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Ejemplo Resuelto MRP (Plan de Requerimiento de Materiales)

En el siguiente artículo abordamos un ejemplo resuelto MRP (Plan de Requerimiento de Materiales) para 2 productos finales y un insumo con demanda dependiente que permite su fabricación. En el ejemplo se abordan las políticas de lotificación de Costo Unitario Mínimo y Tamaño Fijo de Pedido, explicando con detalle cómo se aplican dichos criterios para determinar el tamaño de los pedidos y el momento en el cual se emiten, de modo de satisfacer las necesidades netas de los productos en consideración.

La empresa Manzana produce y distribuye computadores. Dos de sus modelos más famosos, ManBook y ManBook Pro, usan el mismo chip en su interior (sólo se diferencian por los materiales de sus carcasas), el M4. El problema que ha tenido esta compañía con sus productos estrella, es que el chip en su interior se calienta demasiado y falla. Por esto, se debe considerar una demanda independiente del chip M4 de 100 unidades semanales, las cuales son para venta directa a clientes a través de los servicios técnicos. Los ManBook y ManBook Pro son armados por Manzana en cantidades mínimas de producción, pero el chip M4 es comprado a un proveedor asiático el cual impone un volumen mínimo de compra. La demanda estimada para los ManBook y ManBook Pro para las próximas ocho semanas es:

Además, se sabe que: el tamaño de lote para el ManBook Pro y el chip M4 es igual a la cantidad mínima de producción/compra. Antecedentes adicionales se resume en la siguiente tabla correspondiente al Registro del Inventario o IRF (en el artículo Ejemplo del Plan de Requerimientos de Materiales (MRP) se detallan los elementos necesarios para desarrollar un MRP).

Determine cuándo y en qué cantidades deben ser realizados los pedidos del computador ManBook. Para determinar el tamaño de lote use la política del Costo Unitario Mínimo. Asuma que el costo unitario de mantener inventario es de $1,65 por semana, y el costo de hacer un pedido es de $1.000.

Ejercicio Resuelto MRP (Plan de Requerimiento de Materiales)

En primer lugar resulta necesario identificar la estructura del producto final y cómo este se compone por distintos elementos de productos con demanda dependiente. En este caso en particular se dispone de 2 productos finales o productos padres: ManBook y ManBook Pro, cada uno de los cuales dispone de un chip M4 en su interior. La lista de materiales o BOM (Bill of Materials) se presenta a continuación:

Es decir, cada uno de los productos finales, a saber, ManBook y ManBook Pro, necesitan una unidad del chip M4 para ser fabricados.

Luego con esta información desarrollamos las políticas de lotificación para cada producto final y su insumo común (chip M4). Los resultados se resumen a continuación:

En primer lugar consideramos las necesidades brutas del producto ManBook. En el Registro del Inventario (IRF) se detalla que se dispone de un inventario inicial de 500 unidades y que no se considera mantener inventario de seguridad para dicho producto. En consecuencia, el saldo disponible proyectado (esto es el inventario al final de una semana) para la semana 1 es de 300 unidades que corresponde a descontar 200 unidades (necesidad bruta) al inventario inicial. En la semana 2 existe una entrada programada de 620 unidades (notar la diferencia entre una entrada programada y una entrada de pedido planeada). De esta forma el inventario (saldo disponible proyectado) al final de la semana 2 será de 720 unidades (300 unidades que vienen de la semana 1 + 620 de entradas programas en la semana 2 – 200 unidades de necesidad bruta de la semana 2). Las 720 unidades disponibles al final de la semana 2 permiten satisfacer los requerimientos brutos de las semanas 3, 4 y 5, quedando 50 unidades de saldo al final de la semana 5. Luego la necesidad neta de la semana 6 es de 190 unidades (240 unidades de necesidad bruta – 50 unidades del saldo disponible proyectado para la semana 5).

