Programación de comprimidos de dosis sólida oral

Esta guía explica a los planificadores de producción y gerentes de operaciones cómo configurar la programación de comprimidos de dosis sólida oral en Schantt: modelar rutas de granulación húmeda y compresión directa a través de ocho etapas, configurar cambios de secuencia dependiente y calendarios con turnos, y utilizar el algoritmo de programación para generar planes optimizados. Todos los ejemplos siguen a Palisade Pharma, un fabricante representativo del mercado medio que produce tres clases de producto en una planta típica de comprimidos.

Esta guía sigue una empresa compuesta ficticia construida a partir de investigación industrial sobre comprimidos de dosis sólida oral; todos los nombres, parámetros y cifras son ilustrativos.

Contexto del sector

La fabricación de comprimidos de dosis sólida oral (OSD) es la forma de dosificación sólida más común en la producción farmacéutica mundial, abarcando formulaciones de liberación inmediata, liberación prolongada y disolución rápida. La producción sigue un flujo de múltiples etapas: las materias primas se pesan y dispensan, luego se procesan mediante granulación (cuando es necesaria), se secan, muelen, mezclan con excipientes, se comprimen en comprimidos, se recubren y se envasan. Las dos rutas principales son la granulación húmeda, que recorre las ocho etapas, y la compresión directa, que omite la granulación, el secado y la molienda mezclando polvos secos directamente. Ambas rutas comparten las etapas posteriores (compresión, recubrimiento y envasado), lo que convierte la disponibilidad de máquinas y la secuenciación de cambios en las restricciones de programación dominantes en una línea compartida.

El sector opera con física de proceso mixta: la granulación, el secado, el mezclado y el recubrimiento funcionan como etapas batch con duraciones de ciclo fijas por batch (lote), mientras que el pesaje, la molienda, la compresión y el envasado operan como etapas flow con tasas de producción continuas. Los tamaños de batch (lote) de granulación en plantas de mercado medio suelen oscilar entre 100 y 400 kg; la compresión funciona a razón de 50.000 a 400.000 comprimidos por hora por prensa; y los ciclos de recubrimiento abarcan de 60 a 240 min por batch (lote), incluyendo aplicación por pulverización y secado. Una planta típica de mercado medio equilibra 1 o 2 suites de granulación, 2 a 4 prensas para comprimidos, 2 o 3 recubridoras y 1 a 3 líneas de envasado, manejando de 15 a 50 SKU agrupados en 3 a 6 clases de producto. Los tres tiempos de inactividad de máquina y las tres excepciones de calendario que observa Palisade (Año Nuevo, Día Internacional de los Trabajadores y Navidad) reflejan días no laborables reconocidos internacionalmente que se aplican de manera uniforme en toda la planta.

La mayoría de las plantas OSD de mercado medio siguen planificando en hojas de cálculo en lugar de software de programación de producción especializado. Alrededor del 60 % depende de la construcción manual de Gantt en hojas de cálculo, aproximadamente el 30 % de la planificación basada en ERP y solo alrededor del 10 % de sistemas avanzados de planificación especializados. Un equipo de planificación de 2 personas que gestiona tres clases de producto en ocho etapas, diez máquinas y dos patrones de turno se enfrenta a una carga de coordinación que las hojas de cálculo manejan mal, especialmente cuando la secuenciación de cambios y la asignación de máquinas en paralelo interactúan en la línea compartida.

Palisade Pharma cuenta con aproximadamente 85 personas, fabrica 3 clases de producto en 8 etapas de producción y es planificada por un equipo de 2 personas.

Descripción general del proceso

flowchart LR
    A["Pesaje y dispensación"]
    B["Granulación húmeda"]
    C["Secado"]
    D["Molienda"]
    E["Mezclado"]
    F["Compresión"]
    G["Recubrimiento"]
    H["Envasado"]
    A --> B --> C --> D --> E --> F --> G --> H
    A -.-> E

El material fluye a través de ocho etapas de producción, desde la dispensación de materias primas hasta los comprimidos envasados; la ruta de compresión directa (flecha discontinua) omite la granulación, el secado y la molienda.

