UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PROGRAMA CIENCIAS BÁSICAS

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA PROGRAMA CIENCIAS BÁSICAS MÉTODOS PROBABILÍSTICOS VLADIMIR DE JESÚS VANEGAS ANGULO (Director Nacional)

2 ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO El presente módulo fue diseñado en el año 2009 por William Ortegón docente de la UNAD, ubicado en el CEAD de Ibagué el Autor es Ingeniero industrial especialista en logística de producción y distribución. Se ha desempeñado como tutor de la UNAD desde enero de 2008 hasta la fecha y ha sido catedrático de Universidades de Ibagué. El presente módulo ha tenido 3 actualizaciones la primera realizada por la doctora Gloria Guzmán, la segunda por el ingeniero William Ortegón y la tercera por Vladimir Vanegas Angulo. El material ha sido revisado por el ingeniero William Mosquera y aportado para la calidad del mismo. 2

3 INTRODUCCIÓN LA INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES Y EL USO DE MODELOS Un poco de Historia Se inicia desde la revolución industrial, en los libros se dice que fue a partir de la segunda Guerra Mundial. La investigación de operaciones se aplica a casi todos los problemas. En 1947, en E.U., George Datzing encuentra el método SIMPLEX para el problema de programación lineal. En la investigación de operaciones, las computadoras son la herramienta fundamental en la investigación de operaciones. Definición Investigación de operaciones, es la aplicación del método científico por un grupo multidisciplinario de personas a un problema, principalmente relacionado con la distribución eficaz de recursos limitados (dinero, materia prima, mano de obra, energía), que apoyados con el enfoque de sistemas (este enfoque, es aquel en el que un grupo de personas con distintas áreas de conocimiento, discuten sobre la manera de resolver un problema en grupo.). Puede considerarse tanto un arte como una ciencia. Como arte refleja los conceptos eficiente y limitado de un modelo matemático definido para una situación dada. Como ciencia comprende la deducción de métodos de cálculo para resolver los modelos. Pasos del Método científico en IO 1. Delimitación del problema 2. Modelación del problema 3. Resolución del modelo 4. Verificación con la realidad 5. Implantación 6. Conclusiones TIPOS DE MODELOS Y SU SIGNIFICADO Un modelo es una representación ideal de un sistema y la forma en que este opera. El objetivo es analizar el comportamiento del sistema o bien predecir su comportamiento futuro. Obviamente los modelos no son tan complejos como el sistema mismo, de tal manera que se hacen las suposiciones y restricciones necesarias para representar las porciones más relevantes del mismo. Claramente no habría ventaja alguna de utilizar modelos si estos no simplificaran la situación real. En muchos casos podemos utilizar modelos matemáticos que, mediante letras, números y operaciones, representan variables, magnitudes y sus relaciones. Modelos Matemáticos 3

4 Un modelo es producto de una abstracción de un sistema real: eliminando las complejidades y haciendo suposiciones pertinentes, se aplica una técnica matemática y se obtiene una representación simbólica del mismo. Un modelo matemático consta al menos de tres conjuntos básicos de elementos: 1. Variables de decisión y parámetros Las variables de decisión son incógnitas que deben ser determinadas a partir de la solución del modelo. Los parámetros representan los valores conocidos del sistema o bien que se pueden controlar. 2. Restricciones Las restricciones son relaciones entre las variables de decisión y magnitudes que dan sentido a la solución del problema y las acotan a valores factibles. Por ejemplo si una de las variables de decisión representa el número de empleados de un taller, es evidente que el valor de esa variable no puede ser negativa. 3. Función Objetivo La función objetivo es una relación matemática entre las variables de decisión, parámetros y una magnitud que representa el objetivo o producto del sistema. Por ejemplo si el objetivo del sistema es minimizar los costos de operación, la función objetivo debe expresar la relación entre el costo y las variables de decisión. La solución ÓPTIMA se obtiene cuando el valor del costo sea mínimo para un conjunto de valores factibles de las variables. Es decir hay que determinar las variables x1, x2,..., xn que optimicen el valor de Z = f(x1, x2,..., xn) sujeto a restricciones de la forma g(x1, x2,..., xn) b. Donde x1, x2,..., xn son las variables de decisión Z es la función objetivo, f es una función matemática. Clasificación de Modelos Muchos problemas de decisión implican un gran número de factores o variables importantes o pueden tener muchas opciones a considerar por lo que se hace necesario la utilización de 4