Se puede observar por tanto que las necesidades netas de Manbook son a contar de la semana 6 y a partir de este momento comenzamos a agrupar las necesidades utilizando la política de lotificación denominada Costo Unitario Mínimo (se recomienda revisar otras alternativas de lotificación descritas en el artículo Ejemplo de la Planeación de Requerimientos de Materiales (MRP o Material Requirements Planning)). El detalle del procedimiento se presenta a continuación:

Considerar un pedido por 190 unidades para satisfacer la necesidad neta exacta de la semana 6 (lo cual no genera costos de almacenamiento o inventario pero sí un costo de emisión de pedido de $1.000). El costo total incurrido ($1.000) se divide por el tamaño del pedido (190 unidades) siendo el costo unitario de $5,263.
Agrupar las necesidades de las semanas 6 y 7 y hacer un pedido por 410 unidades (190+220). El costo de emisión de pedido se mantiene en $1.000, no obstante el costo de almacenamiento será de $363 (se almacenan 220 unidades al final de la semana 6 a un costo unitario de almacenamiento semanal de $1,65). El costo unitario es $3,324 ($1.363/410).
Realizar un pedido único por 640 unidades (190+220+230). El costo de almacenamiento es $1.122 (se almacenan 450 unidades al final de la semana 6 y 230 al final de la semana 7, es decir, (450+230)*$1,65). El costo de emisión de $1.000 es fijo por pedido independiente del tamaño del pedido. En consecuencia el costo unitario será de $3,316 ($2.122/640) el cual corresponde al primer (y único en este ejemplo) costo unitario mínimo. Se concluye que se debe realizar un pedido de 640 unidades para satisfacer las necesidades netas exactas de la semana 6 a la semana 8, el cual se emite en la semana 5 dado un tiempo de reposición o lead time de 1 semana.

Continuando con el análisis ahora es el turno de planificar los requerimientos del producto final ManBook Pro y el chip M4. Para favorecer la lectura de nuestros usuarios incluimos nuevamente la tabla resumen del resultado del MRP.

Luego en el caso del producto ManBook Pro es de Tamaño Fijo de Pedido de 350 unidades (según lo descrito en el Registro del Inventario). El inventario disponible al final de la semana 1 para dicho producto es de 280 unidades correspondientes al inventario inicial – el inventario de seguridad – la necesidad bruta de la semana 1. En este contexto resulta intuitivo observar que la primera necesidad neta es para la semana 4 por 140 unidades (150-10, siendo las 10 unidades el saldo disponible proyectado al final de la semana 4). Por tanto se requiere la recepción de un pedido planeado por 350 unidades al inicio de la semana 4 el cual se emite con 2 semanas de antelación dado el tiempo de producción. De esta forma el inventario al final de la semana 4 será de 210 unidades lo cual satisface a la vez las necesidades brutas de las semanas 5 y 6. Finalmente se requiere la entrada de un nuevo pedido planeado por 350 unidades en la semana 7, siendo éste emitido en la semana 5.

Finalmente es necesario considerar las necesidades del chip M4. Notar que las necesidades brutas corresponderán a la suma de los requerimientos semanales de 100 unidades para ofertar a los servicios técnicos (según se detalla en el enunciado) más lo que corresponda como necesidad para la fabricación de los productos Manbook y Manbook Pro. Por ejemplo, en la semana 5 existe una necesidad bruta de 1.090 chips (640 para la fabricación de Manbook + 350 para la fabricación de Manbook Pro + 100 unidades para servicio técnico).

Adicionalmente se puede apreciar que el inventario disponible del chip M4 es suficiente para cubrir los requerimientos de la semana 1 a la semana 4, observándose necesidades netas en la semana 5 y 6 las cuales son cubiertas con pedidos de 1.000 unidades (el chip M4 al igual que el producto ManBook Pro utilizan la política de lotificación de Tamaño Fijo de Pedido) emitidos en las 3 y 4, respectivamente, dado un lead time de 2 semanas.

