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·~ TKNoLÓ<ilCO IJJ DE MONTERREY TECNOLÓGICei.~!.~.e.~!~ DE MONTERREY® Campus Ciudad de México Escuela de Graduados en Ingeniería y Arquitectura Maestría en Ciencias de Ingeniería Industrial "Modelo de control conjunto de corte e inventario para rollos de medida variables con demanda probabilística y tasa de servicio objetivo" Autor Ing. Juan Carlos Cantú Ramírez Supervisor de Tesis Dr. Eric Porras Musalem 13/11/2012

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Page 1: IJJ DE TKNoLÓ

·~ TKNoLÓ<ilCO IJJ DE MONTERREY

TECNOLÓGICei.~!.~.e.~!~ DE MONTERREY®

Campus Ciudad de México

Escuela de Graduados en Ingeniería y Arquitectura

Maestría en Ciencias de Ingeniería Industrial

"Modelo de control conjunto de corte e inventario para

rollos de medida variables con demanda probabilística y

tasa de servicio objetivo"

Autor

Ing. Juan Carlos Cantú Ramírez

Supervisor de Tesis

Dr. Eric Porras Musalem

13/11/2012

Page 2: IJJ DE TKNoLÓ

Resumen

El cutting stock es un problema de optimización de corte. Éste consiste en encontrar la

mejor manera en que se puede cortar un conjunto de objetos grandes en otros más

pequeños de la manera más eficiente posible. El problema tiene diversas aplicaciones en

la industria de la madera, el acero, el papel, el cartón, los textiles y los envases flexibles 1•

En estas industrias por otro lado, es conveniente contar con un inventario de seguridad

para garantizar un nivel de servicio respecto a los objetos demandados. En sistemas de

inventarios, la tasa de servicio es el porcentaje de la demanda del cliente que es cubierta

sin órdenes atrasadas o backorders ni ventas perdidas (Silver, 1998). Este indicador sirve

para evaluar el nivel de servicio al cliente y cobra relevancia en un entorno competitivo en

que se demanda una mayor respuesta y flexibilidad a todos los participantes dentro de

una cadena de distribución.

Considerando estos dos aspectos comunes a muchas industrias, este trabajo parte de un

tipo de distribución con personalización diferida2 enfocado en rollos de envase flexible,

donde materia prima (rollos de stock) se utiliza para satisfacer la demanda de producto

terminado (rollos finales) a intervalos de tiempo determinados. El objetivo es por tanto

establecer un modelo de control conjunto de corte e inventario para a) calcular un

inventario de seguridad3 de rollos de stock con base en una tasa de servicio objetivo para

cubrir una demanda variable de rollos finales a través de su corte cuando es necesario y

b) evaluar el desempeño del sistema considerando sus costos asociados (costo de corte,

costo de merma y costo del inventario de seguridad) así corno la tasa de servicio

resultante.

1 Se llama envase flexible al que está formado por una o varias láminas de material polimérico sellado. El envase flexible es ligero y ·hermético por lo que es ideal para la industria alimentaria. Se utiliza por ejemplo para bolsas de snacks (patatas fritas, frutos secos, etc.), sacos, paquetes de alimentación seca, pescado congelado y un largo etcétera de productos. 2 Personalización diferida ó form postponement es una estructura de cadena de suministro híbrida que combina make-to-stock con make-to-order. La etapa de make-to-stock se dedica a crear componentes genéricos y es seguida por una etapa make-to-order dedicada a personalizar el producto ofertado de acuerdo con las caracterlsticas de demanda del mercado · 3 Inventario de seguridad o safety stock en inglés es la cantidad de inventario conservada a la mano o en promedio para compensar la falta de certeza en la demanda y en la oferta en el corto plazo (Silver, 1998)

3

Page 3: IJJ DE TKNoLÓ

Índice de contenido

Introducción .................................................................................................................... 7

1.1 Antecedentes .......................................................................................................... 7

1.1.1 Cadenas de suministro para bienes de consumo ........................................... 7

1.1.2 Caracteristicas de los sistemas de inventario ................................... .. ............ 8

1.1.3 Administración de inventarios con demanda probabilistica .......................... 10

1.1.4 Cutting stock .................................................................................................. 11

1.1.5 Cutting stock para rollos ........................................ ...... .... ...... .. ................ ..... 12

1.1.6 Motivación ..................................................................................................... 13

1.2 Planteamiento del problema .......... ............ .. .................. .. ........ .. ...... .. ...... .... ......... 14

1.3 Justificación del problema .................................................................................... 15

1.4 Definición del objetivo ........................................................................................... 16

1.5 Alcance de la investigación ................................ .............. .... .. ........ .. .... .. .............. 16

1.5.1 Definición de términos ................................................................................... 17

1.6 Resultados esperados .......................................................................................... 18

2 Marco teórico ................................................................................................................ 19

2.1 Administración de inventarios con demanda probabilística ................................. 19

2.1.1 Importancia del producto ...... · ......................................................................... 19

2.1.2 Tipo de revisión del inventario ....................................................................... 19

2.1.3 Forma de la politica de inventarios ............................................................... 20

2.1.4 Objetivos del sistema .................................................................................... 21

2.1.5 Tipo de distribución de demanda .................................................................. 24

2.1.6 Otros conceptos de inventario ....................................................................... 25

2.2 Caracterlsticas de los inventarios de rollos de envase flexible ............................ 26

2.3 Cutting stock ......................................................................................................... 27

2.3.1 Clasificación de los problemas de cutting stock ............................................ 27

2.3.2 Formulación de Gomory y Gilmore .......... .. ................................................... 28

4

Page 4: IJJ DE TKNoLÓ

2.3.3 Formulación con más de un objeto grande ................................................... 30

2.3.4 Inclusión de costo del ajuste ......................................................................... 31

2.3.5 Complejidad del problema ............................................................................. 31

2.4 Análisis critico ....................................................................................................... 32

2.5 Tabla Comparativa ............................................................................................... 33

3 Planteamiento de la metodologla ................................................................................ 34

3.1 Uso de cutting stock para generar una demanda de rollos de stock a partir de

una demanda de rollos finales ......................................................................................... 35

3.2 Modelación de la demanda de rollos de stock en periodo de ajuste y cálculo de

parámetros de inventario ................................................................................................. 37

3.3 Evaluación del desempeno del sistema utilizando como entrada los parámetros

de inventario de ajuste y la demanda de rollos de stock en periodo de simulación ....... 40

3.4 Parámetros del modelo ......................................................................................... 41

3. 5 Diseno de pruebas experimentales ...................................................................... 42

3.6 Herramienta computacional ............. ........... ......... ...................................... ........... 43

4 Caso de estudio ........ .... ........ .. ......... .. ...... .. .................. .. ... ........... .... ...... .. .. .................. 44

4.1 Descripción del caso .... : .......... .. ......... .................. ........... ................ .. .................... 44

4.1.1 Entradas del modelo .................. .. ........ .... ...... .. .................. ................ .... ........ 45

4.1.2 Consideraciones adicionales ........................... .. ........ .. .... .. ....... .. ................... 46

4.2 Resultados de las pruebas ................................................................................... 48

5 Interpretación y análisis de resultados , ..... : ................................................................. 49

5.1 Desempeno de cutting stock ................................................................................ 49

5.2 Análisis de demandas de rollos de stock ............................................................. 50

5.3 Desempeno de sistema de inventarios ................................................................ 51

5.3.1 Disparos del punto de reorden ...................................................................... 53

5.3,2 Tasa de servicio simulada .............................................................. , .............. 53

5.4 Costo total del sistema ......................................................................................... 54

6 Conclusiones ............................................................................................................... 57

5

Page 5: IJJ DE TKNoLÓ

6.1 Ventajas y Limitaciones ......................... ......... ......... ........... ......... ......................... 57

6.2 Trabajo futuro ....................................................................................................... 58

7 Bibliografia ................................................................................................................... 60

8 Apéndice ......... ......... ........................................................................... ......... ................ 63

6

Page 6: IJJ DE TKNoLÓ

1 Introducción

1.1 Antecedentes

1.1.1 Cadenas de suministro para bienes de consumo

Las cadenas de suministro para bienes de consumo han tenido que volverse más

eficientes dado el entorno competitivo que viven las empresas h1)y en día. Los clientes

demandan una variedad cada vez más grande de productos que a la vez tienen ciclos de

vida cada vez más cortos. Esto implica que hay una creciente necesidad de flexibilidad en

términos de volumen y de tiempos de respuesta a lo largo de toda la cadena de

suministro. En estos casos la competitividad ha migrado de basarse únicamente en bajos

costos de manufactura a una competitividad basada en tiempo y se,rvicio (Heikkila, 2002).

En las últimas décadas metodologías suaves como manufactura esbelta4, han hecho

posible disminuir los tiempos de respuesta en la producción y distribución. Gracias a su

aplicación un número importante de cadenas de suministro se han simplificado y vuelto

más eficientes. Esto ha tenido como consecuencia poder cubrir las demandas de los

mercados en términos de tiempo y cantidad.

A pesar de estos buenos resultados el mundo está lejos de hacer esbeltas sus

operaciones de manufactura. Un censo de industrias manufactureras de EU en el 2007

muestra que a pesar de que casi el 70% de las empresas han adoptado la manufactura

esbelta como metodología de mejora, sólo un 26.1 % considera tener el estatus de World

Class Manufacturing5 (lndustryWeek Manufacturing Performance lnstitute, 2007). Además

de esto la administración de cadenas de suministro enfrenta distintos obstáculos que

distorsionan dicho concepto como son (Branch, 2008):

4 La manufactura esbelta es una filosofía basada en el sistema de producción Toyota que surge en Japón en la década de los 70's y que tiene como eje la reducción de desperdicios como lo son tiempo e inventario · 5 World C/ass Manufacturing es una extensión del sistema de producción Toyota enfocada a hacer más universales sus conceptos

7

Page 7: IJJ DE TKNoLÓ

• Abastecimiento de mercados externos: La importación de productos genera beneficios

económicos al permitir encontrar fuentes de abastecimiento más competitivas en otros

lugares del mundo. Sin embargo, también genera tiempos de respuesta largos

principalmente derivados de los tiempos de transporte. Así mismo el gran número de

actores involucrados en el traslado de bienes hace poco predecibles los tiempos de

respuesta.

• Falta de competencia: Derivada de mercados con pocos productores, generalmente

de productos con demanda modesta y mucha variabilidad en sus características.

Estas imperfecciones en los mercados tienen como consecuencia tiempo perdido,

clasificado en la literatura de manufactura esbelta como desperdici1). Más aún, tiempos de

abastecimiento largos y variables generan la necesidad de mantener inventarios para

poder ofrecer una respuesta ágil y confiable a la demanda de los mercados que así lo

requieren. La administración del inventario es en estos casos un mal necesario, que

puede convertirse en una ventaja competitiva cuando se maneja eficientemente.

1.1.2 Características de los sistemas de inventario

La administración de inventario tiene el objetivo de hacer un balance entre las

necesidades de inventario y la demanda de producto con un costo mínimo asociado con

el control de dicho sistema. El inventario juega principalmente dos roles (Chopra & Meindl,

2001):

a) Incrementar la cantidad que se puede satisfacer teniendo un producto listo cuando

un cliente lo busca.

b) Reducir costos permitiendo explotar economías de escala que pueden existir

· durante la producción y la distribución.

Chopra y Meindl clasifica los tipos. de inventario como materia prima, producto en proceso

(conocida como WIP por su abreviación en inglés de work in process) y producto

terminado de acuerdo con su estado en una empresa distribuidora, productora o de punto

de venta. También clasifican los inventarios en 3 tipos de acuerdo con su demanda:

a) Inventario cíclico: Es la cantidad promedio de inventario nt3cesaria para satisfacer

la demanda de un producto entre los pedidos fealizados a un proveedor. Depende

de la.s restricciones de los proveedores en cuanto a la demanda misma, venta

mínima, descuentos por volumen, etc.

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Page 8: IJJ DE TKNoLÓ

b) Inventario de seguridad: Es la cantidad de inventario necesario para amortiguar

demandas que exceden las expectativas. Atiende especific:amente la variabilidad

de la demanda.

c) Inventario estacional: Es inventario que se acumula para atender variaciones

predecibles en el tiempo. En periodos de baja demanda es común que se acumule

inventario para atender periodos de alta demanda en que no:> será posible producir

todo lo demandado.

Los costos asociados con un sistema de inventario son los siguientes:

1. Costo unitario del producto: Se refiere al costo unitario de compra para reabastecer el

inventario.

2. Costo de orden: Son todos los costos involucrados en emitir un pedido de

reabastecimiento como son los recursos humanos involucrados en el proceso, el

teléfono, formas, documentos, conexión de internet, mensajería, etc.

3. Costo de mantener inventario: Incluye los costos de oportunidad de tener el dinero de

inventario invertido en otro lado (por ejemplo el banco) así como todos los gastos

incluidos en el almacén, producto deteriorado, dañado, obsoleto así como de seguros

e impuestos.

4. Costo de falta de servicio: Costos por incurrir en inventario adicional para evitar caer

en desabasto (stockouf) o los costos vinculados con el desabasto.

5. Costo del sistema de control: Son los costos relacionados con la operación de un

sistema de inventarios en particular. En general se refieren a la administración de los

datos de inventario en un sistema informático.

Otros factores clave relacionados con el inventario son:

1. Tiempo de reabastecimiento (rep/enishment /ead time): Es el tiempo que pasa desde

que se emite una orden hasta que se encuentra lista para satisfacer la demanda de

los clientes.

2 .. Patrones de demanda: dependen del lugar en el ciclo de vida que ocupa un producto

(crecimiento, madurez, saturación), de la estacionalidad de un producto y del tipo de

demanda que se tenga (determinfstica o probabilística).

e Ocasión en la cual la cantidad en inventario de un producto baja a un nivel cero

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Page 9: IJJ DE TKNoLÓ

1.1.3 Administración de inventarios con demanda probabilística

La administración de inventarios con patrones de demanda prob;3bilística es adecuada

para los escenarios de distribución y producción donde la demanda es incierta. Asimismo,

son útiles cuando se desea considerar los costos del desabasto de un producto (Silver,

1998). Silver menciona 3 preguntas clave que un sistema de control de inventario con

demanda probabilística debe responder: 1) Qué tan frecuentemente se debe revisar los

estatus de los inventarios; 2) cuándo se debe colocar una orden de reabastecimiento, y 3)

de qué tamano debe ser la orden de reabastecimiento.