5 computadoras para su solución. Por ejemplo una empresa puede contar con varias fábricas donde produce bienes para enviar a cientos de clientes. Decidir la programación de las fábricas y determinar cuáles de ellas deben atender a cuales clientes, para minimizar costos, implica cientos de variables y restricciones que pueden tener millones de posibles soluciones. Los modelos de programación lineal y programación entera son las técnicas más utilizadas para resolver problemas grandes y complejos de negocios de este tipo. En ellos se aplican técnicas matemáticas para hallar el valor máximo (o el mínimo) de un objetivo sujeto a un conjunto de restricciones. La simulación es una técnica para crear modelos de sistemas grandes y complejos que incluyen incertidumbre. Se diseña un modelo para repetir el comportamiento del sistema. Este tipo de modelo se basa en la división del sistema en módulos básicos o elementales que se enlazan entre sí mediante relaciones lógicas bien definidas. El desarrollo de un modelo de simulación es muy costoso en tiempo y recursos. Problemas dinámicos los problemas dinámicos de decisión implican un tipo particular de complejidad cuando hay una secuencia de decisiones interrelacionadas a través de varios períodos. Por ejemplo modelos de inventario, para determinar cuándo pedir mercadería y cuánto debe mantenerse en existencia; los modelos PERT o de ruta Crítica para la programación de proyectos y los modelos de colas para problemas que involucran congestión. En los problemas complejos pueden aparecer variables exógenas o variables externas, importantes para el problema de decisión, pero que están condicionadas por factores que están fuera del control de la persona que decide, tales como condiciones económicas, acciones de los competidores, precios de las materias primas y otros factores similares. Las restricciones pueden considerar ciertas políticas definidas por la empresa tales como que los materiales tienen que adquirirse a determinados proveedores o que deben mantenerse ciertos niveles de calidad. 5

6 La investigación de operaciones, tiene métodos de optimización aplicables a los siguientes tipos de problemas: 1. METODOS DETERMINISTICOS: Ej., Programación lineal, programación entera, probabilidad de transporte, programación no lineal, teoría de localización o redes, probabilidad de asignación, programación por metas, teoría de inventarios, etc. 2. METODOS PROBABILISTICOS: Ej. Cadenas de Markov, teoría de juegos, líneas de espera, teoría de inventarios, etc. 3. METODOS HIBRIDOS: Tienen que ver con los métodos determinísticos y probabilísticos como la teoría de inventarios. 4. METODOS HEURISTICOS: Son las soluciones basadas en la experiencia, como la programación heurística. Un Analista de investigación de Operaciones debe elegir el plan de acción más efectivo para lograr las metas de la organización, debe seleccionar un conjunto de medidas de desempeño, utilizar una unidad monetaria y tomar decisiones, debe seguir un proceso general de solución, en cualquier situación, durante la toma de decisiones. Deben establecerse los criterios de tomas de decisiones (Costos, Cantidades, Máximos, Mínimos etc.), seleccionar las alternativas, determinar un modelo y evaluarlo, integrar la información cuantitativa obtenida para luego decidir. Muchas veces hay que incorporar factores cualitativos tales como el ánimo y el liderazgo en la organización, problemas de empleo, contaminación u otras de responsabilidad social. Nota: el proceso de abstracción (idealización restricción y simplificación) siempre introduce algún grado de error en las soluciones obtenidas, por lo que el ejecutivo no debe volverse incondicional de un modelo cuantitativo y adoptar automáticamente sus conclusiones como 6

7 la decisión correcta. La cuantificación es una ayuda para el juicio empresarial y no un sustituto de este. Los modelos planteados se conocen como modelos determinísticos. En contraste, en algunos casos, quizá no se conozcan con certeza los datos, más bien se determinan a través de distribuciones de probabilidad, se da cabida a la naturaleza probabilística de los fenómenos naturales. Esto da origen a los así llamados modelos probabilísticos o estocásticos. Las dificultades evidentes en los cálculos de los modelos matemáticos han obligado a los analistas a buscar otros métodos de cálculo que aunque no garantizan la optimalidad de la solución final, buscan una buena solución al problema. Tales métodos se denominan heurísticos. Suelen emplearse con dos fines: En el contexto de un algoritmo de optimización exacto, con el fin de aumentar la velocidad del proceso. En segundo lugar para obtener una solución al problema aunque no óptima, la que puede ser muy difícil encontrar. 7