Ejemplo de la Planeación de Requerimientos de Materiales (MRP o Material Requirements Planning)

El siguiente artículo desarrolla un ejemplo de la Planificación de Requerimientos de Materiales o MRP para una empresa de manufactura que se dedica a las operaciones de ensamblaje, como lo que se podría observar en un sistema productivo Flow Shop. En particular consideraremos una empresa que produce carros de golf, la cual ha recibido una orden de 100 carros para la semana 6, 100 para la semana 8 y 100 para la semana 9. La información sobre la producción de los carros de golf se presenta en la tabla a continuación. Las partes en la primera columna alineadas a la izquierda se hacen con las partes centradas.

Notar que la empresa utiliza distintas políticas de lotificación lo que vuelve más complejo el desarrollo del MRP. Se propone la siguiente abreviación para las mismas: LxL: Lote a Lote; C.T.M: Costo Total Mínimo; C.U.M: Costo Unitario Mínimo; EOQ: Cantidad Económica de Pedido). Para cada ítem el costo de emitir un pedido es de $400 (independiente del tamaño del pedido) y el costo unitario semanal de almacenamiento de inventario es de $1. En base a la información anterior se solicita:

Realizar el Bill of Materials (BOM) para el carro de golf.
Realizar el Plan de Requerimiento de Materiales (MRP) para el carro de golf y sus distintos ítems.

El BOM o lista de materiales es un registro donde figuran todos los componentes de un articulo, las relaciones padre – componente y las cantidades de uso derivadas de los diseños de ingeniería y de procesos. Una forma tradicional de representar la información del BOM es a través del árbol estructural del producto el cual se presenta a continuación:

Cada carro de golf requiere de un «Top» y una «Base». Adicionalmente cada «Top» necesita de 4 «Supports» y 1 «Cover». Análogamente cada «Base» necesita 1 «Motor», 1 «Body» y 2 «Seats». Finalmente cada «Body» necesita 1 «Frames», 1 «Controls» y 4 «Wheel Assemblies». Por cierto la información es consistente con lo detallado en la tabla inicial pero la representación gráfica de la lista de materiales facilita su rápida interpretación.

Con esta información desarrollamos el MRP del carro de golf, siendo el producto final el que establece las necesidades brutas de 100 unidades en las semanas 6, 8 y 9, según lo indicado en los datos del problema. En este sentido al no disponer de inventario inicial del carro de golf (terminado) las necesidades brutas de los períodos indicados son al mismo tiempo necesidades netas. Por ello se requiere entradas de pedidos planeados de 100 unidades en las semanas 6, 8 y 9 para lo cual la emisión (expedición) de las mismas debe ser con una semana de antelación dado el tiempo de reposición o lead time de una semana.

En el caso del ítem «Top» las necesidades brutas corresponden al mismo período en el cual se emiten los pedidos planeados del carro de golf. Ahora bien, se dispone de 40 unidades de inventario inicial de «Top» lo que se traduce a que el requerimiento neto de este producto de demanda dependiente sea de 60 unidades en la semana 5. En consecuencia se requiere la entrada de un pedido planeado de 60 unidades de «Top» en la semana 5, el cual se emite en la semana 4 (lead time de 1 semana).

De forma análoga se puede completar la información correspondiente para la «Base» que al igual que «Top» utiliza la política de lotificación lote a lote, por tanto se satisface de forma exacta el requerimiento neto positivo de cada período (si lo hubiere).

En el caso del ítem «Supports» se utiliza el método de Costo Unitario Mínimo. Descontando de las necesidades brutas el inventario inicial, los requerimientos netos de dicho componente son 40, 400 y 400 en las semanas 4, 6 y 7, respectivamente. Con ello se aplica el Costo Unitario Mínimo agrupando las necesidades: por ejemplo, un pedido de 40 unidades para satisfacer la necesidad neta exacta de la semana 4 no genera costos de inventario (C.Inv) pero sí un costo de emisión (C.Em) de $400 (el costo unitario es $400/40=$10). En el caso de consolidar las necesidades de la semana 4 y 6 se deberá hacer un pedido de 440 unidades. En este caso el costo de emisión (que es independiente del tamaño de pedido) seguirá siendo $400 y el costo de inventario es de $800 (al final se la semana 4 y 5 quedaran 440-40 unidades en inventario, con un costo unitario de almacenamiento semanal de $1, es decir, 400*$1+400*$1=$800). El costo unitario en este caso es ($800+$400)/440=2,727 (aprox). Finalmente se analiza la alternativa de realizar un pedido único de 840 unidades (para cubrir los requerimientos netos de las semanas 4, 6 y 7). El costo de emisión es de $400 y el de almacenamiento es $2.000 (800*$1+800*$1+400*$1), con un costo unitario de ($2.000+$400)/840=$2,857 (aprox).