En estos modelos las respuestas a estas 3 preguntas son más diflciles de obtener que en

un modelo determinlstico. Para dar respuesta a la primera pregunta se necesita evaluar el

impacto económico de los recursos necesarios (humanos o computacionales). La

segunda pregunta consiste en ponderar las ventajas y desventajas de: ordenar con

mucha anticipación y por lo tanto caer en costos de inventario excesivos y por el otro lado

ordenar con poca antelación e incurrir en costos de proveer un servicio inadecuado al

cliente. La tercera pregunta consiste en ponderar las ventajas y desventajas de costo de

inventario contra servicio pero interactúa con la segunda pregunta (cuando colocar la

orden) (Silver, 1998).

Por último, se debe establecer una polltica de inventario para su administración y Silver

sugiere las siguientes preguntas para lograrlo:

1. ¿Qué tan importante es el producto?

2 .. ¿Se debe revisar periódicamente o continuamente?

3. ¿Qué forma debe tomar la polltica de inventarios?

a. Sistema de revisión continua con punto de reorden (reorder point) y cantidad a

ordenar (s, <l).

b. Sistema de revisión continua con punto de reorden y con nivel objetivo de

inventario (arder up to leve/) (s, .s).

c. Sistema de revisión periódica con nivel objetivo de inventario (R, .s).

10

Page 10: IJJ DE TKNoLÓ

d. Sistema de revisión periódica con punto de reorden y con nivel objetivo de

inventario (R, .s:, S).

4. ¿Qué costos específicos u objetivos de servicio se deben de buscar?

a. Inventarios de seguridad establecidos por métodos simples.

b. Inventarios de seguridad para minimizar costos.

c. Inventarios de seguridad basados en servicio al cliente.

d. Inventarios de seguridad basados en consideraciones a1iregadas.

1.1.4 Cutting stock

El cutting stock, también conocido como optimización de corte, es un problema

geométrico que ha sido investigado por más de 40 años. Puede referirse a cortes

unidimensionales como de tablones, tubos (Figura 7: Representación gráfica del

cutting stock unidimensional), bidimensionales como en corte de rectángulos o

cuadrados en un lienzo de papel, vidrio o metal (Figura 8: Representación gráfica

del cutting stock bidimensional) y tridimensionales (Figura 9: Representación

gráfica del cutting stock tridimensional). En términos muy generales aborda el

problema de cortar materia prima de dimensiones especificas (objetos grandes)

para satisfacer una demanda de dimensiones menores (objetos chicos) de la

manera más eficiente posible.

La importancia del problema del cutting stock radica en que tiene aplicaciones en varias

industrias como la del papel, metal, textiles, vidrio, madera y plastico. Aún más, en su

formulación más general, puede tener aplicación en cualquier problema que trate de

. repartir de la manera más eficiente un recurso grande en varios pequeños. Este es el

caso del llenado de contenedores, la asignación de dinero a proyectos; la asignación de

memoria para almacenamiento de datos, la programación de tareas en un procesador,

entre otros '(Dyckhoff & Finke, 1992). Su capacidad para reflejar la diversidad y

complejidad de problemas reales ha intensificado la búsqueda de mejores soluciones.

11

Page 11: IJJ DE TKNoLÓ

1.1.S Cutting stock para rollos

El cutting stock para rollos, es una versión del cutting stock unidimensional. Éste se aplica

en las industrias de papel, plástico, empaque flexible asl como para láminas de metales

como acero, cobre y aluminio (Dyckhoff & Finke, 1992). El cutting stock de los rollos

puede presentar restricciones adicionales que surgen de las limitaciones de la maquinaria

y los procesos, de los requerimientos de clientes asl como de requerimientos de calidad.

Algunos ejemplos son:

• Procesos de 2 o más etapas: Muchos procesos de producción de rollos tienen

diversas etapas. Por ejemplo en el convertido de empaque flexible es común que

existan extrusoras de plástico, posteriormente laminadoras que utilicen este plástico

extruido para laminarlo con otro material como polietileno y máquinas impresoras. La

complicación surge cuando las máquinas de la segunda etapa son más angostas que

las de la primera. La utilización eficiente del "ancho de producción" de la maquinaria

es importante desde el punto de vista de eficiencia y utilización de energla. Lo que

parece eficiente en una primera etapa puede no serlo en la segunda etapa por lo que

deben de ser consideradas como un sistema.

• Restricciones de corte y reembobinado: El material producido en rollos comúnmente

debe ser cortado posteriormente para su acondicionamiento como producto

terminado. En este caso las restricciones derivadas de esta operación pueden ser el

número de máquinas cortadoras disponibles así como su ancho útil. Otras

restricciones son el número de navajas con que cuenta cada máquina y que limitará el

número de rollos que se puedan cortar simultáneamente.

• Requerimientos de calidad o del cliente: Hay algunos rollos que por su proceso tienen

variación en su uniformidad. Las esquinas de los rollos en algunos procesos tienen

variaciones más grandes en su espesor por lo que para algunas aplicaciones estas

partes no sirven. En otros casos hay defectos en los rollos que se deben de retirar y

que pueden estar en otros lados.

• Restricciones de diámetro: Los casos en que los rollos finales tengan que ser cortados

en distintos diámetros, presenta una complejidad adicional. En este caso el problema

12

Page 12: IJJ DE TKNoLÓ

se conoce como cutting stock 1.5 dimensional y a pesar de parecerse al cutting stock

bidimensional (los tramos de rollo a cortarse se manejan como pliegos rectangulares),

la diferencia radica en que se ofrecen pliegos de distintos largos no determinados que

deben de sumar un largo total requerido por el cliente. Estos pliegos de distinto largos

suelen manejarse como rollos y existe comúnmente una restricción en la que un

cliente no acepta pliegos menores a una dimensión determinada (traducida también a

diámetro del rollo) (Song, Chu, Nie, & Bennell, 2006).

1.1.6 Motivación

La inquietud por explorar el tema de la optimización de corte surgió de experiencia laboral

en una convertidora I distribuidora de envases flexibles. El 80% de los productos que se

manejan son rollos utilizados para el acondicionamiento primario de productos cosméticos

y farmacéuticos. Una demanda incierta, un alto grado de flexibilidad y bajos tiempos de

respuesta son caracterlsticas cada vez más importantes en esta industria. Por otro lado,

la gran diversidad de máquinas envasadoras y de formatos de empaque primario usados

por los distintos clientes hace que el ancho de los rollos de envase flexible tenga una

variabilidad muy alta en su demanda. Para poder reducir esta variabilidad es posible

cortar el material desde rollos más grandes y mediante distintas combinaciones. La

eficiencia de la empresa depende en gran parte de qué tan bien se gestionen tanto los

inventarios como los cortes de los rollos a distribuir.

En el curso de Programación Matemática de la Maestría de Ingeniería Industrial, cubrimos

el tema de cutting stock y éste me llamó particularmente la atención debido a la

posibilidad de poderlo aplicar en mi trabajo. Su uso me permitía llegar a buenas

soluciones de corte a nivel individual. Sin embargo, las soluciones obtenidas eran útiles

únicamente para mejorar la eficiencia desde la perspectiva de la optimización de corte sin

tomar en cuenta otros costos importantes como el del inventario ele seguridad necesario

para cubrir un nivel de servicio objetivo. La búsqueda de una solución que pudiera evaluar

el sistema· de costos desde un punto de vista más integral me llevó a desarrollar este

tema como tesis.

13

Page 13: IJJ DE TKNoLÓ

1.2 Planteamiento del problema

Un distribuidor tiene varias alternativas en cuanto a su operación cuando su propósito es

atender una demanda incierta de bienes. Primero, dependiendo del tiempo de respuesta

de sus proveedores y del nivel de servicio demandado por el mercado, puede decidir

mantener o no mantener un inventario. En caso de tener una buena respuesta de los

proveedores o un nivel bajo de servicio demandado por los clientes, su operación puede

consistir en la simple transferencia de bienes. Sin embargo, en el caso de que su mercado

demande un nivel alto de servicio, teniendo una respuesta larga o poco confiable de sus

proveedores y poca influencia en la operación de los mismos, es muy probable que se

incline por mantener un inventario.

En caso de mantener un inventario, el distribuidor puede transferir ol producto al cliente tal

como lo recibe de su proveedor o agregar valor antes de entregarlo mediante alguna

personalización diferida. Esta misma situación se presenta cuando se trata de distribuir

productos con variabilidad en sus medidas (largo, ancho, alto) ya que un distribuidor

puede tener en inventario productos en las medidas exactas que su mercado demanda

("producto personalizado") o productos a los que aplique una transformación (p.e. corte)

para ajustarlos a una medida especifica cuando sea solicitada por un cliente ("producto a

personalizar") (van Hoek, 2001). Este es el caso de la distribución de rollos y otros

productos como cristales, tablones de madera, tubos de acere,, etc. Para definir un

sistema de inventario entonces, un distribuidor de rollos tendrá que decidir:

a) Las medidas de un tipo de rollo que podrá mantener en inventc1rio (rollos de stock): El

distribuidor puede seleccionar estas medidas tomando en cuenta que conforme administre

más medidas su costo de inventario aumentará pero se disminuirá el costo involucrado

en su corte (tiempo de máquina, mano de obra y mermas de proceso). Inversamente,

conforme se tengan menos medidas el costo del inventario disminuirá pero el costo del

corte aumentará

b) La polltica de inventario a seguir: Una vez seleccionados los rollos de stock que se

administraran, es necesario establecer la polltica de inventario que se seguirá Como se

comentó anteriormente, se debe establecer:

• Un tipo de revisión de inventario ya sea periódica o continua.

14

Page 14: IJJ DE TKNoLÓ

• Una política de inventario.

• Un objetivo de servicio del sistema.

Considerando estos dos puntos se plantea la pregunta ¿Cómo podrá un distribuidor de

rollos tomar estas decisiones para optimizar su costo total?

La polltica de inventario clásica permitirá optimizar los costos incurridos en mantener el

objetivo de servicio del sistema. Sin embargo, los costos relacionados con el corte de

medidas grandes a medidas chicas a través del corte no están considerados. Por esta

razón es necesario encontrar un modelo que permita evaluar estos costos de manera

integral.

1.3 Justificación del problema

Cada vez se ha vuelto más estratégico el hecho de poder diser'lar cadenas de suministro

que puedan resolver las necesidades especificas de un grupo de clientes (Van

Landeghema & Vanmaele, 2002). Conjugar una estrategia de c:orte de material y de

administración de inventarios con nivel de servicio objetivo como la que se puntualiza en

el planteamiento del problema puede lograr los siguientes beneficios:

• Cumplir con niveles de servicio determinados: Garantizar un nivel de servicio objetivo

constituye una ventaja competitiva determinante en mercados.

• Hacerlo con los costos más bajos en términos de inventario y corte: Optimizar los

costos puede hacer la diferencia entre la factibilidad o no de un negocio.

En términos estrictos, un rollo que se corta para obtener otro más pequeno puede

considerarse como materia prima, es decir, de demanda dependiente respecto a los rollos

finales. Tradicionalmente la recomendación para artlculos de demanda dependiente es

utilizar sistemas tipo MRP (material requirement planning). A pesar de ello, se decidió

aplicar un sistema de control de inventarios de demanda independiente directamente a los

rollos de stock mediante una transformación de la demanda de rollos finales a través del

cutting stock. La justificación de hacer esto es que los prc,ductos siguen siendo

15

Page 15: IJJ DE TKNoLÓ

esencialmente los mismos y que el corte es sólo una transformación dimensional para

ajustar el producto a las necesidades de los clientes (personalización diferida).

Adicionalmente el tiempo que toma el corte puede ser en ocasiones significativamente

menor al tiempo de recepción de un rollo de parte del proveedor.

1.4 Definición del objetivo

El objetivo de este estudio es proponer un modelo de control conjunto de corte e

inventario de rollos de stock para satisfacer una demanda de rollos finales que permita:

• Cubrir el requerimiento de un nivel de servicio objetivo en la cadena de suministro de

rollos finales.

• Optimizar los costos resultantes de corte e inventario del grupo de rollos de stock

1.5 Alcance de la investigación

Las decisiones de corte son producto de una optimización utilizando un algoritmo de

cutting stock que genera como salida demanda de materia prima representada por rollos

de stock: El control de estos rollos de stock se hace con sistemas de inventarios con

demanda probabillstica y un nivel de servicio objetivo. El desempeno del sistema medido

en términos de costos totales y niveles de servicio se lleva a cabo mediante un modelo de

simulación. Se consideran en este trabajo los siguientes supuestos:

Supuestos de administración de inventario

• Demanda probabillstica

• Productos consumibles sin caducidad.

· • Políticas de inventario: (R, .5) y (.s; <lJ

16

Page 16: IJJ DE TKNoLÓ

• Medida de nivel de servicio: tasa de servicio (fi/1 rate).

• Inventario de seguridad: el criterio que se utilizará para calcular el inventario de

seguridad, será con base en una tasa de servicio predeterminada considerando un

modelo estadístico de desviaciones estándar. la distribución de la demanda se

analizará en 2 escenarios: siguiendo una distribución normal y por otro lado una

empírica.

Supuestos de cutting stock:

De acuerdo con la clasificación expandida de Dyckoff (Gradisar, Resinovic, & Kljajic,

2002) presentada en la sección 2.3.1, el algoritmo de cutting stock que se usará en este

trabajo tiene las siguientes caracterlsticas:

• Enfoque de la solución: orientado a patrones.

• Dimensionalidad: corte unidimensional (dimensionalidad = 1) que puede aplicarse a

rollos.

• Tipo de asignación: todos los objetos pequei'\os, una selección de objetos grandes (ya

que la demanda de objetos pequei'\os debe ser satisfecha completamente).

• Variedad de objetos grandes: algunos grupos de objetos grandes idénticos.

• Variedad de objetos pequei'\os: muchos productos de muchas dimensiones distintas.

• Tipo de la medición de los objetos: éste será continuo, que en el caso de los rollos se

forman de una longitud no entera de materia prima (Dyckhoff & Finke, 1992).