Los productos de compresión directa (DC) omiten la granulación, el secado y la molienda, entrando en la línea en la etapa de mezclado. El tiempo de transferencia puente desde pesaje hasta mezclado mantiene el retardo de traspaso a través del intervalo omitido.

Desafíos de programación y cómo los maneja Schantt

El cronograma en Palisade se genera a partir de un plan de demanda: pedidos firmes y cantidades previstas para cada producto en un horizonte de planificación. Esta guía asume un horizonte de demanda mensual introducido en Schantt como cantidades de trabajo (job) para cada producto. Si su planta programa a partir de un desencadenante diferente, como libros de pedidos semanales o señales Kanban, la misma configuración es aplicable; la lista de jobs es la entrada del cronograma, independientemente de la fuente de demanda.

El algoritmo de programación de Schantt minimiza el tiempo total de producción (el tiempo de finalización global de todos los jobs) y programa hacia adelante desde una fecha de inicio que usted elija. El horizonte práctico para esta guía es de un mes, aunque Schantt maneja ventanas más cortas o más largas con la misma configuración. Puede ejecutar el cronograma en modo Auto o Semi-Auto. En modo Auto, el algoritmo decide la secuencia de jobs, las asignaciones de máquinas y el tiempo de forma conjunta, reordenando la lista de jobs para encontrar el plan general más rápido. En modo Semi-Auto, usted fija el orden de producción y permite que el algoritmo optimice las asignaciones de máquinas dentro de esa secuencia, lo cual es útil cuando un orden de campaña está determinado operativamente (por ejemplo, por la disponibilidad de material o una secuencia de despacho comprometida).

Lo que Schantt maneja bien

• Producción secuencial multi-etapa: etapas ordenadas con ruta de proceso por clase y tiempos de transferencia solo hacia adelante que encadenan cada job a través de sus pasos requeridos.
• Etapas multimáquina con líneas en paralelo: múltiples máquinas en la misma etapa (dos prensas para comprimidos, dos recubridoras); el algoritmo asigna los jobs entre ellas.
• Pipelines mixtos batch y flow: etapas batch y flow en la misma ruta, cada una temporizada según su propia física (ciclo batch o rendimiento continuo), con segmentos de espera de material cuando las etapas posteriores superan el suministro.
• Enrutamiento multiproducto con omisión de etapa: los productos de compresión directa omiten granulación, secado y molienda mediante ruta de proceso por clase, con tiempos de transferencia puente que preservan los retardos de traspaso en el intervalo omitido.
• Cambios de secuencia dependiente: tiempos de cambio direccionales por máquina y par de clases de producto, para que el algoritmo pueda favorecer secuencias con menos cambios.
• Disponibilidad con conciencia de turno, excepciones de calendario y tiempos de inactividad: ventanas de trabajo construidas a partir de calendarios de turnos, con excepciones festivas y ventanas de mantenimiento planificado que el cronograma respeta.

Cómo maneja Schantt cada desafío

1. Contención de la suite de granulación.

• El granulador de alto cizallamiento y el secador de lecho fluidizado en Palisade son un par batch acoplado; juntos pueden completar aproximadamente 2 o 3 batches (lotes) de granulación por turno único, limitando la capacidad upstream de la planta para productos de granulación húmeda. Un planificador que programe manualmente corre el riesgo de sobrecargar la suite de granulación, produciendo un plan que no puede satisfacer la demanda de compresión downstream.
• Schantt modela ambas como etapas batch con duraciones de ciclo y tamaños de batch (lote) por clase. La granulación se configura a 20 min por batch (IR-WG) o 25 min (ER-WG), y el secado a 90 min (IR-WG) o 120 min (ER-WG), con 15 min de transferencia entre ambas. El calendario Upstream Core (07:00–15:30, turno único) limita todos los inicios a horas laborables y añade intervalos de espera en períodos no laborables. El algoritmo encadena la transferencia de 15 min desde granulación hasta secado y avanza solo a través de minutos de calendario, de modo que el cronograma muestra exactamente cuántos batches (lotes) de granulación completos caben en un día y dónde el cuello de botella upstream limita primero el rendimiento downstream.