En consecuencia el Costo Unitario Mínimo se alcanza agrupando las necesidades netas de la semana 4 a la 6 y se deberá realizar un pedido de 440 unidades. Luego se requerirá un pedido de 400 unidades el cual satisface el requerimiento neto de la semana 7.

Para el producto «Cover», sus necesidades brutas dependen de la emisión de pedidos planeados del «Top» en una razón 1 a 1. Como el ítem «Cover» utiliza la política lote a lote, los pedidos satisfacen las necesidades netas exactas (notar que no se dispone de inventario inicial) y en cada caso son emitidos con una semana de antelación dado el tiempo de reposición.

Un «Motor» es necesario para cada «Base» (según se detalla en el BOM) y este producto utiliza al igual que «Supports» la política de Costo Unitario Mínimo. No obstante se dispone en este caso de un inventario inicial suficiente (300 unidades) para cubrir los requerimientos brutos en las semanas 4, 6 y 7.

El ítem «Body» al igual que el «Motor» depende de la «Base». Este producto («Body») utiliza la política de Tamaño Fijo de Pedido de Q=300 unidades, es decir, cada vez que se necesite se emite un pedido de esa magnitud. Adicionalmente se dispone de un inventario inicial de 50 unidades de «Body» por lo cual la necesidad neta es de 30 unidades en la semana 4 (80-50). Por ello se emite un pedido de 300 unidades (en la semana 3) el cual se recibe al inicio de la semana 4, en consecuencia, el saldo disponible proyectado al final de la semana 4 es de 270 unidades (que de hecho es suficiente para cubrir las necesidades brutas de las semanas 6 y 7).

Por cada «Base» se necesitan 2 «Seats», luego las necesidades brutas de este último ítem es de 160, 200 y 200 (semanas 4, 6 y 7, respectivamente). Este producto utiliza la lotificación de Costo Total Mínimo la cual se detalla a continuación.

Notar que para la semana 4 es sólo necesario 40 unidades (dado el inventario inicial de 120 unidades). Naturalmente un pedido de este tamaño no genera costos de almacenamiento pero si el costo fijo de pedido de $400. Por otra parte un pedido de 24o unidades que cubre las necesidades netas de la semana 4 a la 6 tiene un costo de emisión de $400 y un costo de inventario de $400 (200*$1+200*$1). En este caso el diferencial en valor absoluto entre el costo de preparación de pedido y de inventario es de $0 que es el primer Costo Total Mínimo. Luego se realiza un pedido adicional de 200 unidades para enfrentar los requerimientos de la semana 7.

Continuando el desarrollo del MRP del carro de golf, los ítems «Frames» y «Controls», ambos dependen del «Body» en una relación 1 a 1. En cada caso es suficiente con un único pedido de la magnitud que establece el Tamaño Fijo de Pedido.

Finalmente se requieren 4 «Wheels» por cada «Body» lo que determina el requerimiento bruto de 1.200 unidades de «Wheels» en la semana 3. Como se dispone de un inventario inicial de 240 unidades y no hay más requerimientos después de la semana 3, es suficiente con un pedido único de 960 que se emite en la semana 2.

La siguiente tabla resumen muestra el resultado final de la Planificación de Requerimientos de Materiales (MRP):

Política de Lotificación de Costo Unitario Mínimo aplicada al MRP

La política de lotificación de Costo Unitario Mínimo en el Plan de Requerimientos de Materiales (MRP) al igual que la alternativa de Costo Total Mínimo consiste en una técnica iterativa que compara los costos de realizar (emitir) pedidos con los costos de almacenamiento de inventario (ver clasificación de los Costos de Inventario) para distintos tamaños de pedido, seleccionando aquel donde al prorratear el costo total en el tamaño del lote solicitado se alcanza el menor costo unitario.