Adicionalmente se parte del supuesto de que el tiempo de corte no impacta

significativamente el tiempo de respuesta y por lo tanto la tasa de s1~rvicio. Por esta razón,

este tiempo sólo es considerado como un costo por el uso del equipo.

1.S.1 Definición de términos

Se utilizarán en este trabajo los siguientes términos:

• Rollos de stock: son la materia prima (objetos grandes), de los cuales se mantendrá

un inventario. Éstos serán cortados para lograr satisfacer la demanda de producto

terminado (objetos chicos).

17

Page 17: IJJ DE TKNoLÓ

• Rollos finales: son el producto terminado (objetos chicos). Se cuenta con una

demanda periódica de dichos objetos y es la que debe ser cubierta a través del corte

de rollos de stock.

• Costo de inventario: los costos de inventario considerarán el costo unitario del rollo, un

costo de orden, el costo financiero de estar en inventario y el costo de falta de servicio

(Silver, 1998).

• Costo de corte: es el costo de material desperdiciado en el corte más el costo del

tiempo de máquina utilizado para el corte del material.

1.6 Resultados esperados

El resultado esperado de esta investigación es un modelo de evaluación que permitirá

calcular los costos totales de un sistema de inventario y corte de rollos de stock para

satisfacer una demanda de rollos finales con una tasa de servicio objetivo. Este modelo

será probado mediante un programa computacional que permita demostrar su aplicación

evaluando diferentes escenarios con las siguientes entradas y salidas:

a) Entradas:

a. Demanda de rollos finales

b. Tasa de servicio objetivo

c. Rollos de stock a utilizar

d. Política de inventario

e. Distribución de la demanda

b) Salidas

a. Requerimiento de rollos de stock por periodo de tiempo.

b. Costo total del sistema

c. Tasa de servicio resultante

18

Page 18: IJJ DE TKNoLÓ

2 Marco teórico

2.1 Administración de inventarios con demanda probabilística

2.1.1 Importancia del producto

La estrategia de inventario se debe modelar de acuerdo con la importancia de los

productos que se estén administrando. Un análisis ABC ayuda a distinguir tres tipos de

producto: los productos A son aproximadamente 20% de los productos que generan el

80% de las ventas, los B son el 30% de los productos que generan el 15% de las ventas y

los C son los restantes 50% de los productos que generan el 5% de las ventas. Es lógico

suponer que los productos A, siendo los más prioritarios económicamente, necesitan un

marcaje personal desde un punto de vista administrativo. Asimismo tiene sentido que a

los productos C, que son los de menor importancia, requieran menos esfuerzo y recursos

administrativos.

2.1.2 Tipo de revisión del inventario

Existen básicamente dos formas de control, una revisión periódica y una revisión

continua. En casos en los que los productos son adquiridos de un mismo proveedor asl

como enviados en un mismo transporte, Silver (1998) indica que los esquemas de revisión

periódica son más favorables. También hay que notar que la revisión periódica es

conveniente en este caso incluso para lograr órdenes por una cantidad mlnima que

muchas veces requerirá uno de estos proveedores. Por otro lado, los sistemas de revisión

continua requieren menor inventario de seguridad para el mismo nivel de servicio.

19

Page 19: IJJ DE TKNoLÓ

2.1.3 Forma de la política de inventarios

Definir la forma de la politica permitirá establecer en qué momento se debe generar una

orden de reabastecimiento y de qué cantidad debe ser esta orden. Hay varias alternativas

en este sentido y según Silver las alternativas más populares son:

• Sistema (~ (!J: Este es un sistema de revisión continua. Una cantidad fija Q es pedida

cuando el inventario alcanza o cae por debajo del punto de reorden s. El nivel s

generalmente se determina de acuerdo con el tipo de medición de servicio utilizado

(ver más adelante). La decisión sobre el tamaño de lote Qa utilizar va de acuerdo con

las economías de escala en el proceso de distribución de un producto. La cantidad de

reabastecimiento económica (EOQ por sus siglas en inglés) es uno de los primeros

resultados de teoría de inventario y se calcula en su variante más conocida de

acuerdo con la siguiente fórmula: EOQ = J zA~ donde i es el costo de mantener en Cl

inventario por cada unidad del producto, e es el costo unitario del producto, A es el

costo fijo por pedido y D la demanda por año del producto. Esta fórmula supone para

un solo producto una tasa constante de demanda, un tiempo de reabastecimiento

cero, que las cantidades pedidas llegan al mismo tiempo y que no hay desabasto en

ningún momento resultando en un balance de los costos por mantener y por ordenar ·

(Sipper & Bulfin, 1997).

• Sistema (~ .s): Este es un sistema de revisión continua en el que una orden de

reabastecimierito es generada cuando el inventario cae debajo de un punto de reorden

s. Una cantidad variable es pedida en ese momento para llevar el inventario a un

nivelo objetivo S La cantidad S se puede calcular de diversas maneras. La manera

más simple de calcularla es S = s + Q donde Q puede ser equivalente al valor de la

EOQen un sistema(~ (!J.

• Sistema (R, .s): Este es un sistema de revisión periódica. Es común cuando varios

productos son ordenados del mismo proveedor o requieren c.ompartir recursos, así

20

Page 20: IJJ DE TKNoLÓ

como para productos de importación. Cada R unidades de tiempo la suficiente

cantidad de producto es pedida para llevar la posición de inventario al nivel objetivo S.

Se recomienda para productos B (Silver, 1998). El tamaño de R se escoge con base

en distintos criterios entre ellos el de economías de escalas. Hay fórmulas para

calcular R con base en el costo de ordenar y se entiende que generalmente toma

valores discretos (no tendría sentido establecer revisiones cada 1.5 días, por ejemplo).

La mayoría de las veces se define de manera arbitraria como por ejemplo con base en

la salida de camiones o barcos. El cálculo de Ses muy parecido al de sen un sistema

de revisión continua y depende de la medición de servicio. La única diferencia es que

el cálculo de éste debe considerar una duración de periodo de R+L en vez de

únicamente L donde este valor es el tiempo de entrega o lead time del producto en

cuestión.

• Sistema (R, .s; .s): Éste es un sistema de revisión periódica. Es una combinación el

sistema (.s; .s) y el sistema (R, .s). Cada R unidades de tiempo se revisa el inventario. Si

el nivel está debajo de s, se pide lo suficiente para llevar el inventario al nivel objetivo

s. Sin embargo, si la posición de inventario está arriba del nivel s, se espera hasta la

siguiente revisión. Se recomienda para productos A. Nuevamente los valores de s, y S

dependen de la medición de servicio utilizada.

2.1.4 Objetivos del sistema

El último factor a considerar para definir una política de inventarios se refiere a los costos

especlficos o nivel de servicio que debe buscar un modelo de inventario. Esto consiste en

determinar un inventario de seguridad SS. y un punto de reorden ~; para poder garantizar

un nivel de servicio o costo de inventario determinado. En lo que respecta al nivel de servicio, Silver describe las siguientes alternativas como las más utilizadas:

21

Page 21: IJJ DE TKNoLÓ

• Nivel de servicio de ciclo: es la fracción de ciclos en que no ocurre un desabasto y de

acuerdo con la terminologla de Silver, es conocida como la probabilidad especificada

P1. La regla de decisión para su cálculo es:

o Sistema (~ (/J:

• Escoger un factor de seguridad7 kque satisfaga: Pu .. (k) = 1- Pi donde

Pu .. (k) representa la probabilidad de que la variable normal estándar u

tome un valor mayor o igual a k, es decir, que tendrá faltantes de

material durante el ciclo de reabastecimiento L y Pi es la probabilidad

de no tener faltantes de material durante el mismo ciclo.

• Calcular el inventario de seguridad SS = kuL

donde k es un factor de seguridad y uL representa la variación del

consumo en el periodo l

• Calcular el punto de reorden s = fL + SS

donde fL representa el consumo promedio en los periodos L

o Sistema (R, S):

• Escoger un factor de seguridad kque satisfaga: Pu .. (k) = 1- Pi

donde ahora Pu;,;(k) representa la probabilidad de tener faltantes de

material durante el ciclo de reabastecimiento l+R y Pi es la

probabilidad de no tener faltantes de material durante el mismo ciclo.

• Calcular el inventario de seguridad SS = kuL+R

donde k es un factor de seguridad y uuR representa la variación del

consumo en el periodo l+R

• Calcular el punto de reorden S = fuR + SS

donde fuR representa el consumo promedio en los periodos l+R

• Tasa de servicio: es la fracción de demanda del cliente satisfecha rutinariamente, esto

es, sin órdenes en espera o ventas perdidas. De acuerdo con la terminologla de

Silver, es conocida como la fracción especificada P2 y se c:alcula de la siguiente

manera:

7 El factor de seguridad k se calcula de acuerdo con la distribución de probabilidad normal o de acuerdo con una distribución emplrica dependiendo del comportamiento de la demanda modelada.

22

Page 22: IJJ DE TKNoLÓ

o Sistema (~ (}):

• P2 = 1 - E~ci donde Q puede ser calculada mediante la EOQ y ESCi

(expected shortage per cycle, por sus siglas en inglés) es la cantidad

esperada de faltante de producto durante el periodo L. Esta cantidad

esperada de faltante se calcula mediante la siguiente expresión:

ESCi = E[(xi - s)+], donde E es el operador matemático de valor

esperado y el cálculo contempla todos los casos donde la demanda

xi excede al punto de reorden s.

o Sistema (R, 5):

• P2 = 1 - Es¿'+R donde Q = fR y ESCuR es la cantidad esperada de

faltante de producto durante el periodo L+R. Esta cantidad faltante se

calcula mediante la siguiente expresión:

ESCuR = E[(xi+R -s)+], donde Ees el operador matemático de valor

esperado y el cálculo contempla los casos donde la demanda xi+R

excede al nivel objetivo s.

Dentro de la evaluación del nivel de servicio se pueden definir dos estrategias:

• Ventas perdidas: Aplica a mercados de conveniencia donde el no tener el pedido en

inventario cuando un cliente lo desea implica perder la venta y el costo que este

representa.

• Ventas retrasadas . (backorders): En mercados sin mucha competencia o de

especialidad, donde los clientes esperan su pedido aunque se retrase su entrega.

Todas estas consideraciones aplican para desarrollar el sistema de inventario de un

producto en particular. En caso de tener más productos, se tendrls1 que hacer un sistema

de revisión para cada uno de ellos. Otra alternativa planteada. por Silver, es la de

coordinar los reabastecimientos de múltiples productos con base en un nivel de inventario

único. Esta aproximación representa una complicación adicional a los pasos enumerados

con anteriondad. Entre las ventajas que tiene esta estrategia está un manejo fácil de la

programación de reabastecimiento, ahorros en los costos de transporte, en los costos de

orden y en la posibilidad d_e alcanzar descuentos por volumen. Las desventajas por otro

lado son posibles incrementos en el inventario promedio, incrementos en los sistemas de

control y pérdida de flexibilidad.

23

Page 23: IJJ DE TKNoLÓ

2.1.S Tipo de distribución de demanda

Para tomar decisiones en cuanto a la administración de inventario es necesario calcular

parámetros de control de la polltica de inventario como lo son el punto de reorden o el

inventario de seguridad. Para poder hacer esto se necesita modelar la demanda utilizando

alguna distribución de probabilidad o utilizando modelos con base en predicciones de

demanda (Porras & Dekker, 2008). Usualmente los sistemas de inventario se modelan

asumiendo una distribución normal, ya que es una de las distribuciones de probabilidad

de variable continua que con más frecuencia replica la fluctuaciones de demanda en

fenómenos reales (Nahmias, 2007). En la distribución normal los parámetros de inventario

para una tasa de servicio objetivo se calculan de la siguiente manera:

• Sistema (.s:. (l):

ESC¿ • J."' P2 = 1 - -Q-donde Qpuede ser calculada mediante la EOQ y ESC1. = s (xi. - s) [(xi.) dxi.

1 -~ donde [(xi.)= =e 2""L

CT¿y27r

o Como otra opción se puede utilizar la Tabla 13: Valores de k y para escoger un

factor de seguridad k que satisfaga: Gu(k) = _g_(l - P2) y ESC1. = Gu(k)ai. CT¿

donde Gu(k) es una función especial de la distribución normal estándarª

utilizada para calcular los faltantes por ciclo y se calcula así: Gu(k) =

CD (U -k) ~ fk {27r e 2 du0 . Posteriormente este valor k servirá para calcular el nivel

de inventario objetivo utilizando s = f1. + ka1.

• Sistema (R, S,:

o P2 = 1 - ES';+R donde Q = fR y ESCuR = f5"'(xuR - S) f(xuR)dxuR

o Al igual que con el sistema anterior, se puede utilizar la tabla de la distribución

normal de Gu(k) y escoger un factor de seguridad k que satisfaga: Gu(k) =

_Q_(l -P2) <TL+R

o Posteriormente este valor k servirá para calcular el nivel de inventario objetivo

utilizando S = f1.+R + kauR

8 Distribución normal donde la media es O y la desviación estándar es 1.

24

Page 24: IJJ DE TKNoLÓ

Alternativamente, se pueden modelar los datos de una demanda considerando una

distribución de variables discretas. Se denomina distribución de variable discreta a aquella

cuya función de probabilidad sólo toma valores positivos en un conjunto de valores de x

finito o infinito numerable. Analizando una serie de datos de demanda se puede modelar

como la probabilidad que tendrá de tomar diferentes valores en un periodo de tiempo. En

este caso la distribución de probabilidad es la suma de la función de probabilidad por

demanda, por lo que se tiene entonces que F(x) = P(X ~ x) == Li=-co f(k). Usando

esta distribución los parámetros de inventario para una tasa de servicio objetivo se

calculan de la siguiente manera (Porras & Dekker, 2008):

• Sistema (.s; (/}:

ESCL = _¿ (xL - s) f(xi) xlx>s

• Sistema (R, S,:

2.1.6 Otros conceptos de inventario

a) Tiempo de ciclo: Es el tiempo que transcurre desde el aprovisionamiento de

inventario con una cantidad de pedido Q hasta que esta se agota completamente y

es necesario volver a reaprovisionarlo en la misma cantidad. Esta variable está

dada por la relación: T = ~ b) Coeficiente de variación: Su fórmula expresa la desviación estándar como

porcentaje de la media aritmética, mostrando una mejor interpretación porcentual

del grado de variabilidad que la desviación típica o estándar. Típicamente se

observan valores altos para productos de baja rotación y valores bajos para los de

alta rotación: cv = ~ . •L

c) Disparos del punto de reorden (overshoots): Son las ocasiones en que

después de un pedido, el inventario neto de un sistema de inventario (.s; (/}

queda por debajo de su punto de reorden. Típicamente se trabaja con el

inventario neto pero cuando el tiempo de entrega ,;is mayor que el tiempo

de ciclo, se utiliza la posición de inventario para dicha comparación.