2. Carga de cambios de secuencia dependiente.

• Los cambios entre clases de producto consumen entre un 20 y un 30 % del tiempo de producción disponible en toda la planta. Solo los cambios en las prensas para comprimidos van desde 3 h entre clases similares (IR↔DC) hasta 4 h entre el par más diferente (DC↔ER), y los cambios en las recubridoras desde 2,5 h (IR↔DC) hasta 4,5 h (IR↔ER, DC↔ER). Un planificador que trabaja en una hoja de cálculo no tiene forma de evaluar si un orden de campaña diferente en la prensa ahorraría dos horas de cambio en la semana: la secuencia se elige una vez y se fija.
• Schantt modela los cambios como una matriz de tiempos direccionales por máquina y par de clases de producto: el planificador introduce la duración de→para cada par que una máquina puede encontrar. Para una prensa para comprimidos compartida por las tres clases, esto significa seis entradas direccionales que cubren cada combinación ordenada. En modo Auto, el algoritmo explora secuencias de jobs para minimizar el tiempo total de producción, agrupando naturalmente productos similares para reducir el impacto de los cambios; en modo Semi-Auto, mantiene el orden fijo del planificador y asigna máquinas para reducir el impacto de los cambios donde la capacidad en paralelo lo permite. El segmento de cambio resultante aparece en la fila de Gantt de cada operación antes de la barra de procesamiento, con la duración visible en la información sobre herramientas de la operación. Las herramientas (punzones y matrices) se tratan como siempre disponibles cuando una prensa funciona; la asignación finita de juegos de herramientas se gestiona manualmente fuera del cronograma. La validación de limpieza entre campañas (requerida entre ciertos cambios de clase de producto) se integra en la duración del cambio como un valor de tiempo único; el protocolo de validación y su documentación se gestionan a través del sistema de calidad de la planta, no de Schantt.

3. Presión de capacidad de recubrimiento.

• El recubrimiento es de 2 a 4 veces más lento por kilogramo que la compresión: un ciclo de recubrimiento ER-WG dura 210 min por batch (3,5 h) frente a 90 min para DC, y con solo dos recubridoras de tambor perforado en Palisade, el recubrimiento es el cuello de botella estructural downstream de la planta.
• Schantt asigna los jobs de recubrimiento entre ambas recubridoras automáticamente. Cada recubridora tiene su propia duración de ciclo por clase (IR-WG: 120 min, DC: 90 min, ER-WG: 210 min), cambios direccionales y el calendario Downstream Core (06:00–22:00, dos turnos). El algoritmo equilibra la carga de recubrimiento entre las dos máquinas respetando el buffer de compresión (un tiempo de transferencia de 3 h desde compresión hasta recubrimiento que representa el almacenamiento en tambor). El cronograma muestra exactamente qué recubridora procesa cada producto y cuándo finaliza cada batch (lote).

4. Ritmo mixto batch y flow en una misma ruta.

• Los productos de granulación húmeda atraviesan etapas batch y flow: las etapas upstream funcionan con ciclos batch (granulación, secado), mientras que la compresión y el envasado downstream operan a tasas continuas. Una planificación en hoja de cálculo que trata todas las etapas como tiempos de ciclo uniformes o rendimiento uniforme produce desajustes temporales e intervalos de inactividad ocultos.
• El tipo de etapa (batch o flow) en Schantt determina la física de duración por etapa. Las etapas batch calculan la duración a partir de la cantidad del job, la capacidad del batch y el tiempo de ciclo por batch; las etapas flow calculan la duración a partir de la cantidad del job y la tasa de producción por hora de la máquina. La simulación encadena cada etapa downstream a partir de sus finalizaciones upstream, emitiendo segmentos de espera de material cuando una etapa flow downstream supera el suministro del batch. El planificador ve los intervalos de procesamiento y espera en el Gantt, con información sobre herramientas que explica cada pausa.

