Aprovisionamiento a Líneas de Montaje
Las líneas de montaje representan uno de los entornos más exigentes y complejos para la gestión de stocks. Los diferentes sistemas de aprovisionamiento (Call, Kanban, Secuenciado) son aplicaciones prácticas de los modelos clásicos de gestión de inventario adaptados a las restricciones específicas de producción en flujo continuo.
1. Líneas de Montaje vs Líneas de Fabricación
Líneas de Fabricación
Transformación sucesiva:
- La materia prima se transforma (mecanizado, soldadura, estampación)
- Un flujo principal de material
- Máquinas con tiempos de cambio de partida (setup)
- Factor humano: interviene en paradas (mantenimiento)
- Diseño crítico: buffers entre máquinas
Ejemplo: Línea de mecanizado de cigüeñales, línea de embotellado
Líneas de Montaje
Agregación de materiales:
- Los productos se ensamblan añadiendo componentes
- Múltiples flujos convergentes de materiales
- Equilibrado de tareas entre estaciones
- Factor humano: realiza operaciones al ritmo del takt time
- Diseño crítico: sistemas de aprovisionamiento
Ejemplo: Línea de montaje de automóviles, línea de ensamblaje de electrodomésticos
2. El Desafío del Aprovisionamiento
Imaginemos una línea de montaje de automóviles que produce 750 vehículos/día en 2 turnos de 7,25 horas:
Takt Time:
$$\text{Takt} = \frac{\text{Tiempo disponible}}{\text{Demanda}} = \frac{2 \times 7.25 \times 60}{750} = \frac{870 \text{ min}}{750} = 1.16 \text{ min/vehículo} \approx 70 \text{ segundos}$$Cada 70 segundos sale un vehículo. Esto significa que:
- Cada 70 segundos se consumen piezas en cada una de las 24 estaciones
- Una línea puede tener 200-300 referencias diferentes a aprovisionar
- Cada referencia puede tener múltiples variantes (color, acabado, modelo)
- El espacio a pie de línea es MUY limitado (5 metros por estación)
- Los operarios NO pueden perder tiempo buscando piezas
- Una ruptura de stock para la línea completa cada 70 segundos
Preguntas Clave de Diseño
¿Dónde colocar el stock?
- Al lado de la línea (side-line)
- En el producto (kit)
- En almacén intermedio
¿Cuánto stock mantener?
- Stock grande en contenedores (>1m³)
- Stock pequeño en cajas (Kanban)
- Sin stock (secuenciado JIT)
¿Cuándo pedir más?
- Al alcanzar nivel mínimo (Call)
- Periódicamente cada T horas (Kanban)
- Cuando se lanza la orden (Secuenciado)
¿Cuánto pedir?
- Contenedor completo (Q fijo)
- Rellenar hasta nivel S (T,S)
- Exactamente lo necesario (JIT)
Estas preguntas son las MISMAS que en gestión de stocks clásica, pero con restricciones adicionales de espacio, tiempo y coordinación.
3. Sistemas de Aprovisionamiento = Modelos de Gestión de Stocks
Los tres sistemas principales de aprovisionamiento a línea de montaje son implementaciones prácticas de los modelos teóricos de gestión de inventario:
Sistema CALL (Punto de Pedido)
Modelo Teórico: (Q, r)
Revisión Continua + Cantidad Fija
- r (punto de pedido): Nivel de stock que dispara la orden
- Q (cantidad a pedir): Contenedor completo
- Stock de seguridad para cubrir variabilidad durante LT
Implementación Práctica
Características:
- Contenedores grandes (FLC, FSC, IMC ≈ 1m³)
- Productos de alto consumo y gran volumen
- Operario "llama" cuando se alcanza nivel mínimo
- Carretillero entrega contenedor completo
- Mucho stock a pie de línea (ocupa espacio)
Ejemplo: Paragolpes, asientos completos, puertas
Inconveniente: Entregas estocásticas dificultan dimensionamiento de flota de carretillas.
Sistema KANBAN (Revisión Periódica)
Modelo Teórico: (T, S)
Revisión Periódica + Nivel Objetivo
- T (periodo de revisión): Cada T horas se revisa
- S (nivel objetivo): Número de tarjetas Kanban
- Cantidad a pedir: Q = S - IP (rellenar)
Implementación Práctica
Características:
- Contenedores pequeños (KLT: 600x400x300 mm)
- Productos de consumo regular y pequeño tamaño
- Ruta de reparto periódica (cada 1h, 2h, 4h...)
- Tren logístico recorre estaciones recogiendo vacías y dejando llenas
- Poco stock a pie de línea (visual, ordenado)
Ejemplo: Tornillería, clips, conectores eléctricos, molduras
Inconveniente: Más stock total en sistema (debe cubrir T+LT en lugar de solo LT).