25

Page 25: IJJ DE TKNoLÓ

2.2 Características de los inventarios de rollos de envase flexible

Los rollos de envase flexible tienen 2 componentes principales:

1) La estructura por la que están compuestos: un rollo puede estar formado por una o

varias peliculas. Una pellcula puede ser un polipropileno, polietileno, poliéster, celofán,

aluminio, nylon o cualquier otro material. En caso de tener más de una película, éstas

pueden estar laminadas por adhesivos o por un proceso de extrusión. Asimismo una

pelicula puede tener recubrimientos o lacas para adquirir caracterlsticas particulares como

barrera, termosellado, sellado en frie, etc. Se considera como una "estructura" a la

combinación de una o varias peliculas con los distintos tratamientos o laminaciones que

tengan.

2) El ancho del rollo: un rollo puede estar cortado en distintas medidas. Esto se debe

principalmente a la máquina envasadora que lo va a utilizar y el tamar'io de los sobres o

bolsas que ésta vaya a formar. Las aplicaciones del envase flexible son muchas y esto

puede generar que una misma estructura se pueda distribuir en varios anchos.

Es importante notar que para los rollos de envase flexible un producto o SKU (stock

keeping unit) es la combinación de la estructura más el ancho. Aún más, cada SKU de

rollo (al igual que cualquier otro bien con medidas variables) es sustituible por otro hasta

cierto grado. Esto se debe al hecho de que un rollo de un ancho determinado puede, a

través de un proceso de corte, convertirse en un(os) rollo(s) de menor medida. La Figura

7: Representación gráfica del cutting stock unidimensional del apéndice ejemplifica bien

esta situación considerando que un rollo de 20 unidades de ancho pueda ser cortado para

obtener dos rollos de 10 unidades, o tal vez uno de 18 unidades mermando los dos

restantes.

Un sistema de inventarios tradicional ignora la capacidad de sustitución inherente en los

rollos mediante la transformación. Y es que en general cualquier bien con medida variable

como un tablón de madera, un tubo de acero o un pliego de cartón, presenta la misma

posibilidad de sustitución. Cada medida diferente constituye un producto en particular.

Esto tiene como consecuencia que su inventario tenga que administrarse individualmente

en lo que respecta a su frecuencia de revisión, niveles de inventario, inventario de

seguridad necesario, reabastecimiento, etc.

26

Page 26: IJJ DE TKNoLÓ

Otro detalle que es en particular interesante es que los rollos de envase flexible de

distintas medidas pero de una misma estructura vengan de un mismo fabricante. En caso

de gestionar el reabastecimiento de varias medidas de un mismo producto, es favorable

hacerlo al mismo tiempo. Esto puede traer ventajas en cuanto alcanzar volúmenes

mlnimos para importaciones, volúmenes mlnimos de fabricación o poder alcanzar escalas

de precio más bajas.

Los envases flexibles son utilizados casi en su totalidad para el resguardo de bienes de

consumo. Una de las tendencias más importantes en la última década respecto a estos

productos es la rapidez para poder llevarlos al mercado (Ferret, 2004). Un proveedor de

envase flexible en este escenario tendrá que poder responder de manera muy ágil al

desarrollo de un nuevo producto. De la misma manera es lógico pensar que su éxito

dependerá en buena parte en la confiabilidad que pueda ofrecer a sus clientes en

términos de su servicio ofrecido. La tasa de servicio es desde este punto de vista un

objetivo clave para un sistema de inventarios de envases flexibles.

2.3 Cutting stock

2.3.1 Clasificación de los problemas de cutting stock

Como se comentó con anterioridad, los algoritmos de cutting stock tienen el objetivo de

repartir un recurso u objeto grande en varios objetos pequefios de la manera más óptima

posible. Dyckoff (1992) propone que los problemas de corte sean clasificados usando

cuatro características:

• Dimensionalidad: Se refiere al número de dimensiones (N) del objeto a cortar. Como

se comentó anteriormente puede ser de 1, 2 o 3 dimensiones dependiendo del tipo de

objeto.

• Tipos de asignación:

o Todos los objetos grandes y una selección de los objete>s pequefios.

o Una selección de los objetos pequefios y todos los objetos chicos.

27

Page 27: IJJ DE TKNoLÓ

• Variedad de objetos grandes:

o Un objeto grande.

o Muchos objetos grandes idénticos.

o Pocos grupos de objetos grandes idénticos.

o Objetos grandes distintos.

• Variedad de objetos pequei'ios:

o Pocos productos de dimensiones distintas.

o Muchos productos de muchas dimensiones distintas.

o Muchos productos de relativamente pocas dimensiones.

o Muchos productos idénticos.

La clasificación de las soluciones a los problemas de cutting stock se dividen en dos

grupos: orientados a productos y orientados a patrones. Las soluciones orientadas a

productos se caracterizan por un tratamiento individual de cada producto a ser cortado.

Por otro lado en las soluciones orientadas a patrones, primero las dimensiones de los

objetos chicos son combinadas en patrones de corte y en un paso siguiente se definen las

frecuencias necesarias para satisfacer las demandas de cada objeto chico.

2.3.2 Formulación de Gomory y Gilmore

La formulación más conocida del cutting stock unidimensional orientado a patrones

consiste en una lista de m órdenes cada una requiriendo una cantidad qn, n = 1, ... , N. A

partir de esto se construye una lista de todas las posibles combinaciones de cortes

(patrones) y se asocia a cada una de ellas una variable entera positiva denominada xp.

Esta variable representa el núme~o de veces que el patrón será utilizado. El problema es

entonces (Gomory & Gilmore, 1961):

Minimizar p

¿cxp p=l

s.a.

28

Page 28: IJJ DE TKNoLÓ

p

¿ llnpXp ~ qn n = 1, ... ,N p=l

Xp ~ Oyentero, p = 1, ... ,P,

donde Xp es un número entero y representa el número de veces que el patrón p es

utilizado, llnp es el número de veces que la orden n aparece en el patrón p y e es el costo

asociado con el material a cortar. En resumen el problema busca minimizar el costo de

cada patrón usado, esto es, minimizar el uso de la materia prima necesaria para satisfacer

la orden.

El número de patrones crece exponencialmente como función de N (el número de

órdenes) V por lo mismo enumerar todas las combinaciones es bastante ineficiente. Para

resolver este problema en 1961 se sugirió aplicar la generación de columnas.

Básicamente consiste en empezar con una solución inicial para después ir generando

patrones adicionales que contribuyan a mejorar la solución. Los nuevos patrones se

introducen resolviendo un problema llamado knapsack que utiliza información de las

variables duales del problema de programación linear. Gilmore y Gomory demostraron

que esta técnica garantiza la convergencia en una óptima solución sin la necesidad de

enumerar todos los patrones posibles (1961). La formulación del knapsack es la siguiente:

Maximizar

s.a.

N

¿ Wnanp s; W n=l

llnp ~ O y entero, n = 1, ... ,N,

donde jn es el peso que tiene un determinado ancho n y anp es una variable entera (O, 1,

2, ... ) que representa el número de veces que se utilizará el ancho n en el patrón p.

29

Page 29: IJJ DE TKNoLÓ

Finalmente wn es el valor del ancho n y Wes el tamai'\o del ancho del rollo de stock del

que se realizará el corte. Si el valor de la función objetivo es mayor que el costo del rollo

de stock Wse encontró un nuevo arreglo de corte que mejora el resultado del problema

original de cutting stock. En este caso el nuevo arreglo de corte se agrega a las columnas

del problema original y permitirá encontrar una mejor solución. Si es menor o igual, no

existe una columna que mejore el resultado y se ha llegado a unc1 solución óptima global

para el problema de cutting stock.

Los problemas de cutting stock y de knapsack se vuelven un poco más complejos por

utilizar variables enteras. Una manera de resolverlos es relajar el problema utilizando

variables reales. Utilizando programación lineal es común que se utilice el algoritmo de

ramificación y poda (branch and bound) con los problemas relajados. Primero se modela y

resuelve sin restricciones de enteros. Después para cada variable no entera del resultado

el modelo se divide en 2: El primero tiene una restricción donde esta variable tiene como

mlnimo el valor de su redondeo hacia arriba y el segundo tiene una restricción donde esta

variable tiene como máximo el valor de su redondeo hacia abajo. Ambas soluciones se

vuelven a optimizar garantizando que la variable tenga un valC>r entero (si existe una

solución). Este procedimiento se repite hasta que solo queden variables enteras. En ese

momento se considera a la solución como la mejor hasta ahora y se recorren todas las

ramás posibles buscando alguna solución mejor (Holthaus, 2002).

2.3.3 Formulación con más de un objeto grande

La formulación de Gilmore y Gomory puede ser modificada para incluir más de un objeto

grande como lo propone Holthaus (2002):

Minimizar

s.a.

30

Page 30: IJJ DE TKNoLÓ

n= l, ... ,N

Xrp ;::: O y entero

r = 1, ... ,R,p = 1, ... ,Pr,

donde cr es el costo asociado a un rollo r y siendo el valor de R=i se tendrla el problema

original de Gilmore y Gomory. Por el otro lado, Pr se refiere al número de patrones de

corte factibles para el rollo de stock r.

2.3.4 Inclusión de costo del ajuste

Sobre la misma formulación de Gilmore y Gomory se puede incluir un costo de ajuste por

patrón como se establece en el trabajo de (Haessler, 1992):

p

¿cxP +uyp p=1

donde u es el costo de cambiar un patrón de corte y Yp es uno para xp > O y cero de otra

manera.

2.3.5 Complejidad del problema

El problema de optimización de corte tiene una alta degenerabilidad, esto significa que

tiene múltiples soluciones con la misma cantidad de desperdicio. Esto surge del hecho de

que se puede mover el orden de las medidas finales sin afectar la merma resultante

(cortar 40 en 10/10/20 es igual que cortar 40 en 20/10/10). Esto ha generado una nueva

colección de. problemas relacionados que están enfocados a otros criterios . como

minimizar el número de patrones de corte resultante, minimizar el número de órdenes

abiertas, minimizar el número de cambios de cuchilla, etc.

31

Page 31: IJJ DE TKNoLÓ

2.4 Análisis crítico

Los sistemas de inventario tradicionales no explotan las características de sustituibilidad

inherentes a los bienes con medidas variables. Aunque se trate de una misma estructura,

cada medida en particular tiene que ser administrada individualmente. Este tratamiento

individual tiene una repercusión en los costos del sistema y este impacto en los costos se

genera mayoritariamente cuando el sistema de inventario tiene como objetivo un nivel de

servicio.

Existen algunos trabajos que relacionan el problema de corte con el de inventario como el

de Nonas y el de Yaodong. El primero considera una minimización de los costos de

inventario con los de corte dentro de una misma función objetivo aunque considera una

demanda determinlstica (Nonas & Thorstenson, 2008). El segundo trabajo está más

enfocado en considerar que un corte puede permitir dejar rollos parciales en el inventario

y considerarlos como opción para futuros cortes con sus costos por tenerlos en inventario

(Yaodong, Tianlong, & Wei, 2009). Estos trabajos sin embargo, no consideran buscar un

nivel de servicio objetivo predeterminado ni demanda probabilistica.

Para poder satisfacer un nivel de servicio se tienen que calcular ciertos niveles de

inventario de seguridad. Como se explicó con anterioridad estos niveles se calculan de

acuerdo con la variación en la demanda de un producto. En un sistema tradicional, el nivel

de inventario de seguridad total será la suma de las variaciones de la demanda de cada

medida en particular. Este inventario de seguridad total puede aumentar drásticamente

conforme se incrementen las medidas administradas asl como su variación particular en

. la demanda. Por otro lado si se trataran las distintas medidas como si fueran un único

producto, la variación de las distintas medidas se combinaría generando una variación

menor y por lo tanto un nivel de inventario de seguridad más bajo. La agregación de

demandas reduce la incertidumbre de la demanda y por lo tanto el inventario de seguridad

requerido mientras que la demanda de· los productos a agregar no muestre una

correlación perfecta positiva (Chopra & Meindl, 2001 ).

32

Page 32: IJJ DE TKNoLÓ

2.5 Tabla Comparativa

La siguiente tabla hace una evaluación de los 2 sistemas de inventario tradicionales

aplicados a los rollos de acuerdo con las variables de costo y flexibilidad:

Productos Productos múltiples Individuales coordinados

costos de Inventarlo Malo Regular costos de orden Regular Bueno costo de comDra unitario Regular Bueno costos de transporte Regular Bueno facllldad de programación Regular Bueno costos de sistemas de control Bueno Regular Flexlbllldad Rea u lar Malo

Tabla 1

En general la falta de sustitución tiene un impacto en ambos sistemas respecto a la

flexibilidad y los costos de mantener en inventario.

33

Page 33: IJJ DE TKNoLÓ

3 Planteamiento de la metodología

La propuesta de este trabajo consiste en implementar un modelo de control que permita

optimizar los costos corte y de inventario de una cadena de suministro de rollos finales

con demanda incierta. Esto se logrará aplicando una estrategia de personalización

diferida donde los rollos finales o producto terminado se obtengan mediante un proceso

interno en lugar de mediante un pedido al proveedor. Este proceso consiste en

semanalmente utilizar un algoritmo de cutting stock para transformar una demanda de

producto terminado en una demanda de materia prima considerando cortar los rollos de

stock cuando sea necesario. Finalmente, modelando la demanda de rollos de stock de

acuerdo con un tipo de distribución (normal o emplrica), la tasa de servicio objetivo

permitirá calcular un nivel spara (~ <lJ o un nivel Spara (R, S).