8 INDICE DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN... UNIDAD UNO: TÉCNICAS DE PRONÓSTICO, TEORÍA DE INVENTARIOS, TOMA DE DECISIONES EN SISTEMAS DE INVENTARIOS CAPITULO UNO: TÉCNICAS DE PRONÓSTICO 14 Lección 1: Pronósticos 16 Lección 2: Modelo de regresión lineal 22 Lección 3: Modelo de promedio móvil 27 Lección 4: Suavización exponencial 33 Lección 5: Error del pronóstico 39 CAPITULO DOS: TEORÍA DE INVENTARIOS 51 Lección 6: Administración de inventarios 53 Lección 7: Modelo de inventarios EOQ 56 Lección 8: Modelos de inventarios EOQ con descuentos 63 Lección 9: Modelos de lote de producción y el sistema de clasificación ABC 68 Lección 10: Modelo estocástico de inventarios 81 CAPITULO 3: ELEMENTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES EN SISTEMAS DE INVENTARIOS 88 Lección 11: Modelos para la toma de decisiones en el sistema de inventarios 88 Lección 12: Elementos que enmarcan el proceso decisorio en producción e inventarios 90 Lección 13: Factores de importancia para la toma de decisiones en inventarios 91 Lección 14: Control de inventarios de ítems individuales con demanda probabilística 95 Lección 15: Formas de revisión del nivel de inventario 97 UNIDAD 2 CADENAS DE MARKOV, TEORÍA DE COLAS Y PROGRAMACIÓN NO LINEAL CAPITULO 4: CADENAS DE MARKOV 104 Lección 16: Cadenas de Eventos Análisis de MARKOV 104 Lección 17: Descripción de una cadena de Markov 106 Lección 18: Cálculo de las probabilidades de transición 108 Lección 19: Clasificación de estados en una cadena de Markov 111 Lección 20: Probabilidades de estado estable 112 CAPITULO 5: MODELOS DE LÍNEAS DE ESPERA 125 Lección 21: Teoría de líneas de espera 127 Lección 22: Origen de la teoría de colas 130 Lección 23: Medidas de rendimiento 136 Lección 24: Análisis de costos 138 Lección 25 CAPITULO 6 PROGRAMACIÓN NO LINEAL 143 Lección 26: Programación no lineal 143 Lección 27: Programación cuadrática 146 8

9 Lección 28: Multiplicadores de lagrange -condiciones Kunh TuckeR 147 Lección 29: Técnica del gradiente 148 Lección 30: Método de Newton- Raphson 150 9

10 UNIDAD 1 Nombre de la Unidad TÉCNICAS DE PRONÓSTICO, TEORÍA DE INVENTARIOS En la toma de decisiones tratamos con el diseño de planes futuros. De esta forma los datos que describen la situación de decisión deben ser representativos de lo que ocurra en el futuro. Por ejemplo, en control de inventarios basamos nuestras decisiones en la naturaleza de la demanda del artículo controlado durante un horizonte de planeación específico. Asimismo, en planeación financiera, necesitamos predecir el patrón del flujo de efectivo en el tiempo. Este capítulo presenta tres técnicas para pronosticar cambios futuros en el nivel de una variable deseada como función del tiempo: Introducción 1. Regresión lineal 2. Promedio móvil 3. Suavización exponencial La necesidad de proyecciones de la demanda es un requerimiento general a lo largo del proceso de planeación y control. Sin embargo, también podrían necesitarse ciertos tipos de problemas de planeación, como control de inventarios, compras económicas y control de costos, pronósticos de los tiempos de espera, precios y costos. Las técnicas de pronósticos son igualmente aplicables. El pronóstico de los niveles de demanda es vital para la firma como un todo, ya que proporciona los datos de entrada para la planeación y control de todas las áreas funcionales, incluyendo logística, marketing, producción y finanzas. Los niveles de demanda y su programación afectan en gran medida los niveles de capacidad, las necesidades financieras y la estructura general del negocio. Cada área funcional tiene sus propios problemas especiales de pronóstico. 10

