es Factory Physics?
 Se entiende como la Ciencia de la Manufactura
que presenta modelos sistemáticos descriptivos (y
por ende globales) respecto al comportamiento
de los sistemas de producción de manera que los
ingenieros estén en capacidad de :
• Entender las bases que caracterizan
todo sistema productivo
• Intuir el comportamiento futuro de un
sistema determinado bajo ciertas
condiciones
• Sintetizar la información para
identificar los puntos críticos de
mejoramiento y tomar decisiones
certeras

9. DEFINICIONES
 Centro de trabajo (Workstation):
 Es el conjunto de una o más máquinas que
realiza una determinada función
 Throughput (TH):
 Es el promedio de salidas de un proceso de
producción por unidad de tiempo
 Inventario en proceso o trabajo en proceso
(WIP Work In Process):
 El inventario entre el punto de inicio y fin de un
producto. No incluye el inventario de productos
terminados
 Tiempo de ciclo (CT Cycle Time):
 Es el tiempo promedio desde que se inicia un
trabajo al principio del flujo productivo hasta el
final

10. Definiciones
 Son tres los parámetros los que nos ayudarán
a describir el sistema:
 La tasa del cuello de botella (rb), es la tasa del
centro de trabajo, que tiene la menor
capacidad
 Tiempo de procesamiento bruto (T0), es la suma
de todos los tiempos de proceso promedio de
cada estación en la línea de producción. Es el
tiempo promedio que lleva una pieza en
atravesar una línea vacía.
 Inventario en proceso (WIP) crítico (W0), es el
nivel de WIP para el cual una línea con
parámetros rb y T0 sin variabilidad en el tiempo
de procesamiento, alcanza su máximo flujo de
producción, con el mínimo tiempo de ciclo.
WIP0=rbT0.

11. La pregunta fundamental que se
debe responder la ciencia de la
manufactura es
¿Cuál es la relación existente entre
WIP, throughput y el tiempo de ciclo
en una línea de producción?

12. Ejemplo: La fabrica de monedas
 La fabrica de monedas, consiste en una simple
línea de producción que elabora monedas
gigantes comercializadas en las fiestas patrias.
 La línea consiste en 4 máquinas en serie, que
tienen un proceso estable
 Maquina 1: Corta una plancha de metal
 Maquina 2: Estampa la cara del presidente en
una cara y el escudo en la otra cara
 Maquina 3: Realiza el borde de la moneda
 Maquina 4: Limpia y pule la moneda
 Cada máquina tarda exactamente 2 horas en
realizar la operación

13. Ejemplo: La fabrica de monedas
 Después de que cada moneda es procesada,
inmediatamente pasa a la siguiente máquina
 La línea trabaja 24 horas al día, no existe tiempos
muertos y de espera
 Se asume que el mercado es inmenso y que toda
la producción es vendida
Tiempo de proceso 2 hr/pza 2 hr/pza 2 hr/pza 2 hr/pza
Tasa de producción 0,5 pza/ hr 0,5 pza/ hr 0,5 pza/ hr 0,5 pza/ hr

14. Parámetros
 El cuello de botella es la menor tasa de
producción rb=0,5 pza/hora o 12 piezas por
día
 Como las tasas de producción son iguales,
la línea está balanceada
 El tiempo de proceso bruto es la suma de los
tiempos de cada estación T0=8 horas
 Trabajo en proceso crítico W0=0,5*8=4 pzas
POR QUE?

15. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1

16. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 0 horas

17. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 2 horas

18. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 4 horas

19. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 6 horas

20. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 8 horas
T=T0

21. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 10 horas
T= T0+2

22. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 12 horas
T= T0+4

23. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=1
T= 14 horas
T= T0+6

24. Principios de la dinámica de planta
 WIP=1
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1

25. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 0 horas

26. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 2 horas

27. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 4 horas

28. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 6 horas

29. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 8 horas
T=T0

30. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 10 horas
T= T0+2

31. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 12 horas
T= T0+4

32. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=2
T= 14 horas
T= T0+6

33. Principios de la dinámica de planta
 WIP=2
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2

34. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 0 horas

35. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 2 horas

36. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 4 horas

37. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 6 horas

38. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 8 horas
T=T0

39. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 10 horas
T= T0+2

40. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 12 horas
T= T0+4

41. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=3
T= 14 horas
T= T0+6

42. Principios de la dinámica de planta
 WIP=3
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3

43. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 0 horas

44. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 2 horas

45. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 4 horas

46. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 6 horas

47. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 8 horas
T=T0

48. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 10 horas
T= T0+2

49. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 12 horas
T= T0+4

50. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=4
T= 14 horas
T= T0+6

51. Principios de la dinámica de planta
 WIP=4
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
4 8 100% 0,500 100% 4

52. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 0 horas

53. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 2 horas

54. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 4 horas

55. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 6 horas

56. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 8 horas
T=T0

57. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 10 horas
T= T0+2

58. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 12 horas
T= T0+4

59. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=5
T= 14 horas
T= T0+6

60. Principios de la dinámica de planta
 WIP=5
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
4 8 100% 0,500 100% 4
5 10 125% 0,500 100% 5

61. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 0 horas

62. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 2 horas

63. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 4 horas

64. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 6 horas

65. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 8 horas
T=T0

66. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 10 horas
T= T0+2

67. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 12 horas
T= T0+4

68. Principios de la dinámica de
planta
 WIP=9
T= 14 horas
T= T0+6

69. Principios de la dinámica de planta
 WIP=9
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
4 8 100% 0,500 100% 4
5 10 125% 0,500 100% 5
9 18 225% 0,500 100% 9

70. 0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TH
WIP
TH vs WIP
(W0,rb)
1/T0

71. 0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CT
WIP
1/rb
CT vs WIP
(W0,T0)

72. Ley de Little
 Establece una importante relación entre
el WIP, el Tiempo de Ciclo (CT) y el
Throughput (TH).
WIP=THxCT
Cuanto más largo sea el tiempo de ciclo,
menor es el throughput con un nivel de
inventario constante.