Posteriormente se utiliza un modelo de simulación para evaluar los costos totales

esperados bajo demanda probabilística así como la tasa de servicio resultante. Los

beneficios que se esperan conseguir son reducir costos de inventario al administrar un

menor número de rollos y de esta manera el modelo permitirá evaluar y comparar el

desempeño de un grupo determinado de rollos de stock a mantener en inventario.

En la Figura 1: Pasos del modelo se muestran los pasos de la metodologla propuesta:

Evaluación del desempeño del sistema (tasa de servicio simulada y costo total) utilizando corno

entrada los parámetros de inventario y la demanda e rollo~ de stock en penado de simulación

' --- ---------

Figura 1: Pasos del modelo

34

Page 34: IJJ DE TKNoLÓ

3.1 Uso de cutting stock para generar una demanda de rollos de stock

a partir de una demanda de rollos finales

La primera etapa consiste en utilizar la demanda de rollos finales para generar una

demanda de rollos de stock. Esto es, para cada periodo de demanda (en nuestro caso

cada semana), resolver el cutting stock para varios rollos de stoc:k referido en el marco

teórico con algunas modificaciones (Holthaus, 2002).

En nuestro trabajo utilizaremos una serie de datos de demanda para el periodo de ajuste

y una serie de datos de demanda para el periodo de simulación. Los datos de estos

periodos son demandas históricas de rollos finales q1 (t) ..• qN (t) de las cuales se

obtendrán el requerimiento de rollos de stock para cada rollo ren la semana tutilizando

p

Dr(t) = ¿ Xrp, r = 1, ... , R.

p=l

La primera de las modificaciones del cutting stock respecto al algoritmo de Holthaus es

que se utilizarán variables reales ya que en lugar de definir la variable Xrp como el número

de veces que el rollo de stock r se cortará de acuerdo con un patrón p, se consideran los

metros lineales que se cortarán de cada patrón (que no necesitan tener un valor entero).

También se consideran costos de ajuste de máquina (setup) como lo propone Haessler,

ya que cada patrón de corte nuevo implica parar una máquina cortadora para hacer un

ajuste de cuchillas. Finalmente, se considera un costo de corte por metro lineal que está

basado tanto en el gasto de las navajas como el tiempo de máquina.

Es importante resaltar que estos dos costos de corte únicamente van a aplicar cuando el

patrón que se utilice contemple usar un ancho de rollo final diferente al. ancho de stock

final. Esto significa que el algoritmo permitirá elegir cortar o no cortar rollos de stock con

base en lo que sea más óptimo y permita cubrir la demanda. Tomando en cuenta estas

consideraciones, el modelo a implementar es:

35

Page 35: IJJ DE TKNoLÓ

Minimizar:

R Pr

I I CrXrp + UYrp r=l p=t

s.a.

R Pr

I I LlnrpXrp ~ qn, r=tp=t

n = 1, ... ,N

Xrp ~ O, T = 1, ... ,R,p = l, .. ,,Pr,

y

-xrp + MYrp ~ 0,r = 1, ... ,R,p = 1, ... ,Pr,

Yrp E {0,1},

donde xrp es un número real que representa los metros lineales a cortar del patrón p del

rollo de stock r, anrp es el número de veces que la orden n aparece en el patrón p del rollo

de stock r y c. es el costo asociado con el rollo r más el costo por cortar un metro lineal

(en los casos en que el patrón no considere hacer ningún corte este costo es cero).

Cualquier patrón factible Pr puede ser representado por un vector entero, J\Ldimensional y

no negativo (a1rp, ... , aNrp)r que cumplan con la restricción

que es utilizada en el problema del knapsack y donde wn es el valor del ancho n y W,. es

el tamai'io del ancho del rollo de stock r del que se realizará el corte (Holthaus, 2002).

Adicionalmente se tiene Yrp una variable binaria (0, 1) que tiene valor 1 cuando el patrón p

del rollo de stock r se utiliza en la solución y O cuando. no se utiliza en la solución. La

restricción -xrp + Myrp ~ O garantiza esta condición, utilizando una variable M lo

. suficientemente grande para que cuando x tome un valor positivo Yrp .tome el valor de 1.

36

Page 36: IJJ DE TKNoLÓ

Esta variable binaria se multiplica por un costo u de ajustar una combinación de navajas

para poder cortar un patrón p del rollo r. Como en el caso anterior, este costo u es O

cuando el patrón no considera hacer ningún corte.

Calcular valor de M con base en la demanda

//Construir solución inicial o problema de cuttingStock Para cada rolloFinal

Escoger rolloStock del que se pueda cortar el rolloFinal con uno o r, repeticiones con el menor porcentaje de merma. (ancho rolloFinal < ancho rolloStock) Crear columna en cuttingStock Si rolloStock distinto rolloFinal

Costo de función objetivo de columna= costoMaterial + costoCorte rolloStock De otra forma

Fin Si Fin Para

Costo de función objetivo de columna = costoMaterial roiloStock

Dar de alta restricción de demanda en cuttingStock mediante fila que indique: Suma de unidades de rolloFinal cortados >= demanda rolloFinal

Inicializa rollosStock como no optimizados Hasta que todos los rollosStock sean óptimos

Resolver cuttingStock Para cada rolloStock no optimizado

Crear subproblema knapsack con rolloStock Copiar valores de soluciónDual de cuttingStock a funciónObjetivo de knapsack Resolver knapsack Si solución de knapsack <= costoRolloStock (material y sólo corte si en el patrón del Knapsack ancho rolloStock distinto rolloFinal)

rolloStock = óptimo · De otra forma

Agregar patrón (columna nueva) proveniente del Knapsack al CuttingStock

Fin Si Fin Para

Fin Hasta

Figura 2: Algoritmo de cutting stock modificado

3.2 Modelación de la demanda de rollos de stock erd periodo de ajuste

y cálculo de parámetros de inventario

El siguiente paso consiste en obtener la distribución de la demanda de rollos de stock

ajustando una distribución a las demandas Dr utilizando el modelo normal y empírico.

Posteriormente, para cada rollo de stock rutilizar su modelo de demanda correspondiente

para calcular los parámetros de inventario de acuerdo con una tasa de servicio objetivo y

las pollticas de inventario (s, Q) y (R, 5). Los parámetros a calcular son el punto de reorden

37

Page 37: IJJ DE TKNoLÓ

s y la cantidad de pedido Q para (s, (J) y ordenar hasta el nivel S para (R, .s). Para Q se

utilizará el valor de EOQ calculado como se describe en la sección 2.1. Los demás valores

van a depender de la tasa de servicio objetivo asl como de la distribución a utilizar (normal

o emplrica).

Tanto para la distribución emplrica como para la distribución normal se utilizan las

respectivas fórmulas descritas en la sección 2.1.5. Teniendo como entrada una tasa de

servicio objetivo, el tiempo de entrega, el promedio y la desviación estándar de la

demanda se pueden obtener los valores s y s.

Las siguientes tablas ejemplifican el cálculo del valor s utilizando la distribución emplrica

para un periodo L=JO. En la Tabla 2 se muestra la frecuencia acumulada de demandas

contra los valores de demanda en ese mismo periodo en metros lineales que van desde

los 51 mil hasta los 74 mil metros:

XL (millares frecuencia f(XL) f(x•Jacum. XLf(XL)

XLf(XL)

de acum. metros)

51 1 2.33% 2.33% 1.19 1.19

53 4 9.30% 11.63% 4.93 6.12

54 3 6.98% 18.60% 3.77 9.88

55 2 4.65% 23.26% 2.56 12.44

56 2 4.65% 27.91% 2.60 1.5.05

57 2 4.65% 32.56% 2.65 17.70

58 2 4.65% 37.21% 2.70 20.40

59 4 9.30% 46.51% 5.49 25.88

60 4 9.30% 55.81% 5.58 31.47

61 2 4.65% 60.47% 2.84 34.30

62 2 4.65% 65.12% 2.88 37.19

63 1 2.33% 67.44% 1.47 38.65

64 1 2.33% 69.77% 1.49 40.14

65 2 4.65% 74.42% 3.02 43.16

67 1 2.33% 76.74% 1.56 44.72

68 1 2.33% 79.07% 1.58 46.30

69 5 11.63% 90.70% 8.02 54.33

71 1 2.33% 93.02% 1.65 55.98

72 1 2.33% 95.35% 1.67 57.65

73 1 2.33% 97.67% 1.70 59º_35

74 1 2.33% 100.00% 1.72 61.07

Tabla 2: Frecuencia acumulada de demanda

38

Page 38: IJJ DE TKNoLÓ

Posteriormente, la Tabla 3 muestra el resumen de los cálculos que nos permiten tener

una correspondencia entre valores de s y valores de tasa de servicio objetivo. Por

ejemplo, el nivel de inventario de seguridad SS=4.93 de s-=66 millares de metros se obtiene

de restarle a este valor la media f¿ =61.07 millares de metros. Su valor ESC viene de la

fórmula referida en la sección 2.1.5 pero transformada para simplificar su cálculo en la

siguiente expresión:

s s

ESCL = fL - ¿ xif (xL) - s(l - ¿ f ( xL)) o o

Esto utilizando los valores de la Tabla 2 es la diferencia de la media f¿ =61.07 menos

xd(x¿)acumulado menos el peso de s multiplicado por 1 - f (xL)acumulado. Por último

su tasa de servicio objetivo viene de la fórmula 1 - E;L utilizando un valor Q=24 millares

de metros.

s SS ESC Tasa de servicio obtetlvo

51 -10.1 10.0697674 58.04%

52 -9.07 9.09302326 62.11%

53 -8.07 8.11627907 66.18%

54 -7.07 7.23255814 69.86%

55 -6.07 6.41860465 73.26%

56 -5.07 5.65116279 76.45%

57 -4.07 4.93023256 79.46%

58 -3.07 4.25581395 82.27%

59 -2.07 3.62790698 84.88%

60 ~1.07 3.09302326 87.11%

61 -0.07 2.65116279 88.95%

62 0.93 2.25581395 90.80%

63 1.93 1.90697874 92.05%

64 2.93 1.58139535 93.41%

65 3.93 1.27906977 94.67%

66 4.93 1.02325581 95.74%

67 5.93 0.78744186 96.80%

68 6.93 0.53488372 97.77%

69 7.93 0.3255814 98.64%

70 8.93 0.23255814 99.03%

71 9.93 0.13953488 99.42%

72 10.93 0.06976744 99.71%

73 11.93 0.02325581 99.90%

74 12.93 1.64E-14 100.00%

Tabla 3: Tasa de servicio asociado a posición de inventario

39

Page 39: IJJ DE TKNoLÓ

3.3 Evaluación del desempeño del sistema utilizando como entrada

los parámetros de inventario de ajuste y la demanda de rollos de

stock en periodo de simulación

La siguiente etapa consiste en hacer una simulación del comportamiento del inventario

para cada modelo de demanda de rollos de stock (normal o emplnco) que se obtuvo en el

paso anterior utilizando las políticas de inventario (s, (/} y (R, S). Esto se lleva a cabo

mediante el algoritmo de la Figura 3: Algoritmo de simulación de inventario

Inicializar existencia para cada rolloStock r así como reabastecimientos pendientes por llegar 1/(s, Q) Para cada periodo I de la demanda de rolloStock

Para cada rolloStock r

Fin Para Fin Para 1/(R, S)

Existencia = existencia - cantidad demandada + reabastecimiento periodo I Si posición de inventario < punto de reorden s

reabastecimiento periodo i + L = Q Fin Si

Para cada periodo I de la demanda de rolloStock Para cada rolloStock r

Fin Para

Existencia = existencia - cantidad demandada + reabastecimiento periodo / Si I es múltiplo de r //estamos en periodo de revisión

Fin Si Fin Para

Si posición de inventario < S reabastecimiento periodo i + L = S-posición de inventario

Fin Si

Figura 3: Algoritmo de simulación de inventario

Vale la pena resaltar que se necesita inicializar la exi:;tencia asl como los

reabastecimiento pendientes por llegar para que no haya una distorsión en la tasa de

servicio obtenido. Esta simulación representa la operación de un sistema en inventario

utilizando los parámetros de inventario calculados en la sección 3.2

Con los resultados de esta simulación se puede comparar la tasa de servicio objetivo

contra tasa de servicio simulada. Adicionalmente; se puede obtener el costo total del

sistema y compararlos con los que resultarlan de no mantener inventarios y no realizar

cortes.

A continuación se resumen los pasos propuestos del modelo:

40

Page 40: IJJ DE TKNoLÓ

a) En el periodo de ajuste:

1. Para cada semana, resolver el cutting stock para las demandas de rollos

finales q1 Ct) ... qN (t)

2. Obtener el requerimientos de rollos de stock para cada rollo ren la semana

t utilizando v/t) = r:=1 Xrp, r = 1, ...• R.

3. Obtener la distribución de la demanda de rollos de stock ajustando una

distribución a las demandas Dr utilizando el modelo normal y emplrico.

4. Para cada rollo de stock r utilizar su modelo de demanda correspondiente

para calcular los parámetros de inventario de acuerdo con una tasa de

servicio objetivo y las políticas de inventario (s, <lJ y (R, .5).

b) En el periodo de prueba

1. Para cada semana, resolver el cutting stock para las demandas de rollos

finales q1 Ct) .•• qN (t)

2. Para cada modelo de demanda (normal o emplrico), simular el sistema

utilizando las pollticas de inventario (s, <lJ y (R, .5).

3. Calcular las tasas de servicio simuladas para cada polltica de inventario y

elaborar un análisis comparativo respecto a las tasas de servicio objetivo

de los rollos de stock r(r=l, ... ,R).