Sistema SECUENCIADO (JIT Puro)
Modelo Teórico: JIT
Sin Stock + Producción Bajo Pedido
- Q = 1 (o lote muy pequeño)
- LT << Takt: Lead time menor que takt time
- Setup reducido a casi cero
- SS = 0 (ideal, en práctica mínimo)
Ventana de Secuenciación:
$$\text{Anticipación}_{\min} \leq \text{Posición} \leq \text{Anticipación}_{\max}$$Ejemplo: Entre 50 y 130 unidades antes del POF
Implementación Práctica
Características:
- Piezas grandes, personalizadas y alta variabilidad
- Proveedor recibe señal exacta de qué montar y cuándo
- Carro secuenciado llega justo antes del POF
- Sin stock a pie de línea (llega exactamente cuando se necesita)
- Número de carros = f(anticipación, capacidad, takt)
Ejemplo: Asientos personalizados (color, tapizado), tableros específicos, volantes
Inconveniente: Exige coordinación perfecta, proveedores cercanos, infraestructura de comunicación.
Cálculo de Carros Necesarios
Para un sistema secuenciado con carro, necesitamos dimensionar el número de carros en circulación:
Los 3 adicionales: 1 en secuenciación + 1 en POF + 1 en tránsito
Ejemplo Numérico:
- Anticipación mínima = 50 unidades
- Anticipación máxima = 130 unidades
- Capacidad carro = 36 piezas
- Takt = 70 segundos
Solución:
$$N = \left\lceil \frac{130-50}{36} \right\rceil + 3 = \left\lceil 2.22 \right\rceil + 3 = 3 + 3 = 6 \text{ carros}$$Con 6 carros a 40.000€/carro = 240.000€ de inversión
4. Comparativa de Sistemas
| Característica | CALL (Q,r) | KANBAN (T,S) | SECUENCIADO (JIT) |
|---|---|---|---|
| Tipo de pieza | Alto consumo, gran volumen | Consumo regular, pequeño tamaño | Personalizada, alta variabilidad |
| Contenedor | FLC/FSC (>1m³) | KLT (≈0.07m³) | Rack/Carro específico |
| Frecuencia entrega | Estocástica (al alcanzar r) | Periódica (cada T) | Sincronizada con producción |
| Stock a pie de línea | Alto (varios días) | Moderado (T+LT) | Mínimo (buffer pequeño) |
| Espacio ocupado | Mucho | Medio | Poco |
| Complejidad gestión | Baja | Media | Alta |
| Inversión infraestructura | Baja (carretillas) | Media (trenes logísticos) | Alta (carros, IT, coordinación) |
| Fórmula stock seguridad | \(SS = z\sigma\sqrt{LT}\) | \(SS = z\sigma\sqrt{T+LT}\) | \(SS \approx 0\) |
5. Side-Line vs Kit: Decisión de Layout
Además del CUÁNDO y CUÁNTO pedir, debemos decidir DÓNDE colocar las piezas:
Side-Line (Al Lado de Línea)
Piezas almacenadas en estanterías junto a la estación.
Ventajas:
- Operario no espera llegada de material
- Sistema simple de reposición
- Flexibilidad ante cambios de secuencia
Desventajas:
- Ocupa MUCHO espacio a pie de línea
- Operario pierde tiempo buscando pieza correcta
- Riesgo de error (coger pieza equivocada)
- Movimientos adicionales (caminar, agacharse)
Típico en: Call y Kanban
Kit (Con el Producto)
Piezas preparadas en kit y entregadas junto al producto.
Ventajas:
- Sin stock a pie de línea (espacio libre)
- Operario NO busca (todo está en la caja)
- Cero errores de picking en línea
- Movimientos mínimos
Desventajas:
- Requiere zona de kitting (espacio adicional)
- Personal dedicado a preparar kits
- Lead time adicional (preparación kit)
- Error en kitting afecta a línea entera
Típico en: Secuenciado y líneas con alta variedad
6. Tipos de Contenedores y Diseño de Q
El parámetro Q (cantidad a pedir) viene determinado por el tipo de contenedor utilizado:
KLT (Kleinladungsträger)
Dimensiones estándar:
- KLT 3215: 300×200×150 mm
- KLT 4329: 400×300×290 mm
- KLT 6429: 600×400×290 mm
Cantidad en palé 1200×1000:
$$N_{KLT4329} = \left\lfloor \frac{1200}{400} \right\rfloor \times \left\lfloor \frac{1000}{300} \right\rfloor = 3 \times 3 = 9 \text{ cajas/capa}$$Uso: Kanban, piezas pequeñas (tornillos, clips, conectores)
Q típico: 50-500 unidades
FLC/FSC (≈1m³)
Dimensiones aproximadas:
- FLC: 1200×800×800 mm
- Capacidad: ≈0.8-1.0 m³
- Apilables y plegables
Diseño de carga:
Ingeniería para maximizar piezas/rack dentro de restricciones de peso y dimensión
Uso: Call, piezas grandes (paragolpes, paneles, faros)
Q típico: 10-100 unidades
Rack Secuenciado
Diseño específico para pieza:
- Geometría adaptada al producto
- Capacidad típica: 9-36 unidades
- Coste unitario: 20.000-40.000€
Ejemplo: Asientos
Rack de 36 posiciones × 2 asientos/vehículo = 18 vehículos en rack
Uso: Secuenciado, piezas grandes y variables
Q típico: 9-36 unidades (≈10-30 min de producción)
7. Dimensionamiento de Recursos Logísticos
Número de Carretilleros (Sistema Call)
Para dimensionar la flota de carretilleros que atienden entregas puntuales (Call):
Teoría de Colas M/G/c:
$$\rho = \frac{\lambda \times E[S]}{c} < 0.70$$Donde:
- \(\lambda\) = tasa de llegada de llamadas (entregas/hora)
- \(E[S]\) = tiempo medio de servicio por entrega
- \(c\) = número de carretilleros
- \(\rho\) = utilización (máximo 70% para evitar colas excesivas)
Despejando:
$$c \geq \left\lceil \frac{\lambda \times E[S]}{0.70} \right\rceil$$Ejemplo Numérico:
Datos:
- 100 productos diferentes en sistema Call
- Demanda promedio: 750 uds/día cada uno
- Contenedor FLC: 50 unidades
- Tiempo de servicio: 5 min (coger) + 10 min (cambio) + 5 min (dejar) = 20 min
- Distancia media almacén-línea: 200m
- Velocidad carretilla: 1.5 m/s = 90 m/min
Cálculo tasa de llegada:
$$\text{Entregas/día} = \frac{100 \times 750}{50} = 1500 \text{ entregas/día}$$ $$\lambda = \frac{1500}{14.5 \text{ h}} = 103.4 \text{ entregas/h}$$Tiempo medio servicio:
$$E[S] = 20 + \frac{2 \times 200}{90} = 20 + 4.4 = 24.4 \text{ min} = 0.407 \text{ h}$$Número de carretilleros:
$$c \geq \left\lceil \frac{103.4 \times 0.407}{0.70} \right\rceil = \left\lceil 60.1 \right\rceil = 60 \text{ carretilleros}$$Frecuencia de Ruta Kanban
Para un sistema Kanban con ruta periódica:
Capacidad de ruta:
$$C_{\text{ruta}} = \frac{T_{\text{disponible}} - T_{\text{recorrido}}}{t_{\text{carga}} + t_{\text{descarga}}}$$Donde:
- \(T_{\text{disponible}}\) = tiempo total de la ruta (ej: 1h = 60 min)
- \(T_{\text{recorrido}}\) = tiempo en desplazarse (función de distancia y velocidad)
- \(t_{\text{carga}}\) = tiempo en coger caja del almacén
- \(t_{\text{descarga}}\) = tiempo en depositar en estación
Ejemplo: Ruta Horaria
- Recorrido total: 1000m
- Velocidad: 1.5 m/s = 90 m/min → 1000/90 = 11.1 min
- Tiempo por caja: 75 seg = 1.25 min (coger + depositar)
- Tiempo disponible: 60 min
Si cada ruta es cada 2 horas:
$$C = \frac{120 - 11.1}{1.25} = 87 \text{ entregas/ruta}$$8. Conceptos Clave
- Líneas de montaje ≠ Líneas de fabricación: En montaje, el desafío NO son los buffers entre máquinas, sino el aprovisionamiento de múltiples flujos convergentes de materiales.
- Sistemas de aprovisionamiento = Modelos de inventario: Call es (Q,r), Kanban es (T,S), Secuenciado es JIT. Misma teoría, implementaciones diferentes.
- No existe un sistema óptimo único: Cada pieza requiere un sistema diferente según volumen, valor, variabilidad y tamaño. Una misma línea combina los 3 sistemas.
- El contenedor determina Q: No es un parámetro libre de optimización (EOQ), sino una restricción física del sistema de manutención.
- Trade-off espacio vs tiempo: Side-line ahorra tiempo de preparación pero consume espacio. Kit consume espacio en kitting pero libera espacio en línea y reduce movimientos.
- El takt time marca todo: Cada 70 segundos (en nuestro ejemplo) se consume material. El sistema logístico debe garantizar disponibilidad continua sin exceso de inventario.
- Dimensionamiento riguroso: Número de carretilleros, frecuencia de rutas, número de carros secuenciados NO son decisiones intuitivas. Requieren teoría de colas y cálculo de capacidad.
- La inversión es significativa: 60 carretilleros, carros de 40.000€, infraestructura IT para secuenciado... El diseño del sistema de aprovisionamiento es una decisión estratégica de CAPEX elevado.
Para Profundizar
Este apartado conecta los modelos teóricos de gestión de inventario con su aplicación práctica en entornos de alta complejidad. Para casos aplicados:
- Consulta el apartado ¿Por qué stock? para fundamentos de (Q,r) y (T,S)
- Revisa Gestión de la Incertidumbre para cálculo de stock de seguridad
- Explora los casos prácticos en Casos de Estudio