11 El éxito de un negocio depende a menudo de la habilidad para pronosticar, es decir hacer predicciones sobre el futuro. Estas predicciones se usan para tomar dos amplios tipos de decisiones: decisiones operativas en curso y decisiones estratégicas a largo plazo. Las decisiones operativas en curso, son la asignación de pocos recursos, la compra de materias primas, la determinación de horarios de trabajo, etc., Las predicciones estratégicas a largo plazo también dependen de predicciones exactas. De esta forma el pronóstico es la estimación de las actividades futuras; se basa en el uso de datos anteriores de una variable para producir su desempeño futuro, solo son aplicables para predecir la demanda de artículos para los que se dispone de una cantidad sustancial de información anterior y no para productos nuevos. Justificación Las técnicas de pronósticos disminuyen la incertidumbre sobre el futuro, permitiendo estructurar planes y acciones congruentes con los objetivos de la organización y permiten también tomar acciones correctivas apropiadas y a tiempo cuando ocurren situaciones fuera de lo pronosticado. Pronosticar vs. Planear Pronóstico. Estimación anticipada del valor de una variable, por ejemplo: la demanda de un producto. Presupuesto. Valor anticipado de la variable que una compañía está en posibilidad de concretizar, por ejemplo: la cantidad de producto que la compañía decide fabricar en función de la demanda y de la capacidad instalada. El conocimiento de las técnicas de pronósticos es de poco valor a menos que puedan aplicarse efectivamente en el proceso de planeación de la organización. Características de los Pronósticos Primera. Todas las situaciones en que se requiere un pronóstico, tratan con el futuro y el tiempo está directamente involucrado. Así, debe pronosticarse para un punto específico en el tiempo y el cambio de ese punto generalmente altera el pronóstico. Segunda. Otro elemento siempre presente en situaciones de pronósticos es la incertidumbre. Si el administrador 11

12 tuviera certeza sobre las circunstancias que existirán en un tiempo dado, la preparación de un pronóstico seria trivial. Tercera. El tercer elemento, presente en grado variable en todas las situaciones descritas es la confianza de la persona que hace el pronóstico sobre la información contenida en datos históricos. La administración de inventario es primordial dentro de un proceso de producción ya que existen diversos procedimientos que nos va a garantizar como empresa, lograr la satisfacción para llegar a obtener un nivel óptimo de producción. Dicha política consiste en el conjunto de reglas y procedimientos que aseguran la continuidad de la producción de una empresa, permitiendo una seguridad razonable en cuanto a la escasez de materia prima e impidiendo el acceso de inventario, con el objeto de mejorar la tasa de rendimiento. Su éxito va estar enmarcado dentro de la política de la administración de inventario: 1. Establecer relaciones exactas entre las necesidades probables y los abastecimientos de los diferentes productos. 2. Definir categorías para los inventarios y clasificar cada mercancía en la categoría adecuada. 3. Mantener los costos de abastecimiento al más bajo nivel posible. 4. Mantener un nivel adecuado de inventario. 5. Satisfacer rápidamente la demanda. 6. Recurrir a la informática. Algunas empresas consideran que no deberían mantener ningún tipo de inventario porque mientras los productos se encuentran en almacenamiento no generan rendimiento y deben ser financiados. Sin embargo es necesario mantener algún tipo de inventario porque: 1. La demanda no se puede pronosticar con certeza. 2. Se requiere de un cierto tiempo para convertir un producto de tal manera que se pueda vender. Además de que los inventarios excesivos son costosos también son los inventarios insuficientes, porque los clientes podrían dirigirse a los competidores si los productos no están disponibles cuando los demandan y de esta manera se pierde el negocio. La administración de inventario requiere de una coordinación entre los departamentos de ventas, compras, producción y finanzas; 12

13 una falta de coordinación nos podría llevar al fracaso financiero. En conclusión la meta de la administración de inventario es proporcionar los inventarios necesarios para sostener las operaciones en el más bajo costo posible. En tal sentido el primer paso que debe seguirse para determinar el nivel óptimo De inventario son, los costos que intervienen en su compra y su mantenimiento, y que posteriormente, en qué punto se podrían minimizar estos costos. intencionalidades Formativas Denominación de capítulos Desarrollar una técnica de decisión que comprenda teoría matemática, si es necesario, y que conduzca a un valor óptimo basado en los objetivos del tomador de decisiones. Permitir que los estudiantes resuelvan problemas del campo de la ciencia, la tecnología e ingeniería, con los conocimientos interiorizados del curso académico en mención. Fomentar en el estudiante características que deben identificarlo en su desempeño y actuación profesional de la Ingeniería. Capítulo 1 Técnicas de pronóstico Capítulo 2 Teoría de inventarios Capítulo 3 Elementos para la toma de decisiones en sistemas de inventarios 13