3.4 Parámetros del modelo

Las entradas del modelo son:

• Demanda de rollos ·finales por periodo para calcular parámetros de inventario (ajuste)

• Demanda de rollos finales por periodo para correr simulación

• Tasa de servicio objetivo

• Tipo de distribución a utilizar

• Política de inventario a utilizar

• Para cada rollo de stock:

41

Page 41: IJJ DE TKNoLÓ

o Ancho del rollo de stock

o Tiempo de entrega

o Costos de inventario

• Costo unitario del producto

• Costo de mantener en inventario

o Costo fijo por pedido

o Costos de corte

• Costo por ajuste de patrón de corte

• Costo por metro lineal cortado

Las salidas del modelo son:

• Tasa de servicio obtenida

• Costo totales resultantes del sistema:

o Costo del material suministrado

o Costo de la merma de corte resultante

o Costos de operación de corte

o Costo de pedidos

o Costo por mantener en inventario

3.5 Diseño de pruebas experimentales

Se plantean un grupo de 24 pruebas con diferentes parámetros:

• 3 valores de tasa de servicio objetivo:

o 85%

o 90%

o 95%

• 2 sistemas de inventario.

o (.s; Q)

o (R, .s)

• 2 grupos de rollos de stock

o Todo cortado de un solo rollo de stock con ancho> 1000mm.

o 11 rollos de stock (10 con tamaño final) y uno con ancho> 1000mm.

• 2 tipos de distribución para calcular s y S:

42

Page 42: IJJ DE TKNoLÓ

o Normal

o Emplrica

3.6 Herramienta computacional

En esta investigación se utilizará el lenguaje computacional Java® para implementar el

modelo de optimización. Para esto se utilizará un entorno de programación en Eclipse®

3.1 y la librería de programación lineal LPSolve®. Esta librerí~1 es capaz de resolver

funciones objetivo con valores enteros o binarios (utilizando el método de ramificación y

poda internamente). Los resultados son exportados a hojas de Microsoft Excel® donde se

realizan algunos cálculos adicionales. Finalmente para graficar los sistemas de inventarios

se utilizó la librería de JFreeChart®.

43

Page 43: IJJ DE TKNoLÓ

4 Caso de estudio

4.1 Descripción del caso

La metodologia propuesta se va a aplicar utilizando información de una familia de

productos obtenida de un distribuidora de envase flexible que trabaja principalmente para

la industria farmacéutica y cosmética. Esta familia de productos se importa de un

proveedor localizado en Austria. El tiempo de fabricación de sus productos va de 5 a 6

semanas (todos los periodos de demanda manejados son semanales) y una vez listos se

mandan al puerto más cercano. El trayecto al puerto asi como la espera del barco puede

tomar hasta una semana y el del barco a un puerto mexicano tres semanas. Datos

históricos de la distribuidora contemplan, con base en estos datos un tiempo de respuesta

total de diez semanas. El volumen de compra a este proveedor ya es suficiente para que

la mayorla de los envíos se hagan en contenedores completos de 20 pies. La capacidad

de cada contenedor está entre 12 a 14 toneladas.

El producto se compra de dos maneras distintas: los rollos menores a 1 OOOmm de ancho

tienen un costo determinado por kilo. Los rollos mayores a 1 OOOmm tienen un descuento

del 3% sobre el costo regular. Este descuento se debe principalmente a que no debe ser

cortado desde origen y se puede mandar como rollo de fabricación. Al costo del material

se le agrega un porcentaje para su seguro de importación que representa el 0.65%.

Los costos del pedido más importantes son los referentes a la importación y éstos se

desglosan a continuación:

• Honorarios: $270 USD

• Servicios: $310 USD

• Gastos Administrativos y de Operación: $150 USD

Los gastos administrativos consisten en el pedimento aduanal, documentación,

verificación previa de mercancias, candado fiscal, reconocimiento aduanero y paqueteria.

El costo total por pedido se estima en un total de $800 USD incluyendo el costo de la

persona que administre los pedidos.

44

Page 44: IJJ DE TKNoLÓ

El costo de mantener en inventario se calcula a través de información histórica de pagos a

una almacenadora externa y el inventario promedio que ésta tiene. Este cálculo da como

resultado un porcentaje de 0.5% anual. Adicionalmente, se considera un porcentaje del

13% por el costo financiero de tener el material almacenado durante un ai'io. Este

porcentaje es definido por la administración ya que se considera el costo de oportunidad

para invertirlo en otro rubro. El costo total anual es entonces 13.5% (0.259% a la semana)

La tasa de servicio objetivo en un mercado como el de la distribuidora está establecida

como de un 95%. La distribuidora tiene alrededor de 70 distintos clientes. Los rollos se

venden en una variedad de anchos mucho mayor a la de los rollos comprados. Para la

familia de productos que se utilizarán en este estudio la distribuidora tiene 10 anchos de

compra y alrededor de 90 anchos de venta. Para poder vender en estos anchos muchas

veces es necesario pasar los rollos por un proceso de corte. Este proceso se lleva a cabo

en máquinas que desenrollan, cortan y vuelven a enrollar el producto teniendo como

resultado uno o más anchos finales asi como una merma en caso de no ocupar la

totalidad del ancho del rollo de stock.

Los 10 anchos de compra que se utilizan son los que acumulan el porcentaje más alto de

utilización. En la Tabla 12, se puede observar un análisis ABC del cual se seleccionan los

siguientes anchos de compra: 0.161, 0.196, 0.183, 0.250, 0.170, 0.152, 0.101, 0.192 y

0.246 metros. Todos estos rollos de stock representan alrededor del 60% de las compras.

Adicionalmente, se compra material en un ancho 1.2 metros que! permite hacer distintas

combinaciones para obtener una o varias medidas que representa el 40% restante. Las

compras se revisan cada 3 semanas ya que por experiencia se considera que es el

periodo de tiempo necesario para comprar una cantidad mayor o igual a la de un

contenedor.

4.1.1 Entradas del modelo

De acuerdo con el disei'io de pruebas presentado en la sección 3.6 del capítulo anterior

éstas son las entradas del modelo:

• Demanda de rollos finales por semana en periodo de ajuste.

45

Page 45: IJJ DE TKNoLÓ

• Demanda de rollos finales por semana en periodo de simulación.

• Tasa de servicio objetivo: 85%, 90% y 95%

• Tipo de distribución a utilizar: Empírica y normal

• Política de inventario a utilizar: (R, .s) y (.s; <lJ

• Para cada rollo de stock:

o Ancho del rollo de stock:

• 1.2 metros

• 1.2. 0.161. 0.196, 0.183. 0.250, 0.170, 0.152, 0.101, 0.192 y 0.246

metros

o Tiempo de entrega: 1 O semanas

o Costos de inventario

• Costo por mantener en inventario: 0.00259 USD a la semana

• Costo unitario:

• anchos menores a 1.0 metros: 0.558 USD/mt2

• anchos mayores a 1.0 metros 0.542 USD/mt2

• Costo fijo por pedido: 800 USD

o Costos de corte

• Costo por ajuste de patrón de corte: 20 USD

• Costo por metro lineal cortado: 0.0038 USO/metro

4.1.2 Consideraciones adicionales

Todas las transacciones al inventario se llevarán a cabo únicamente al inicio de cada

semana. Se asume que a principios de la semana se utiliza el cutting stock para

transformar la demanda de rollos finales a rollos de stock, se retira lo que se va a usar esa

semana de rollos de stock y se actualiza el inventario en caso de que haya un pedido por

recibir. En este sentido, un sistema de revisión continuo como (s, <lJ implicarla una revisión

· semanal ya que es el único momento en el que se llevan a cabo transacciones. Las

semanas pues, son un periodo indivisible ya que no pueden realizarse transacciones . .

dentro de estas. Adicionalmente, una semana es un periodo relativamente corto respecto

al tiempo de entrega que se tiene del proveedor.

46

Page 46: IJJ DE TKNoLÓ

Actualmente, la distribuidora trabaja con un sistema (R, .5). Utilizando este sistema, el

tiempo de entrega del proveedor es mucho más alto que el tiempo de revisión.

Considerando un sistema (.s; Q), el tiempo de ciclo donde Q=EOQ se obtiene un valor de

3.025 semanas. Dicho resultado sigue siendo inferior al tiempo de entrega del proveedor

que es de 10 semanas.

Para la simulación se considera inicializar la existencia de cada rollo de stock con el valor

de su cantidad de reabasto, es decir µR para el sistema (R, .5) y EOQ para el sistema (.s; Q).

Adicionalmente, se están colocando 3 órdenes de reabastecimiento pendientes cada una

por la misma cantidad de reabasto. Para el sistema (R, .5) este número de órdenes

pendientes coincide con el número de revisiones. Por el otro lado en el sistema (.s; Q) se

justifica este número de órdenes debido a que coinciden con el tamar'lo de ciclo

previamente calculado.

Debido a que el inventario neto no es igual a la posición de inventario cuando llega el

pedido dado a />T(ciclo), las condiciones iniciales deben de considerar dejar el inventario

neto por abajo del punto de reorden y la posición de inventario por arriba.

La serie de datos que se utiliza para la prueba se obtuvo de la demanda histórica semanal

de la distribuidora. El grupo de datos de ajuste corresponde a la demanda histórica

durante el 2010. El grupo de datos de simulación corresponde a la demanda histórica del

2010 y 2011. Ambas series de datos serán utilizadas para generar demandas en rollos de

stock como se detalla en la sección 3.1. Posteriormente se va a modelar la demanda de

rollos de stock en periodo de ajuste y obtener los parámetros de inventario como se

detalla en la sección 3.2. Finalmente, se simulará la operación del sistema de inventario

de la compar'lla durante el periodo de simulación, descrito en la sección 3.3

Es importante aclarar que respecto a los datos de simulación, entre el 2010 y el 2011

hubo un incremento en la demanda de alrededor del 13%. Para eliminar esta variable del

análisis, los datos del 2011 fueron modificados para nulificar el efecto de este incremento.

Esto debido a que nuestro. supuesto es que el sistema funciona bajo demanda

estacionaria.

47

Page 47: IJJ DE TKNoLÓ

4.2 Resultados de las pruebas

El resultado de las 24 pruebas se puede resumir en la siguiente tabla:

~!s!' 1 ts~

1 1 Servicio Costo Total Servicio Costo Total

Simulada IUSD/m2) Simulada IUSD/m2)

Distribución 1 rollo 89.29% $ 0.57751 88.88% $ 0.57689

Tasa de Normal varios rollos 88.31% $ 0.57989 82.72% $ 0.58425 Servicio 1 rollo 96.69% $ 0.57818 96.75% $ 0.57727 Objetivo Distribución 85% Emoirlca varios rollos 91.01% $ 0.58039 87.52% $ 0.58394

Distribución 1 rollo 93.06% $ 0.57767 89.49% $ 0.57693

Tasa de Normal varios rollos 89.55% $ 0.58030 84.13% $ 0.58420 Servicio 1 rollo 97.93% $ 0.57848 98.04% $ 0.57765 Objetivo Distribución 90% Emoirica varios rollos 92.69% $ 0.58071 89.64% $ 0.58444

Distribución 1 rollo 96.28% $ 0.57808 93.58% $ 0.57734

Tasa de Normal varios rollos 89.55% $ 0.58107 84.13% $ 0.58521 Servicio 1 rollo 99.86% $ 0.57934 98.78% $ 0.57851 Objetivo Distribución 95% Emoirlca varios rollos 95.34% $ 0.58162 92.53% $ 0.58639

Tabla 4: Resumen de resultados de las pruebas

48

Page 48: IJJ DE TKNoLÓ

5 Interpretación y análisis de resultados

5.1 Desempeño de cutting stock

Como se mencionó anteriormente el programa computacional hace un recorrido por todas

las semanas de demandas de rollos finales y utiliza estas demandas como entrada para

ejecutar el cutting stock. La siguiente tabla muestra los resultados de una semana en

particular utilizando varios rollos de stock:

metros rollo 3 4 5 8 7 8 9 10 11 12 13 nillne usados stock

300.92 1.2 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.092 0.0040

7,387.92 0.196 0.096 0.096 0.0040

2,080.95 1.2 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.102 0.0780

437.58 1.2 0.128 0.126 0.128 0.128 0.128 0.126 0.128 0.126 0.128 0.0680

3,544.59 1.2 0.138 0.138 0.138 0.138 0.138 0.138 0.138 0.138 0.0960

554.27 1.2 0.144 0.144 0.144 0.144 0.144 0.144 0.144 0.144 0.0480

7,241.76 0.17 0.162 0.0080

2,151.17 0.17 0.17

1,084.20 0.183 0.18 0.0030

1,294.91 0.183 0.162 0.0010

558.27 0.183 0.183

1,943.33 0.196 0.184 0.0120

18,085.90 0.196 0.191 0.0050

4,438.21 0.196 0.192 0.0040

35,937.32 0.196 0.196

2,081.72 1.2 0.214 0.214 0.214 0.214 0.214 0.1300

625.83" 1.2 0.235 0.235 0.235 0.235 0.235 0.0250

7,494.05 0.25 0.245 0.0050

19,325.58 1.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

778.53 0.25 0.096 0.151 0.0030

359.89 1.2 0.096 0.11 0.11 0.11. 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.0040

402.18 1.2 0.138 0.153 0.153 0.153 0.201 0.201 0.201

685.48 1.2 0.138 0.201 ·0.201 0.201 0.201 0.255 0.0030

3,375.79 1.2 0.071 0.102 0.255 0.255 0.255 0.255 0.0070

555.24 1.2 0.182 0.207 0.207 0.207 0.2!)7 0.207 0.0030

Tabla 5: Resultado de cutting stock

49

Page 49: IJJ DE TKNoLÓ

Como se puede observar de una demanda en metros de diferentes rollos finales (0.110,

0.201, 0.255, etc.) se obtienen arreglos de corte para un rollo de stock en particular. Por

ejemplo la última fila de la tabla dice que se deben cortar 555 metros del rollo de stock de

1.2 metros con el arreglo de corte de 0.162/0.207/0.207/0.207/0.207/0.207. De este corte

en particular se obtiene una merma de 0.003 metros que sobran del arreglo del corte.

La merma de la simulación completa (para todas las semanas) da un valor para un solo

rollo de stock de 3.17% y para varios rollos de stock de 1.61 %. De los datos históricos de

la empresa se obtuvo una merma promedio por merma de refine del 2.8% en el 2011.

5.2 Análisis de demandas de rollos de stock

Utilizando el cutting stock se convirtieron los datos de la demanda de anchos finales a

demanda de anchos de stock. Se aplicó la prueba de normalidad Anderson-Darling a la

demanda resultante obteniendo los siguientes resultados:

• Un rollo de stock: Ancho de 1.2 metros: Valor P: 0.420982397 > 0.05. No se

descarta normalidad.

