Teoría de Colas y Filas de Espera: Fundamentos

La Teoría de Colas, también conocida como Filas de Espera, es una herramienta esencial en la gestión de operaciones.

• Fue aplicada en 1909 por el matemático **A. K. Erlang**.
• Su objetivo inicial fue analizar el tráfico de llamadas y determinar la cantidad óptima de centrales telefónicas necesarias.

Causas de las Filas de Espera

Las filas de espera se provocan cuando:

• La capacidad del servicio es menor a la capacidad demandada.
• Aumentar la capacidad del servicio implica la necesidad de **mayores recursos**.

Componentes Clave del Sistema de Filas de Espera

Un sistema de colas se compone de los siguientes elementos:

• Población fuente.
• Llegada de Clientes.
• Sistema de prestación de servicio:
  • Fila de Espera.
  • Servidores.
• Condición de salida del sistema.
• Salida.

Características de la Llegada de Clientes

La población fuente puede clasificarse según su tamaño y comportamiento:

Población Finita

Grupo de clientes de tamaño limitado que utilizará el servicio y que, en ciertos momentos, generará una fila.

• Cuando un cliente deja su posición, el tamaño del grupo de usuarios se reduce en 1, por lo que las probabilidades del sistema cambian.

Población Infinita

Grupo de tamaño grande.

• Las adiciones o sustracciones de la población no afectan significativamente las probabilidades del sistema.

Otros Factores de Llegada

• Patrones de Llegadas: Controlables y No controlables.
• Tamaño de las Unidades de Llegada: Individual o Lotes.
• Grado de Paciencia:
  • Cliente Paciente.
  • Cliente Impaciente (puede abandonar la fila o el sistema).

Características de la Fila y el Servicio

• Longitud de la Línea: Finita o Infinita.
• Número de Filas: Línea única o Múltiples líneas.
• Disciplina de la Fila:
  • FIFO (First In, First Out).
  • LIFO (Last In, First Out).
  • Mixto.
• Distribución del Tiempo de Servicio: Determina el ritmo de servicio.

Estructuras de las Filas de Espera

Las estructuras se definen por el número de canales (servidores) y el número de fases (etapas del servicio):

• Canal único, fase única.
• Canal único, fases múltiples.
• Canales múltiples, fase única.
• Canales múltiples, fases múltiples.
• Mixto.

Condiciones de Salida del Sistema

Una vez finalizado el servicio, la salida puede implicar:

• Escasa probabilidad de servicio (el cliente no regresa pronto).
• Regreso a la población fuente (el cliente puede volver a requerir el servicio).

Distribución y Organización de las Instalaciones

Definición de la Organización de Instalaciones

La organización de las instalaciones se refiere a la localización o disposición de todos los elementos físicos (equipos, materiales, personal) dentro o alrededor de los edificios. Su correcta planificación busca maximizar los siguientes objetivos:

• Satisfacción de los consumidores.
• Utilización eficiente del espacio, del equipo y de los empleados.
• Flujo eficiente de la información, del material y de los empleados.
• Mejora de la moral y seguridad de los empleados.

Objetivos Estratégicos de la Distribución

El objetivo principal es desarrollar una organización económica que satisfaga los requisitos derivados de las estrategias corporativas:

• Diseño del producto y volumen (Estrategia de Producto).
• Capacidad y equipo de proceso (Estrategia de Proceso).
• Calidad de vida laboral (Estrategia de Recursos Humanos).
• Limitaciones de infraestructura (Estrategia de Localización).

Tipos de Organización de Instalaciones (Layouts)

1. Organización de Posición Fija (Fixed-Position Layout)

Apropiada para proyectos grandes y voluminosos, como barcos y edificios. El proyecto se lleva a cabo en un solo lugar, y los trabajadores y los equipos acuden a esa área específica.

Factores que Complican la Posición Fija:

• Espacio limitado en cualquier ubicación.
• Necesidad de materiales diferentes.
• Volumen de los materiales requeridos.

2. Organización Orientada al Proceso (Process Layout)

Se utiliza en la producción de bajo volumen y alta variedad (conocido como “taller de trabajo” o producción intermitente). El diseño agrupa áreas de trabajo que llevan a cabo procesos similares.

• Busca manejar grandes flujos de material o gran cantidad de personas.

3. Organización de Oficinas (Office Layout)

Dispone a los empleados, sus equipos y espacios para favorecer el movimiento y el traspaso eficiente de la información.

• Se utiliza frecuentemente un **gráfico de relaciones** para determinar la proximidad necesaria entre departamentos (Ejemplos: Compañías de seguros, compañías de computadores).

4. Organización de Detallista/Comercio (Retail Layout)

Distribuye el espacio de los estantes y responde al comportamiento del cliente, tratando de exponer a los clientes frente a la mayor cantidad posible de productos.

• Variables de Decisión: Modelo de flujo de comercio y distribución del espacio (en las estanterías) para los productos.

5. Organización de Almacenes (Warehouse Layout)

Busca el equilibrio óptimo entre las necesidades de espacio y los costos de manejo de materiales.

• Es parecido a la organización del proceso: Los artículos se transportan desde las dársenas a distintas zonas de almacenamiento.
• La organización óptima depende de: La variedad de los artículos almacenados y el número de artículos hurtados.

6. Organización Orientada al Producto (Product Layout)

Busca la mejor utilización del personal y la maquinaria en una producción repetitiva o continua. La instalación se organiza en torno al producto.

• Se minimiza el desequilibrio de la cadena de montaje.
• Tipos: Cadena de fabricación y cadena de montaje.

Cadena de Fabricación

• Construye componentes.
• Utiliza una serie de máquinas.
• Procesos repetitivos que van al ritmo de las máquinas.
• Puede equilibrarse reasignando tareas de una persona a otra.

Cadena de Montaje

• Monta piezas fabricadas.
• Utiliza estaciones de trabajo.
• Procesos repetitivos que van al ritmo de las tareas.
• Se equilibra cambiando las tareas.

Ventajas de la Organización Orientada al Producto

• Bajo costo variable por unidad.
• Bajos costos de manejo de materiales.
• Menores inventarios de mercancía en proceso de fabricación.
• Formación y supervisión más fáciles.

Inconvenientes de la Organización Orientada al Producto

• Alto capital de inversión debido al equipo especial.
• La detención del trabajo en cualquier punto suspende toda la operación.
• Falta de flexibilidad en volumen y producto.

7. Organización Celular (Células de Trabajo)

Es un caso especial de organización orientada al producto, implementado habitualmente en una instalación orientada al proceso. Consiste en la unión de distintas máquinas para fabricar un producto o familia de productos.

• Suele ser una disposición temporal.
• Ejemplo: Una cadena de montaje temporal para producir 3.000 partes idénticas en un taller.

Ventajas de las Células de Trabajo

Las células de trabajo ofrecen mejoras significativas en:

• Inventario.
• Espacio de planta.
• Costos laborales directos.
• Utilización del equipo.
• Participación de los empleados.
• Calidad.

Planificación de una Planta con Células de Trabajo

Implica la reubicación de equipos y áreas funcionales para formar la célula:

• Sierras.
• Taladros.
• Despachos.
• Sala de herramientas.
• Célula de trabajo (el resultado de la agrupación).

Equilibrado de la Cadena de Montaje (Line Balancing)

El equilibrado es un proceso de análisis de las cadenas de producción que busca reducir los desequilibrios entre máquinas o personal, permitiendo estimar el tiempo en que se logra la producción deseada de la cadena.

Objetivos del Equilibrado

• Maximizar la eficacia.
• Minimizar el número de estaciones de trabajo.