14 CAPITULO UNO: TÉCNICAS DE PRONÓSTICO Introducción En la toma de decisiones tratamos con el diseño de planes futuros. De esta forma los datos que describen la situación de decisión deben ser representativos de lo que ocurra en el futuro. Existen disponibles tres grupos de métodos de pronósticos: Los cualitativos, los de proyección histórica y los causales. Se diferencian entre sí por la precisión relativa del pronóstico del largo plazo en comparación con el corto plazo, el nivel de herramientas matemáticas requerido y la base de conocimiento como sustrato de sus proyecciones. Por ejemplo, en control de inventarios basamos nuestras decisiones en la naturaleza de la demanda del artículo controlado durante un horizonte de planeación específico. Asimismo, en planeación financiera, necesitamos predecir el patrón del flujo de efectivo en el tiempo. Este capítulo presenta tres técnicas para pronosticar cambios futuros en el nivel de una variable deseada como función del tiempo: 1. Regresión lineal 2. Promedio móvil 3. Suavización exponencial La necesidad de proyecciones de la demanda es un requerimiento general a lo largo del proceso de planeación y control. Sin embargo, también podrían necesitarse ciertos tipos de problemas de planeación, como control de inventarios, compras económicas y control de costos, pronósticos de los tiempos de espera, precios y costos. Las técnicas de pronósticos son igualmente aplicables. El pronóstico de los niveles de demanda es vital para la firma como un todo, ya que proporciona los datos de entrada para la planeación y control de todas las áreas funcionales, incluyendo logística, marketing, producción y finanzas. Los niveles de demanda y su programación afectan en gran medida los niveles de capacidad, las necesidades financieras 14

15 y la estructura general del negocio. Cada área funcional tiene sus propios problemas especiales de pronóstico. El éxito de un negocio depende a menudo de la habilidad para pronosticar, es decir hacer predicciones sobre el futuro. Estas predicciones se usan para tomar dos amplios tipos de decisiones: decisiones operativas en curso y decisiones estratégicas a largo plazo. Las decisiones operativas en curso, son la asignación de pocos recursos, la compra de materias primas, la determinación de horarios de trabajo, etc., Las predicciones estratégicas a largo plazo también dependen de predicciones exactas. De esta forma el pronóstico es la estimación de las actividades futuras; se basa en el uso de datos anteriores de una variable para producir su desempeño futuro, solo son aplicables para predecir la demanda de artículos para los que se dispone de una cantidad sustancial de información anterior y no para productos nuevos. 15

16 Lección 1: PRONÓSTICOS UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD La definición de pronóstico es simple, sin embargo encierra muchas situaciones que intervienen en su resultado o bien en la consecución del mismo. Pronostico es un método mediante el cual se intenta conocer el comportamiento futuro de alguna variable con algún grado de certeza. "Un pronóstico es un inicio o una señal por donde se puede saber una cosa futura mediante indicios" 1 El pronóstico desempeña un papel muy significativo en la planeación de materiales, se pueden encontrar pronósticos de abastecimiento, de condiciones, comerciales, de tecnología, precios, etc. Y en cualquiera de estos rótulos el pronóstico es necesario para la toma de decisiones. Aunque es muy cotidiano que hoy en día el manejo de pronósticos en las pequeñas y medianas empresas, existen situaciones que tienen que ver con la planeación de las necesidades futuras. La problemática primordial es la poca confianza del uso de la técnica pronóstico. Los pronósticos pueden ser utilizados para conocer el comportamiento futuros en muchas fenómenos, tales como: 1. Mercadotecnia Tamaño del mercado Participación en el mercado Tendencia de precios Desarrollo de nuevos productos 2. Producción Costo de materia prima Costo de mano de obra Disponibilidad de materia prima Disponibilidad de mano de obra 1 Enciclopedia Sopena, Editorial Ramon Sopena, S.A. Provenza 95, Barcelona pág