º,:=, ____ J ···-·----- --· .. ..... _____ _. 0.8 - ·-------· } --- ------- ------ ·-------- -- --- --------- ·.

8 :~ ::::::::::~1=:::::_-::::::_ -- __ ::::::-:_::::::::::::::::::::::::::::

!} =--====== 1 ==------=================-- . -====---==-===-- -=

1-Nomial • Data

Figura 4: Gráfica de distribución normal de demanda de ancho de 1.2 metros

50

Page 50: IJJ DE TKNoLÓ

• Varios anchos de stock: Ancho de 1.2 metros: Valor P: 0.420982397 > 0.05. No se

descarta normalidad. Resto de los anchos: P: < 0.0005. Se descarta normalidad.

Asimismo se calculó el coeficiente de variación en ambos casos.

• Un rollo de stock: Ancho de 1.2 metros: cv= 38.83%

• Varios rollos de stock: ver Tabla 6: Coeficiente de variación para varios rollos

rollo desviación stock estándar coeficiente lml Medlalm2) (m2) variación

0.101 1,281.34 5,737.25 447.76%

0.152 3,076.42 6,127.73 199.18%

0.161 5,717.73 16,590.03 290.15%

0.170 30,478.98 36,923.35 121.14%

0.183 9,695.45 14,835.50 153.01%

0.192 23,954.29 36,265.25 151.39%

0.196 40,518.51 33,178.00 81.88%

0.246 8,570.48 14,283.35 166.66%

0.250 26,627.02 22,553.67 84.70%

1.200 37 060.53 19,530.51 52.70% Tabla 6: Coeficiente de variación para varios rollos

5.3 Desempeño de sistema de inventarios

La simulación de inventario consiste en inicializar existencias de los rollos de stock e ir

restando las demandas de. cada periodo asl como hacer pedidos cada que las pollticas y

parámetros de inventario lo detonan. Las dos siguientes gráficas son salidas del programa

computacional donde se puede apreciar el comportamiento de la simulación en un modelo

con un solo rollo de stock usando distribución normal con un 90% de tasa de servicio

objetivo. La linea roja representa el punto de reorden para (~ (l) y la posición de inventario

objetivo para (~ .5). La linea verde representa la posición de inventario y finalmente la azul

representa el inventario neto:

51

Page 51: IJJ DE TKNoLÓ

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Figuras· Simulación utilizando (R, S)

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~~QI~ --Figura 6: Simulación con (s. Q)

52

Page 52: IJJ DE TKNoLÓ

5.3.1 Disparos del punto de reorden

En los modelos de inventario (s, (/) utilizando un solo rollo de stock y los tres distintos

porcentajes de tasa de servicio objetivo, el porcentaje de pedidos en los cuales la posición

de inventario queda por debajo del punto de reorden ses en promedi1:> del 5%. Esto indica

que el comportamiento del sistema es adecuado y que los valores con los que se están

trabajando no comprometen su buen funcionamiento.

Por otro lado, las simulaciones de (.s; (/) utilizando varios rollos de stock, y los tres distintos

porcentajes de tasa de servicio objetivo, este porcentaje es en promedio del 13%. Esto

indica que el comportamiento del sistema ya se ve algo afectado y explica en buena

medida que exista una diferencia mayor entre la tasa de servicio objetivo y la simulada.

5.3.2 Tasa de servicio simulada

Como se puede observar en la Tabla 4: Resumen de resultados de las pruebas, las . pruebas de varios rollos de stock con distribución normal casi nunca consiguen tasas de

servicio simuladas iguales o mayores a las objetivo (con excepción de (R, ,S) con objetivo

del 85%). Este comportamiento es esperado dado que ninguna de las demandas de

varios rollos de stock tiene una distribución normal como se demostró anteriormente.

Las pruebas de varios rollos de stock con distribución empírica siempre obtienen tasas de

servicio iguales o mayores a las objetivo utilizando una política de inventario (R, .5). Por

otro lado, estas mismas pruebas utilizando una polltica de inventario (.s; (/) sólo obtienen

tasas mayores o iguales en una ocasión (con objetivo del 85%).

Las pruebas de un rollo de stock .con distribución normal son las que obtienen valores·

más cercanos a la tasa de servicio objetivo. De estas, son las de (s, (/) las que se

encuentran más cercanas al objetivo aunque por una diferencia pequeña (1 al 2%). Poréf­

contrario la distribución emplrica obtiene siempre tasas de servicio mucho más elevadas.

El caso más drástico es en el que con un objetivo del 85% se obtienen tasas simuladas de

casi 97% tanto en (.s; (/) como en (R, ,S).

53

Page 53: IJJ DE TKNoLÓ

S.4 Costo total del sistema

La siguiente tabla muestra cómo quedan los costos de cutting stock comparados entre

uno o varios rollos de stock:

Rollos stock Corte merma materia! total

un rollo $0.01061 $0.01776 $0.54200 $0.57037

varios rollos $0.01222 $0.00896 $0.54842 $0.56960

Tabla 7: costos de corte en USD/m2

Utilizar varios rollos es la opción más económica aunque la diferencia entre el total de

costos es mlnima (0.14%). La ventaja de obtener una menor merma prácticamente

desaparece por la diferencia en costo de los rollos de stock.

Respecto a los costos de inventario, en todos los casos es mayor el de varios rollos de

stock comparado con el de un sólo rollo. El costo ies 45% mayor usando la estrategia(~

5) mientras que llega hasta 55% en promedio usando la estrategia (.s; {}). El costo A por

otro lado es un 4% superiqr en el sistema (~ 5) y un 50% mayor en el sistema (.s; {}).

Considerando sólo las pruebas con un rollo de stock, se puede observar que el costo i es

· marginalmente menor utilizando (~ 5) (1.6%) aunque el costo A se comporta mejor

utilizando (.s; {}) (22%). Considerando ambos costos (.s; {}) resulta ser una estrategia más

efectiva. Las tablas 8 y 9 muestran el detalle de esta información:

Costo de Inventarlo (R,S) (s,Q) (USD/m2) IUSD/m21 diférencia

85 normal $ 0.00303 $ 0.00330 9.1%

85 empirlca $ 0.00400 $ 0.00396 -1.1%

90 normal $ 0.00334 $ 0.00336 0.7%

90 empirlca $ 0.00435 $ 0.00438 0.6%

95 normal $ 0.00388 $ 0.00392 1.0%

95 emPirlca $ 0.00528 $ 0.00525 -0.5% Tabla 8: costo de inventario un rollo de stock

54

Page 54: IJJ DE TKNoLÓ

Costo eor eedldos (R, S) (s,Q) (USD/m2l (USD/m2) diferencia

85 normal $ 0.00412 $ 0.00322 -21.8%

85 empírica $ 0.00381 $ 0.00294 -22.8%

90 normal $ 0.00395 $ 0.00319 -19.3%

90 emoirlca $ 0.00376 $ 0.00290 -22.8%

95 normal $ 0.00383 $ 0.00304 -20.4%

95 empirlca $ 0.00369 $ 0.00288 -21.9% Tabla 9: costo por pedidos un rollo de stock

Considerando sólo las pruebas con varios rollos de stock, se puede c,bservar que (R, ,S) se

desempei'\a mejor que (.s; (/} tanto para el costo i(28% en promedio) como para el costo A

(53% en promedio). El costo i es mayor por los valores tan altos de EOQ con varios rollos

de stock ya que en su cálculo no se contempla que en cada periodo de compra se puedan

consolidar varias medidas. El costo A es mayor por la misma situación ya que el número

de pedidos se incrementa dependiendo del número de anchos.

Las tablas 10 y 11 muestran el detalle de esta información:

Costo de Inventarlo (R,S) (s,Q) (USD/m2l (USD/m2) diferencia

85 normal $ 0.00604 $ 0.00840 39.0%

85 empírica $ 0.00676 $ 0.00832 23.1%

90 normal $ 0.00661 $ 0.00846 28.0%

90 emolrlca $ 0.00714 $ 0.00907 27.0%

95 normal $ 0.00754 $ 0.00926 22.8%

95 empírica $ 0.00816 $ 0.01054 29.1% Tabla 10: costo de Inventario vanos rollos de stock

Costo oor oedldos (R,S) (s,Q) fUSD/m2l fUSD/m2l diferencia

85 normal $ 0.00425 $ 0.00626 47.3%

85 emplrlca $ 0.00404 $ 0.00602 49.2%

90 normal $ 0.00410 $ 0.00615 49.9%

90 emoírlca. $ 0.00397 $ 0.00577 45.5%

95 normal $ 0.00393 $ 0.00636 61.7%

95 emolrlca $ 0.00386 $ 0.00626. 62:1% Tabla 11: costo por pedidos varios rollos de stock

55

Page 55: IJJ DE TKNoLÓ

Por último, respecto al costo total resumido en la Tabla 4: Resumen de resultados de las

pruebas, todas las pruebas de un rollo de stock tienen un desempeño económico superior

al de las pruebas con varios rollos. En los sistemas (R, .s) la diferencia en costo ronda

alrededor del 0.4% mientras que en los sistemas (~ (/) la diferencia promedia un 1.3%.

56

Page 56: IJJ DE TKNoLÓ

6 Conclusiones

6.1 Ventajas y Limitaciones

El modelo propuesto en este trabajo es novedoso ya que integra un problema de

optimización muy estudiado como es el cutting stock con un sistema de inventario para

demanda probabillstica. Esto nos permite hacer una evaluación integral del desempei'\o

de un conjunto de rollos de stock utilizados como materia prima en términos de costo y

cumplimiento de un nivel de servicio objetivo. Evaluar con éste distintos escenarios con

variación en el número de rollos de stock, sus anchos, la distribución, la polltica de

inventario utilizada, etc. será posible escoger la alternativa más óptima.

El modelo esta respaldado por un programa computacional y probado con datos

empíricos de una distribuidora de empaque farmacéutico al generar distintos escenarios.

Los resultados sugieren que la empresa referida dentro del caso de estudio debe limitarse

a comprar un solo rollo de stock modelando su demanda mediante distribución normal con

una polltica de inventario. Estas decisiones permitirán obtener el mejor desempei'\o tanto

en la tasa de servicio como en los costos totales del sistema. Los ahorros de costo

respecto a corte e inventario se estiman entre un 0.6 y un 1.2%. Adicionalmente la

empresa contará con una herramienta que permita alcanzar con mayor precisión un nivel

de objetivo determinado.

La principal limitación de este trabajo es que como todo modelo no permite reflejar

completamente un problema en particular. La empresa del caso de estudio además de

distribuir rollos finales, también lleva a cabo otros procesos como impresión o hojeado.

Estos procesos tienen otras consideraciones adicionales que actualmente· no se

contemplan. Por ejemplo, un producto impreso debe aprovechar de preferencia el ancho

máximo de la impresora para maximizar su uso. En ese sentido no se meterá a imprimir

un rollo en ancho final sino probablemente en un múltiplo mayor que permita mejorar la

utilización de la máquina. Una optimización absoluta deberla considerar muchos más

factores a costa de volverla muy compleja y sumamente particular a un caso de estudio.

La cantidad de datos históricos disponibles fue una variable ·que limitó las pruebas. Como

las demandas son semanales y sólo se contó con información del 2010 en adelante, el

57

Page 57: IJJ DE TKNoLÓ

número de periodos para el estudio fue únicamente de 104 registros. Haber contado con

información de otros 2 años podrla haber dado una idea más completa del

comportamiento del modelo.

Otra limitación encontrada tuvo que ver con el tiempo necesario para llevar a cabo las

pruebas. El tiempo que toma el modelo para poder resolver el problema de cutting stock

puede ser largo y presentar mucha variabilidad (desde resolverse en milisegundos hasta

tomar más de un minuto). Adicionalmente el número de pruebas fue considerable ya que

se evaluaron distintos escenarios como diferentes tasas de servicio objetivo, pollticas de

inventario y tipos de distribuciones. Cada una de los escenarios evaluados supuso

resolver un problema de cutting stock por cada semana evaluada tanto en el periodo de

ajuste como el de simulación. 24 diferentes escenarios considerando 104 semanas

implicaron resolver 2,496 problemas. El levantamiento de resultados tomó por lo mismo

bastante tiempo.

6.2 Trabajo futuro

La programación lineal es algo rlgida para poder incluir nuevas restricciones.

Adicionalmente agregar restricciones también genera incrementos considerables con el

tiempo de ejecución del programa computacional asi como soluciones no factibles. Otro

problema encontrado relacionado con la programación lineal es que pareciera que

solución inicial está forzando a . que haya tantos patrones como anchos finales. Una

alternativa al uso de la programación lineal es probar con otros algoritmos documentados

en la literatura del cutting stock como con algoritmos heurísticos. Adicionalmente valdrla

la pena considerar las restricciones de cutting stock 1.5 dimensional mencionadas en la

sección 1.1.5 para reflejar de mejor manera la problemática de los rollos.

En el modelo actual se genera primero la demanda de rollos de stock para un año

completo y posteriormente se lleva a cabo la simulación del iriventario. Para fines de

evaluación de desempeño esto es útil sin embargo en la operación día a dla esto se debe

llevar a cabo intercalado y semana por semana. Una semana antes de producción se

58

Page 58: IJJ DE TKNoLÓ

debe correr el cutting stock considerando la demanda en rollos finales y as[ generar la

demanda para esa semana. Con esta información se actualizan los inventarios y se hacen

pedidos considerando las políticas establecidas. Una integración aún mayor se lograría

metiendo restricciones dinámicas al problema de programación lineal para que considere

las existencias de cada rollo de stock. Esto ayudaría a poder sustituir un rollo de stock por

otro compatible cuando hay desabasto del mismo. Evaluar ese comportamiento sería muy

útil ya que se van a modificar las demandas de rollos de stock por configuraciones menos

óptimas aunque probablemente ayudando a alcanzar mejoras en las tasas de servicio

simuladas.