73. Ley del mejor desempeño:
 El mejor tiempo de ciclo es el que
corresponde al nivel crítico de inventario
W0.
 El tiempo de ciclo mínimo para un
determinado nivel de WIP, w, está dado
por
𝐶𝑇 𝑚𝑒𝑗𝑜𝑟 =
𝑇0, 𝑠𝑖 𝑤 ≤ 𝑊0
𝑤
𝑟𝑏
, 𝑒𝑛 𝑜𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑎𝑠𝑜

74. Ley del mejor desempeño:
 Para un nivel dado de inventario w, el mayor
throughput, rb, se obtiene cuando el nivel de
inventario es igual o mayor que el nivel crítico W0,
y es igual a rb, o sea la tasa del cuello de botella.
 La máxima producción para un determinado nivel
de WIP, w, está dado por
𝑇𝐻 𝑚𝑒𝑗𝑜𝑟 =
𝑤
𝑇0
, 𝑠𝑖 𝑤 ≤ 𝑊0
𝑟𝑏, 𝑒𝑛 𝑜𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑎𝑠𝑜

75. Peor caso
T= 0 horas

76. Peor caso
T= 8 horas

77. Peor caso
T= 16 horas

78. Peor caso
T= 24 horas

79. Peor caso
T= 32 horas
CT=wT0
CT=4x8=32 horas
TH=1/T0=4/32=1/8

80. TH vs WIP Peor Caso
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TH
WIP
Mejor caso
Peor caso

81. 0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CT
WIP
CT vs WIP Peor Caso
Mejor caso
Peor caso

82. Ley del peor desempeño
El peor caso de tiempo de ciclo
para un determinado nivel de WIP,
w, está dado por 𝐶𝑇𝑝𝑒𝑜𝑟 = 𝑤𝑇0
El peor caso de producción para
un determinado nivel de WIP, w,
está dado por 𝑇𝐻 𝑝𝑒𝑜𝑟 = 1
𝑇0

83. Ley del peor desempeño
práctico
 Existe una gran brecha entre el mejor y
peor desempeño
 En la realidad no existe empresa que
trabaje en ambos extremos
 ¿Puede existir un desempeño intermedio
que:
 Divida el buen y mal desempeño de la
línea y
 Que sea medible?

84. Ejemplo: 3 trabajos y 4
estaciones
State Vector State Vector
1 (3,0,0,0) 11 (1,0,2,0)
2 (0,3,0,0) 12 (0,1,2,0)
3 (0,0,3,0) 13 (0,0,2,1)
4 (0,0,0,3) 14 (1,0,0,2)
5 (2,1,0,0) 15 (0,1,0,2)
6 (2,0,1,0) 16 (0,0,1,2)
7 (2,0,0,1) 17 (1,1,1,0)
8 (1,2,0,0) 18 (1,1,0,1)
9 (0,2,1,0) 19 (1,0,1,1)
10 (0,2,0,1) 20 (0,1,1,1)
Mejor caso
Peor caso

85. Ley del peor desempeño práctico
Tenemos w = trabajos en el sistema, N = Nro.
de estaciones en linea, y t = tiempo de
proceso en cada estación:
CT(una estación) = (1 + (w-1)/N) t
CT(linea) = N [1 + (w-1)/N] t
= Nt + (w-1)t
= T0 + (w-1)/rb
La ley de little TH= WIP/CT
= [w/(w+W0-1)]rb

86. Ley del peor desempeño
práctico
 El peor caso práctico (PWC practical
worst case) del tiempo de ciclo para un
determinado nivel de WIP, w, está dado
por 𝐶𝑇𝑃𝑊𝐶 = 𝑇0 +
𝑊−1
𝑟 𝑏
 El PWC de producción para un
determinado nivel de WIP, w, está dado
por 𝑇𝐻 𝑃𝑊𝐶 =
𝑤
𝑊0+𝑤−1
𝑟𝑏

87. TH vs WIP
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TH
WIP
Mejor caso
Peor caso practico
Peor caso

88. 0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CT
WIP
CT vs WIP
Mejor caso
Peor caso practico
Peor caso

89. Conclusiones
 La Física de planta permite analizar el
comportamiento de la producción a partir
de relaciones matemáticas
 Los parámetros más importantes son la tasa
de cuello de botella, el tiempo de
procesamiento bruto y el trabajo en proceso
 Es una herramienta que nos puede ayudar en
la simulación de los sistemas productivos de
manufactura

90. MUCHAS
GRACIAS
dennisgarcia1@gmail.com
www.docentes.uto.edu.bo/ngarciao