5. Ruta de omisión de compresión directa y coordinación de máquinas compartidas.

• Los productos DC omiten tres etapas upstream, pero se mezclan en el mismo mezclador, se comprimen en las mismas prensas, se recubren en las mismas recubridoras y se envasan en la misma línea que los productos de granulación húmeda. Configurar correctamente la ruta de omisión (incluyendo el traspaso puente desde pesaje directamente hasta mezclado) es esencial, o el cronograma crea operaciones vacías para las etapas omitidas o ignora el tiempo de traspaso de material.
• La ruta de proceso por clase de Schantt define exactamente qué etapas visita cada clase de producto. La ruta de DC omite granulación, secado y molienda; un tiempo de transferencia puente de 45 min desde pesaje hasta mezclado contabiliza el traspaso de material en el intervalo omitido. El cronograma resultante muestra los jobs DC fluyendo por pesaje, mezclado, compresión, recubrimiento y envasado sin filas fantasma para las etapas omitidas, y el tiempo puente evita que lleguen demasiado pronto a mezclado respecto a la finalización del pesaje upstream.

Qué modelar en Schantt

El modelo de programación de Palisade en Schantt comienza con cinco tipos de entidad:

Configuración paso a paso

1. Crear las etapas y establecer los tiempos de transferencia. Agregue las ocho etapas en orden de producción (posición 1 a 8), configurando el tipo de cada etapa como batch o flow según la tabla de entidades anterior: pesaje es flow, granulación es batch, secado es batch, molienda es flow, mezclado es batch, compresión es flow, recubrimiento es batch, envasado es flow. En la página de detalle de cada etapa, configure los tiempos de transferencia solo hacia adelante desde esa etapa hasta su sucesora. Las ocho entradas de tiempo de transferencia cubren cada traspaso entre etapas, incluyendo la transferencia puente desde pesaje hasta mezclado (45 min) necesaria para la ruta de omisión DC. Los tiempos de transferencia clave incluyen:
- Pesaje → granulación: 30 min (transferencia IBC a la suite de granulación)
- Granulación → secado: 15 min (descarga directa por conducto en suite acoplada)
- Secado → molienda: 120 min (tiempo de equilibrado por clase, conservador para ER-WG)
- Pesaje → mezclado (puente DC): 45 min
- Mezclado → compresión: 45 min (transferencia IBC a tolva de prensa)
- Compresión → recubrimiento: 180 min (buffer de almacenamiento en tambor)
- Recubrimiento → envasado: 120 min

2. Agregar las máquinas a cada etapa. Asigne cada una de las 10 máquinas a su etapa correspondiente: una cabina de dispensación a pesaje, un granulador de alto cizallamiento a granulación, un secador de lecho fluidizado a secado, un molino cónico a molienda, un mezclador de contenedor a mezclado, dos prensas rotativas para comprimidos a compresión, dos recubridoras de tambor perforado a recubrimiento, una línea de envasado en blister a envasado. Las máquinas en etapas multimáquina (compresión, recubrimiento) recibirán asignaciones concurrentes de jobs por parte del algoritmo.

3. Crear las clases de producto y definir las rutas de proceso. Cree las tres clases de producto: IR-WG (unidad: comprimido), DC (unidad: comprimido), ER-WG (unidad: comprimido). En la página de detalle de cada clase, defina su ruta de proceso por clase (las etapas ordenadas que la clase recorre). IR-WG y ER-WG recorren las ocho etapas; DC solo recorre pesaje, mezclado, compresión, recubrimiento y envasado. En la página de ruta de cada clase, active la opción de transferencia parcial en la etapa de mezclado para todas las clases (cantidad de transferencia: 50 kg), permitiendo que el mezclado comience a enviar material a la tolva de la prensa antes de que se complete el batch (lote) completo de mezclado.