Otra oportunidad de mejora ar correr intercaladamente la generación de rollos de stock y

la simulación de inventario es que se podrían ir actualizando los parámetros de control de

inventario. Si el modelo actualizara sus parámetros de control conforme pasa cada

periodo, este podría absorber incrementos o decrementos en la demanda de un cierto

rollo de stock. Una posibilidad sería considerar únicamente la demanda de un periodo

preestablecido de tiempo para calcular medias, desviaciones, puntos de reorden o de

reabastecimiento. Por ejemplo, se podrían considerar las demandas de 52 semanas hacia

atrás. Que el modelo actualice sus parámetros con base en las demandas mes a mes

también tendría como beneficio poder prescindir del periodo de ajuste teniendo

parámetros de inventario más actualizados.

Existen varias industrias en las que se puede aplicar el modelo además de las dedicadas

a distribuir rollos. Cualquier industria dedicada a distribuir bienes con medidas variables

como de tubos, perfiles (cutting stock unidimensional) o tablones y vidrios (cutting stock

bidimensional) podría utilizar el modelo planteado para evaluar las medidas de los

productos que tienen en stock y as[ poder encontrar un conjunto que minimice sus costos

de inventario y de corte. Únicamente es necesario hacer algunos cambios al problema de

programación lineal para considerar sus restricciones y su tipo de problema (una, dos o 3

dimensiones).

59

Page 59: IJJ DE TKNoLÓ

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Page 62: IJJ DE TKNoLÓ

8 Apéndice

1.. 20 .. 1 J,e-7 •l.. g -..¡ ... 1

ce co Sdns" l

1.. 21 .. ¡ --i s I s ¡...-1 ~ 3 ~-

ce eco 1.. 21 ... 1

.....i s I s ~-, - .. u~-

cc c co Sdling 3

Figura 7: Representación gráfica del cutting stock unidimensional

63

Page 63: IJJ DE TKNoLÓ

s 10 15 20

14 T

15

12 17

5 11

13 ·10 6 5

4 Ul

9 7 Q'I, 3

16 5 T 5

2 ..... 5

Figura 8: Representación gráfica del cutting stock bidimensional

Figura 9: Representación gráfica del cutting stock tridimensional

64

Page 64: IJJ DE TKNoLÓ

Ancho demanda demanda Acumulado Acumulado (metros) (metros (kgs) demanda anchos

cuadrados! 0.196 284,162.80 21,539.54 7.60% 1% 0.183 277,930.87 21,087.16 15% 2% 0.162 267,710.42 20,292.45 22% 3% 0.098 245,779.42 18,630.08 29% 4% 0.152 205,272.30 15,814.70 34% 6% 0.250 203,184.04 15,401.35 40% 7% 0.170 162,688.21 12,330.25 44% 8% 0.192 150,855.01 11,532.78 48% 9% 0.246 145,874.67 11,086.48 52% 10% 0.102 129,001.98 9,778.35 56% 11% 0.212 107,482.40 8,145.65 58% 12% 0.205 100,282.19 7,601.39 61% 13% 0.230 76,063.72 5,765.63 63% 14% 0.110 62,187.47 4,713.81 65% 16% 0.114 61,887.34 4,664.50 66% 17% 0.201 60,951.58 4,620.13 68% 18% 0.128 60,718.73 4,602.48 70% 19% 0.165 54,386.62 4,1.66.51 71% 20% 0.092 49,046.17 3,712.38 72% 21% 0.096 47,800.79 3,623.30 74% 22% 0.150 45,950.79 3,483.07 75% 23% 0.133 40,947.10 3,103.79 78% 24% 0.169 39,307.92 2,994.86 77% 26% 0.144 38,686.02 2,932.40 78% 27% 0.140 38,191.29 2,899.49 79% 28% 0.100 36,442.74 2,782.36 80% 29% 0.161 35,809.63 2,714.37 81% 30% 0.135 35,151.45 2,664.48 82% 31% 0.210 33,782.72 2,560.73 83% 32% 0.265 32,820.05 2.487.76 84% 33% 0.156 32,734.04 2,495.68 85% 34% 0.112 32,488.26 2,462.61 86% 36% 0.111 31.703.30 2,403.11 86% 37% 0.104 30,426.52 2.306.33 87% 38% 0.193 26,739.05 2,026.82 88% 39% 0.081 26,287.20 1,992.57 89% 40% 0.213 25,428.38 1,927.47 89% 41% 0.200 25,149.34 1,906.32 90% 42% 0.071 23,284.70 1,764.98 91% 43% 0.400 22,332.32 1,692.79 91% 44% 0.125 22,012.53 1,668.55 92% 46% 0.146 21,281.13 1,613.11 92% 47% 0.183 20,997.89 1,591.64 93% 48% 0.122 19,875.73 1,506.58 93% 49% 0.138 18,396.31 1,405.21 94% 50% 0.120 17,438.79 1,321.86 94% 51% 0.204 17,030.61 1,290.92 95% 52% 0.180 17.008.05 1,289.21 95% 53% 0.232 15,303.17 1,159.98 96% 54% 0.160 14,262.80 1,081.12 96% 56% 0.251 13,586.02 1.029.82 97% 57% 0.195 12,978.63 983.78 97% 58% 0.175 12,769.39 967.92 97% 59% 0.082 9,639.18 730.65 97% 60% 0.255 8,206.46 822.05 98% 61% 0.304 8,169.92 619.28 98% 62% 0.220 7,280.61 551.87 98% 63% 0.188 5,763.59 436.88 98% 64% 0.106 5,395.78 409 98% 66% 0.190 5,335.49 404.43 99% 67% 0.076 5,230.47 396.47 99% 68% 0.149 5,082.98 385.29 99% 69% 0.260 4,277.57 324.24 99% 70% 0.235 4,249.47 322.11 99% 71% 0.164 3,639.31 275.86 99% 72% 0.080 3,337.60 252.99 99% 73% 0.134 3,314.51 251.24 99% 74%

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0.209 2,878.63 218.2 99% 76% 0.130 2,448.55 185.6 99% 77% 0.090 2,375.99 180.1 100% 78% 0.249 2,238.79 169.7 100% 79% 0.101 2,153.03 163.2 100% 80% 0.222 1,998.81 151.51 100% 81% 0.091 1,564.64 118.6 100% 82% 0.142 1,382.98 104.83 100% 83% 0.109 1,308.71 99.2 100% 84% 0.154 1,026.39 77.8 100% 86% 0.121 642.22 63.64 100% 87% 0.094 725.59 55 100% 88% 0.072 685.49 51.96 100% 89% 0.155 6n.57 51.36 100% 90% 0.095 643.27 48.76 100% 91% 0.143 570.58 43.25 100% 92% 0.800 558.05 42.3 100% 93% 0.285 290.24 22 100% 94% 0.300 271.24 20.56 100% 96% 0.147 202.51 15.35 100% 97% 0.105 138.52 10.5 100% 98% 0.214 115.44 8.75 100% 99% 0.026 o 100% 100%

Total eneral 3 733 830.74 283 245.32

Tabla 12: Análisis ABC

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G.(le) le G.(le) le Gu(le) le G.(le) le G.(le) le G.(le) le 0.39890 - 0.17990 0.56 0.06595 1.12 0.01920 1.68 0.00436 2.24 0.00078 2.80 0.39400 0.01 0.17710 0.57 0.08465 1.13 0.01874 1.69 0.00424 2.25 0.00074 2.81 0.38900 0.02 0.17420 0.58 0.08338 1.14 0.01829 1.70 0.00411 2.28 0.00071 2.82 0.38410 0.03 0.17140 0.59 0.06210 1.15 0.01785 1.71 0.00400 2.27 0.00069 2.83 0.37930 0.04 0.16870 0.60 0.06088 1.16 0.01742 1.72 0.00388 2.28 0.00067 2.84 0.37440 0.05 0.16590 0.61 0.05964 1.17 0.01699 1.73 0.00377 2.29 0.00064 2.85 0.36970 0.06 0.16330 0.62 0.05844 1.18 0.01658 1.74 0.00366 2.30 0.00062 2.86 0.36490 0.07 0.16060 0.63 0.05726 1.19 0.01617 1.75 0.00356 2.31 0.00060 2.87 0.36020 0.08 0.15800 0.64 0.05610 1.20 0.01578 1.76 0.00345 2.32 0.00058 2.88 0.35560 0.09 0.15540 0.65 0.05496 1.21 0.01539 1.77 0.00335 2.33 0.00056 2.89 0.35090 0.10 0.15280 0.66 0.05384 1.22 0.01501 1.78 0.00326 2.34 0.00054 2.90 0.34640 0.11 0.15030 0.67 0.05274 1.23 0.01464 1.79 0.00316 2.35 0.00052 2.91 0.34180 0.12 0.14780 0.68 0.05165 1.24 0.01428 1.80 0.00307 2.36 0.00051 2.92 0.33730 0.13 0.14530 0.69 0.05059 1.25 0.01392 1.81 0.00298 2.37 0.00049 2.93 0.33280 0.14 0.14290 0.70 0.04954 1.26 0.01357 1.82 0.00289 2.38 0.00047 2.94 0.32840 0.15 0.14050 0.71 0.04851 1.27 0.01323 1.83 0.00280 2.39 0.00046 2.95 0.32400 0.16 0.13810 0.72 0.04750 1.28 0.01290 1.84 0.00272 2.40 0.00044 2.98 0.31970 0.17 0.13580 0.73 0.04650 1.29 0.01257 1.85 0.00264 2.41 0.00043 2.97 0.31540 0.18 0.13340 0.74 0.04553 1.30 0.01226 1.86 0.00256 2.42 0.00041 2.98 0.31110 0.19 0.13120 0.75 0.04457 1.31 0.01195 1.87 0.00248 2.43 0.00040 2.99 0.30690 0.20 0.12890 0.76 0.04363. 1.32 0.01184 1.88 0.00:'.41 2.44 0.00038 3.00 0.30270 0.21 0.12670 0.77 0.04270 1.33 0.01134 1.89 0.00234 2.45 0.00037 3.01 0.29860 0.22 0.12450 0.78 0.04179 1.34 0.01105 1.90 0.00227 2.46 0.00036 3.02 0.29440 0.23 0.12230 0.79 0.04090 1.35 0.01077 1.91 0.00220 2.47 0.00034 3.03 0.29040 0.24 0.12020 0.80 0.04002 1.36 0.01049 1.92 0.00213 2.48 0.00033 3.04 0.28630 0.25 0.11810 0.81 0.03916 1.37 0.01022 1.93 0.00207 2.49 0.00032 3.05 0.28240 0.28 0.11600 0.82 0.03831 1.38 0.00996 1.94 0.00200 2.50 0.00031 3.06 0.27840 0.27 0.11400 0.83 0.03748 1.39 0.00970 1.95 0.00·194 2.51 0.00030 3.07 0.27450 0.28 0.11200 0.64 0.03667 1.40 0.00945 1.96 0.00·188 2.52 0.00029 3.08 0.27080 0.29 0.11000 0.85 0.03587 1.41 0.00920 1.97 0.00º183 2.53 0.00028 3.09 0.26680 0.30 0.10800 0.86 0.03508 1.42 0.00896 1.98 0.00177 2.54 0.00027 3.10 0.26300 0.31 0.10810 0.87 0.03431 1.43 0.00872 1.99 0.00172 2.55 0.00026 3.11 0.25920 0.32 0.10420 0.88 0.03356 1.44 0.00849 2.00 0.00168 2.56 0.00025 3.12 0.25550 0.33 0.10230 0.89 0.03281 1.45 0.00827 2.01 0.00161 2.57 0.00024 3.13 0.25180 0.34 0.10040 0.90 0.03208 1.48 0.00805 2.02 0.00156 2.58 0.00023 3.14 0.24810 0.35 0.09860 0.91 0.03137 1.47 0.00783 2.03 0.00151 2.59 0.00022 3.15 0.24450 0.36 0.09880 0.92 0.03067 1.48 0.00762 2.04 0.00146 2.60 0.00021 3.16 0.24090 0.37 0.09503 0.93 0.02998 1.49 0.00742 2.05 0.00142 2.81 0.00021 3.17 0.23740 0.38 0.09328 0.94 0.02931 1.50 0.00722 2.06 0.00137 2.62 0.00020 3.18 0.23390 0.39 0.09518 0.95 0.02865 1.51 0.00702 2.07 0.00133 2.63 0.00019 3.19 0.23040 0.40 0.08986 0.96 0.02800 1.52 0.00684 2.08 0.00129 2.64 0.00019 3.20 0.22700 0.41 0.08819 0.97 0.02736 1.53 0.00665 2.09 0.00125 2.65 0.00018 3.21 0.22360 0.42 0.08854 0.98 0.02674 1.54 0.00647 2.10 0.00121 2.66 0.00017 3.22 0.22030 0.43 0.08491 0.99 0.02612 1.55 0.00629 2.11 0.00117 2.67 0.00017 3.23 0.21690. 0.44 0.08332 1.00 0.02552 1.56 0.00612 2.12 0.00113 2.68 0.00018 3.24 0.21370 0.45 0.08174 1.01 0.02494 1.57 0.00595 2.13 0.00110 2.69 0.00015 3.25 0.21040 0.46 0.08019 1.02 0.02436 1.58 0.00579 2.14 0.00106 2.70 0.00015 3.28 0.20720 0.47 0.07866 1.03 0.02380 1.59 0.00563 2.15 0.00103 2.71 0.00014 3.27 0.20400 0.48 0.07716 1.04 0.02324 1.60 0.00547 2.16 0.00099 2.72 0.00014 3.28 0.20090 0.49 0.07568 1.05 0.02270 1.61 0.00532 2.17 0.00096 2.73 0.00013 3.29 0.19780 0.50 0.07422 1.06 0.02217 1.62 0,00517 2.18 0.00093 2.74 0.00013 3.30 0.19470 0.51 0.07279 1.07 0.02165 1.63 0.00503 2.19 0.00090 2.75 0.00012 3.31 0.19170 0.52 0.07138 1.08 0.02114 1.64 0.00489 2.20 0.00087 2.78 0.00012 3.32 0.18870 0.53 0.06999 1.09 0.02064 1.65 0.00475 2.21 0.00084 2.77 0.00011 3.33 0.18570 0.54 0.06862 1.10 0.02015 1.66 0.00462 2.22 0.00081 2.78 0.00011 3.34 0.18280 0.55 0.06727 1.11 0.01967 1.67 0.00449 2.23 0.00079 2.79 0.00011 3.35

Tabla 13: Valores de k y G.,(k)

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