En este contexto, a continuación mostraremos el desarrollo del Costo Unitario Mínimo (CUM) aplicada a la siguiente Planificación de Requerimientos de Materiales:

Ejemplo Costo Unitario Mínimo (MRP)

Consideremos las Necesidades Brutas del Producto A para un periodo de 8 Semanas:

El Lead Time logístico del Producto A es de 1 semana. Adicionalmente existe un inventario inicial de 350 unidades y una recepción de pedido programado para la semana 2 de 500 unidades. El costo de emitir un pedido es de $1.000 y el costo unitario de almacenar una unidad en inventario es de $2 por semana. Con esta información desarrolle un MRP aplicando como política de lotificación el Costo Unitario Mínimo.

Notar que la información de las necesidades brutas corresponde a la primera fila de la tabla color celeste. Adicionalmente se ha considerado el ingreso del pedido de 500 unidades en la semana 2. Por tanto al existir un inventario inicial de 350 unidades y descontando los requerimientos de 200 unidades en la semana 1 queda 150 unidades como inventario o saldo disponible proyectado al final de la semana 1. Ahora el saldo disponible proyectado al final de la semana 2 es de 450 unidades, debido a que se comienza dicha semana con 150 unidades y se reciben 500 adicionales, pero fue necesario entregar 200 unidades esa semana.

El saldo disponible proyectado que queda al final de la semana 2 permite cubrir las necesidades brutas de la semana 3 y 4, por tanto los requerimientos comienzan a contar de la semana 5. En este momento se aplica Costo Unitario Mínimo según se muestra a continuación:

Se evalúa la posibilidad de hacer un pedido por 200 unidades para satisfacer la necesidad bruta exacta de la semana 5. Dicha alternativa por cierto no genera costos de almacenar inventario al final del periodo pero si un costo de emisión de $1.000. En resumen se genera un costo total de $1.000 que al ser prorrateado en el tamaño del pedido (Q=200) genera un costo unitario de $5 ($1.000/200).

Luego se analiza la alternativa de un pedido por 350 unidades para cubrir las necesidades brutas de la semana 5 y 6. Esto genera un costo de inventario de $300 (debido a que al final de la semana 5 quedarían 150 unidades en inventario) y un costo de emisión de $1.000. El costo total para este caso sería de $1.300 que al ser dividido por el tamaño del pedido (Q=350) nos da un costo unitario de $3.714.

El procedimiento sigue de la misma forma agrupando ahora las necesidades de la semana 5 a la semana 7, sin embargo, el costo unitario ahora es de $3,818.

Por tanto se corrobora que el primer costo unitario mínimo se alcanza agrupando las necesidades brutas de la semana 5 a la semana 6.

Continuando con la metodología del Costo Unitario Mínimo, se observa que queda por programar las necesidades de las semanas 7 y 8. Un pedido de 200 unidades para satisfacer las necesidades brutas de la semana 7 no genera costos de almacenamiento pero si de emisión. Finalmente un pedido por 400 unidades para enfrentar los requerimientos de la semanas 7 y 8 genera un costo de $400 (por el almacenamiento de 200 unidades al final de la semana 7) y un costo de emisión de $1.000. Luego al prorratear el costo total de $1.400 en un pedido de Q=400 unidades se genera un costo unitario de $3,5 que resulta ser el segundo costo total mínimo.

En consecuencia el MRP para el Producto A aplicando la política de lotificación de Costo Unitario Mínimo es el siguiente:

Notar que como se agrupan necesidades de la semana 5 a la semana 6 y de la semana 7 a la semana 8 se requiere que en la semana 5 y 7 se reciban pedidos planeados por 350 y 400 unidades, respectivamente. Sin embargo, la expedición (emisión) de pedidos planeados se realiza en cada caso con una semana de antelación teniendo en cuenta el Lead Time del producto. Te recomendamos revisar a continuación otros ejemplos de MRP en los «Artículos Relacionados» al final de este artículo.