4. Agregar los productos. Cree un producto representativo por clase: Metformin IR 500 mg (IR-WG), Ibuprofen DC 200 mg (DC), Metformin XR 750 mg (ER-WG). Cada producto hereda automáticamente la ruta de proceso y la configuración de máquinas de su clase. Asigne un color de visualización distinto a cada producto para facilitar la lectura del Gantt.

5. Configurar los parámetros de capacidad y cambios de las máquinas. En la página de detalle de cada máquina, introduzca los parámetros de procesamiento por clase y los tiempos de cambio direccionales entre las clases que la máquina puede procesar. Los parámetros difieren según el tipo de etapa:
- Etapas batch (granulación, secado, mezclado, recubrimiento): tamaño de batch (lote) (200 kg para todas) y duración de ciclo por clase: granulación 20 min (IR-WG) / 25 min (ER-WG); secado 90 min (IR-WG) / 120 min (ER-WG); mezclado 20 min (las tres clases); recubrimiento 120 min (IR-WG) / 90 min (DC) / 210 min (ER-WG) en ambas recubridoras.
- Etapas flow (pesaje, molienda, compresión, envasado): tasa de producción por clase: pesaje 200 kg/h (todas las clases); molienda 400 kg/h (IR-WG, ER-WG); compresión 100.000 comprimidos/h (IR-WG) / 120.000 comprimidos/h (DC) / 80.000 comprimidos/h (ER-WG) por prensa; envasado 60.000 comprimidos/h (todas las clases).

Para los cambios, introduzca las duraciones direccionales de cada máquina compartida por dos o más clases: 48 pares direccionales en total en toda la planta. El granulador y el secador de lecho fluidizado tienen cada uno un par relevante (IR↔ER) a 270 min y 180 min respectivamente. La cabina de dispensación tiene 15 min para todos los pares. El mezclador de contenedor tiene 60 min para todos los pares. Cada prensa para comprimidos tiene seis entradas direccionales que van de 180 min (IR↔DC) a 240 min (DC↔ER). Cada recubridora tiene seis entradas de 150 min (IR↔DC) a 270 min (IR↔ER, DC↔ER). La línea de blister tiene 120 min para todos los pares.

6. Configurar calendarios, excepciones y tiempos de inactividad. Cree los dos calendarios semanales: Upstream Core (turno único, lun–vie, 07:00–15:30) asignado a pesaje, granulación, secado y molienda; Downstream Core (dos turnos, lun–vie, 06:00–22:00, establecido como predeterminado) asignado a mezclado, compresión, recubrimiento y envasado. Agregue las tres excepciones de calendario geográficamente neutras: Año Nuevo (1 de enero, no laborable), Día Internacional de los Trabajadores (1 de mayo, no laborable) y Navidad (25 de diciembre, no laborable). Agregue las tres ventanas de inactividad de máquina: mantenimiento semestral del granulador de alto cizallamiento y el secador de lecho fluidizado (1 al 7 de julio) y calibración de instrumentos en toda la fábrica (17 y 18 de marzo).

Para obtener instrucciones paso a paso sobre cómo configurar cada uno de estos elementos en Schantt, consulte la documentación de Schantt.

Errores comunes

1. Un único cambio genérico en lugar de tiempos direccionales por par. Usar una única duración de cambio para todos los pares de clases de producto oculta la diferencia de 60 a 90 min entre un cambio fácil (IR↔DC en una prensa, 180 min) y uno difícil (DC↔ER, 240 min). El algoritmo no puede favorecer secuencias con menos cambios si ve duraciones uniformes. Solución: Introduzca cada par direccional que una máquina pueda encontrar (48 entradas en toda la planta) utilizando las duraciones reales recomendadas por la industria para cada combinación de→a.

2. Una sola clase de producto que cubre tanto granulación húmeda como compresión directa. Una clase única que recorre las ocho etapas obliga a los productos DC a pasar por operaciones de granulación, secado y molienda que nunca realizan en la planta, creando operaciones fantasma e inflando el cronograma. Solución: Cree clases separadas (IR-WG y ER-WG para productos de granulación húmeda, DC para productos de compresión directa), cada una con su propia ruta de proceso que refleje la realidad.

