En la industria, y por muchos años la regla de Johnson se ha aplicado con gran éxito para minimizar el tiempo de procesamiento global.

¿En qué consiste la Regla de Johnson?

La regla de Johnson es un algoritmo heurístico utilizado para resolver situaciones de secuenciación de procesos que operan dos o más órdenes (operaciones) que pasan a través de dos máquinas o centros de trabajo. Su principal objetivo es minimizar el tiempo de procesamiento total del grupo de trabajos. Este algoritmo consiste en la aplicación de cuatro sencillos pasos:

• El primer paso consiste en listar todos los trabajos u operaciones junto con su tiempo de procesamiento por cada centro de trabajo o máquina.

• El segundo paso consiste en seleccionar el tiempo de procesamiento más corto. Recuerde que como resultado de la aplicación del paso 1 obtenemos dos columnas de tiempos (tiempos del centro de trabajo 1 y 2); Sí el tiempo más corto se encuentra en la columna correspondiente al centro de trabajo (máquina) 1, este trabajo se programa primero, en caso contrario y de estar en la columna correspondiente al centro de trabajo 2, este trabajo se programa al final. Cualquier empate puede romperse de forma arbitraria.

• Una vez se programa un trabajo, sea al inicio o sea al final, este se elimina de la lista inicial.

• Se deben repetir los pasos 2 y 3 para los trabajos restantes, trabajando hacia el centro de la secuencia.

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Ejemplo de la aplicación de la Regla de Johnson

El taller de metalmecánica «Abelito» tiene para su programación 5 órdenes de trabajo; se trata de piezas de acero inoxidable de geometrías distintas, para ello la materia prima (bloques de acero inoxidable) debe ser primero torneada, según especificaciones particulares de cada pieza; luego son pasadas al centro de fresado, en el cual adquieren geometrías diversas según las precisiones del plano que la acompañan.

El orden de trabajo no es conmutativo, por lo cual es imperativo que antes de que cada pieza sea fresada deberá haber pasado por el proceso de torneado. Los tiempos de torneado y fresado de cada pieza se especificarán en el siguiente tabulado:

Orden	Torneado (horas)	Fresado (horas)
Pieza A	1,2	1,8
Pieza B	2,2	0,8
Pieza C	0,7	3,1
Pieza D	0,5	1,1
Pieza E	1,5	2,3

Con base en lo anterior, debemos efectuar una secuenciación que minimice el tiempo total de programación, para ello utilizaremos la regla de Johnson.

Solución

El primer paso consiste entonces en listar los trabajos junto a sus respectivos tiempos de procesamiento en los centros de trabajo, para lo cual hacemos uso del tabulado del enunciado del problema:

Orden	Torneado (horas)	Fresado (horas)
Pieza A	1,2	1,8
Pieza B	2,2	0,8
Pieza C	0,7	3,1
Pieza D	0,5	1,1
Pieza E	1,5	2,3

El segundo paso consiste en seleccionar el tiempo de procesamiento más corto, como este se encuentra en el centro de trabajo 1 (torneado, primera columna), se programa de primero:

El tercer paso consiste en eliminar de la lista la orden que fue asignada:

El último paso indica la repetición de los pasos 2 y 3 hasta asignar la totalidad de órdenes:

En la asignación del orden del siguiente trabajo podemos observar que el tiempo menor se encuentra en la segunda columna, correspondiente al proceso de fresado, razón por la cual este trabajo se programará de último:

El último trabajo se asignará por lógica en el orden que queda disponible, por lo cual la secuencia obtenida mediante la aplicación de la regla de Johnson es la siguiente:

Es práctica común luego de determinar la secuencia, diagramar el orden y los tiempos de cada trabajo y para cada máquina en una gráfica de Gantt, esta herramienta permite observar de una manera sencilla el tiempo de programación global, y por cada centro de trabajo, así como los tiempos ociosos de los mismos.

Podemos observar como el centro de fresado debe esperar 0,5 horas para recibir la pieza D proveniente del centro de torneado; además, podemos observar como el tiempo total de programación es igual a 9,6 horas.

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El grado de influencia de la programación a corto plazo en los resultados de la compañía es determinante, ya que de ella depende el cumplimiento de los plazos de entrega y en gran medida del nivel de servicio, factor crítico en la búsqueda de una ventaja competitiva.

Programación a corto plazo en el horizonte de planeación

Los programas a corto plazo convierten lo establecido en la planeación agregada, y los entregables de los planes maestros de producción en asignaciones de cargas y secuencias muy específicas de fuerza laboral, materiales y maquinaria. Su principal objetivo es cumplir con las metas de demanda de acuerdo a la capacidad disponible; una programación a corto plazo puede efectuarse de muchas maneras, el tipo de programación que se utilice para asignar las cargas depende en gran medida del enfoque del sistema productivo, y la secuencia depende de los criterios de programación que primen teniendo en cuenta los factores que afecten el proceso.