3. Falta del tiempo de transferencia puente para la ruta de omisión. Cuando los productos DC omiten tres etapas, el traspaso desde pesaje hasta mezclado carece de un retardo definido: el cronograma trata la transferencia como cero minutos a menos que se configure explícitamente. Solución: Agregue el tiempo de transferencia puente desde pesaje hasta mezclado (45 min) para que el intervalo en el tramo omitido tenga un retardo realista.

4. Cantidad de máquinas que no corresponde a la planta. Modelar una sola prensa para comprimidos o una sola recubridora cuando la planta opera dos de cada una produce un cronograma que genera cuellos de botella en etapas que no están realmente limitadas, y oculta las decisiones reales de asignación de máquinas que el algoritmo debería tomar. Solución: Agregue ambas prensas rotativas para comprimidos y ambas recubridoras de tambor perforado para que el algoritmo pueda distribuir el trabajo entre la capacidad paralela disponible.

5. Desajuste de calendario entre turnos upstream y downstream. Aplicar un único calendario en las ocho etapas ignora la diferencia real de horario laboral: turno único (07:00–15:30) para las etapas upstream y dos turnos (06:00–22:00) para las etapas downstream. El cronograma entonces permite que la granulación siga funcionando hasta la noche, o limita la compresión a un solo turno, produciendo tiempos que no se pueden ejecutar. Solución: Cree calendarios separados para los dos patrones de turno y asigne el correcto a cada máquina.

Cómo es un buen cronograma

Un cronograma de Schantt bien configurado reemplaza una hoja de cálculo mantenida manualmente con un plan vivo y optimizado que refleja la capacidad real de las máquinas, los patrones de turno y la lógica de cambios.

Antes (línea base con hoja de cálculo): El equipo de planificación de Palisade, compuesto por dos personas, construye un Gantt semanal a mano en una hoja de cálculo. Las secuencias de cambio dependen del conocimiento tácito transmitido entre planificadores; probar un orden de campaña diferente implica reingresar filas para la mitad de los jobs, y el equipo rara vez tiene tiempo para explorar más de un escenario. El cronograma tarda horas en actualizarse (un solo cambio de job se propaga a través de cada fila downstream) y el análisis de escenarios es impracticable. Los cuellos de botella ocultos, como la capacidad de recubrimiento en campañas ER-WG o el rendimiento de granulación en batches (lotes) consecutivos de IR-WG, solo se manifiestan cuando la producción real se retrasa respecto al plan, momento en el que el cronograma ya está desactualizado.

Después (modo Auto de Schantt): El planificador introduce los jobs del mes (tres productos, cada uno con una cantidad de producción), establece la fecha de inicio y ejecuta el cronograma en modo Auto. El algoritmo secuencia los jobs, asigna cada operación a la mejor máquina (qué prensa, qué recubridora) y temporiza cada paso contra el calendario y el patrón de turno correctos. La optimización minimiza el tiempo total de producción agrupando cambios similares para reducir el tiempo de limpieza y equilibrando la carga entre las dos prensas y las dos recubridoras. El análisis de escenarios se convierte en cuestión de minutos: ajuste una cantidad, intercambie el orden de campaña para probar una secuencia diferente, agregue un nuevo producto y vuelva a ejecutar. El Gantt muestra cada operación con sus segmentos de cambio, procesamiento y espera de material, con superposiciones de calendario sombreadas para tiempo no laborable, excepciones festivas y mantenimiento planificado, de modo que el planificador puede ver de un vistazo por qué un job se detuvo entre turnos o por qué una operación saltó la semana de mantenimiento.

Pruébelo en Schantt

Regístrese en Schantt y cargue el conjunto de datos de ejemplo incorporado para construir este escenario usted mismo: cada etapa, máquina, clase de producto, producto y calendario de esta guía, con sus rutas de proceso, cambios, tiempos de transferencia e inactividades ya configurados, listos para programar. Su configuración y cronogramas permanecen limitados a su cuenta de equipo. Para profundizar en cualquier paso, consulte la documentación de Schantt.