Técnicas de programación a corto plazo

Las técnicas utilizadas en la programación a corto plazo se pueden clasificar en:

Criterios de programación a corto plazo

La elección de la técnica de programación correcta depende de múltiples factores, entre los que se destacan la naturaleza del proceso, la flexibilidad de los centros de trabajo, el volumen de los requerimientos y la consideración de los siguientes criterios por parte de la compañía, la importancia que se le dé a cada criterio depende en gran medida de las ventajas competitivas consignadas en el plan estratégico.

Vale la pena aclarar que estos criterios no son técnicas de programación, ellos son indicadores de desempeño de las reglas de programación y secuenciación que abordaremos más adelante.

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Programación a corto plazo – paso a paso

1. Fase de la programación: Cargar o asignar trabajos

La asignación o carga de trabajos representa una base de la programación, el profesional que desarrolle dicha programación deberá en primer lugar asignar operaciones entre los centros de tal manera que minimice costos de operación, tiempos de terminación, tiempos de ocio, respete cronogramas de mantenimiento preventivo, etc. Existen técnicas y herramientas que buscan optimizar, simplificar y flexibilizar esta tarea de asignación, entre las que se destacan el método de asignación, y el uso de diagramas o gráficas de Gantt. Lo recomendable, siempre y cuando el tiempo del que dispone el programador lo permita, sería partir de la asignación y enseguida desarrollar Gantt.

Vale la pena recordar que el método de asignación funciona con la premisa de que a un sólo centro de trabajo se le asigna una tarea u operación, si el proceso comprende una complejidad mayor, lo ideal es pasar a los diagramas de Gantt.

Diagramas o gráficas de Gantt

Fallas, ausentismos, imprevistos, problemas de calidad, programas de mantenimiento preventivo, operaciones simultaneas, disputa de recursos, entre otras, son variables sumamente complejas, que requieren del desarrollo de una modelación robusta si se aborda desde la perspectiva de optimización. Además, al tratarse de la programación una tarea cuyo horizonte está dado en días, horas y minutos; las variables que la afectan se comportan con un dinamismo tal, que precisa de herramientas que proporcionen total flexibilidad y simplicidad para su ejecución. Las cartas, diagramas o gráficas de Gantt, constituyen una ayuda visual muy útil para determinar cargas de trabajo, tiempos de procesamiento, tiempos de flujo, balance de operaciones, tiempos ociosos, disponibilidad de centros de trabajo, entre otros indicadores de programación.

Es usual que en la práctica áreas como mantenimiento soliciten a la administración de operaciones fechas disponibles para efectuar ajustes en el proceso, o áreas como recursos humanos soliciten espacios para divulgaciones o capacitación; los diagramas de Gantt proporcionan una estimación muy útil para determinar estos espacios.

El anterior es un ejemplo de diagrama de Gantt de un proceso de 4 operaciones y 4 órdenes de trabajo. A partir de este diagrama podemos identificar los tiempos de terminación de cada orden, de sortear la disponibilidad de centros de trabajo, y de obtener fechas en las cuales no existe programación, información útil para áreas como mantenimiento, o disponibles para balancear otras órdenes. La flexibilidad del diagrama depende de la actualización constante del mismo, para de esta manera poder considerar nuevas estimaciones de tiempo dependiendo de situaciones inesperadas en el proceso.

2. Fase de la programación: Secuenciación de los trabajos

La base de la programación, tal como ya se mencionó, es la carga o asignación de tareas, de tal manera que en dicha fase pueden identificarse múltiples variables relacionadas con la capacidad del proceso.

La siguiente etapa en el desarrollo de la programación corresponde a la secuenciación, orden o despacho; en esta etapa se define el  orden en que deben atenderse las operaciones en cada centro de trabajo. La siguiente pregunta que debe formularse el programador es ¿Qué determina el orden de asignación de mis operaciones?, bueno, pues muchos expertos coinciden en que existen tantas reglas de prioridad como especialistas de programación, sin embargo, las reglas de programación más aplicadas son las siguientes:

Principios de prioridad para la secuenciación de trabajos

Los principios o reglas de prioridad no deben confundirse con los criterios de programación, puesto que estos principios proporcionan una secuencia de procesamiento que tendrá unos indicadores de desempeño (criterios de programación), la elección de la mejor secuencia se relacionará con las políticas de la compañía y como se ve afectada en dichos indicadores (tiempos de espera, utilización, retrasos).

Ejemplo de aplicación de los principios de prioridad en la secuencia de trabajos

En el siguiente ejemplo 4 órdenes deben ser asignadas a un centro de trabajo, dichas operaciones consisten en piezas en acero inoxidable, cada una presenta características dimensionales distintas, para ello se cuenta de una máquina C.N.C, dotada de todas las herramientas capaces de entregar la pieza conforme a las especificaciones de cada orden de trabajo. Los tiempos de procesamiento y fechas de entrega (dados en días) varían de una orden a otra, conforme estas órdenes fueron llegando se les asignó una letra del alfabeto para facilitar su identificación.

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