17 Requerimientos de mantenimiento Capacidad disponible de la planta para la producción 3. Finanzas Tasas de interés Cuentas de pagos lentos 4. Recursos Humanos Número de trabajadores Rotación de personal Tendencias de ausentismo Tendencia de llegadas tarde 5. Planeación Estratégica Factores económicos Cambios de precios Costos Crecimiento de líneas de productos En el sector automotriz las insuficiencias de compra de materiales y producción provienen de pronósticos ventas, ya que es responsabilidad la misma área de ventas o mercadeo de los productos, sin embargo cuando los ordenadores de compra de materiales tienden en compras excesivas o deficientes siempre son acusados, cuando verdaderamente el generador de esos pronósticos es ventas. Autores experimentados manifiestan que: "Si la demanda es inferior al pronóstico, el proveedor puede sospechar que el pronóstico original era un intento por obtener un precio favorable o alguna otra concesión. Si la demanda excede el pronóstico, los costos del proveedor pueden aumentar debido a la urgencia, las compras de emergencia, y cambios en los programas de producción." 2 De tal manera los proveedores hacen parte de ese conjunto de incertidumbre que presenta el pronóstico, por ello es prescindible que los ordenadores de los materiales ayuden a estrechar los contactos con los diferentes proveedores y que generen un ambiente 2 Arbones Malisani, Logistica Empresarial. Editorial Alfaomega 17

18 empresarial fomentando flexibilidad y cooperación al momento de sus requerimientos También es cierto que no se deben descartar que de manera regular las actualizaciones y se ajusten a los pronósticos. En el día a día se encuentran una diversidad de técnicas para el planteamiento de pronósticos y se estas se van desarrollando de manera exponencial, estas técnicas pueden ser cuantitativas y cualitativas y se pueden emplear separadas o en conjunto. El sector automotriz la técnica más usada de pronósticos es la cuantitativa ya que esta se sustenta en la toma de datos del pasado para hacer las proyecciones o predicciones del futuro, algunas técnicas cuantitativas hacen hincapié en identificar indicadores que sean sobresalientes mediante los cuales se puedan crear modelos lineales o de regresión múltiple. Algunas de las técnicas de pronóstico cuantitativas que en la actualidad se utilizan, se desarrollaron durante el siglo XIX; un ejemplo de ello el análisis de regresión y las técnicas de series de tiempo. Con la implementación de técnicas de pronóstico más complejas, junto con la generalización del uso de las computadoras, los pronósticos acentuaron la atención durante los últimos años, y cualquier persona es capaz de operar datos a partir de un software en una computadora de bolsillo y obtener pronósticos. Quienes han desarrollado los modelos cuantitativos clasifican a algunos de los pronósticos cuantitativos como repetitivos, es decir, que los valores que se pronostican continúan un proceder repetitivo a través del tiempo, la labor de los quienes analizan este tipo de pronósticos es el identificar ese comportamiento y desarrollar el pronóstico, por consiguiente el desarrollar dicho pronóstico hace necesario tener en cuenta algunos factores como el valor constante, tendencia, variaciones estaciónales, variaciones cíclicas, variaciones aleatorias y puntos de modulación. Referente a los pronósticos cualitativos, se consideran más comunes en las empresas de servicios ya que se basan en la repuesta de opiniones de diversas personas, valorizando con juicio dichas opiniones para utilizarlas al generar el pronóstico. Estas técnicas cualitativas son más flexibles que las cuantitativas, sin embargo son tan precisas y exactas como estas. 18

19 Al momento de elaborar un pronóstico y este resulta mal proyectado conlleva a que la planeación no funciona y todas las áreas de la empresa se vuelven ineficientes, repercutiendo en las finanzas y reflejando las pocas ventas obtenidas, abundancias en los inventarios de productos que no requieren los clientes, reducción de márgenes, costos más altos, entre otros problemas. En términos de pronosticar variables importantes para una compañía o para una parte de ella como son las ventas de la empresa, las horas de ausencia por empleado, los costos operativos, las tasa de interés y tipos de cambio del mercado, entre otros, más sin embargo, las variables macroeconómicas median en las decisiones que tome la empresa para su futuro. Las necesidades de pronosticar Los pronósticos se utilizan para acercarnos información futura y con ella elaborar un plan de acción, de ahí que las características de un pronóstico sean: Primera. Todas las situaciones en que se requiere un pronóstico, tratan con el futuro y el tiempo este directamente involucrado. As, debe pronosticarse para un punto específico en el tiempo y el cambio de ese punto generalmente altera el pronóstico. Segunda. Otro elemento siempre presente en situaciones de pronósticos es la incertidumbre. Si el administrador tuviera certeza sobre las circunstancias que existirán en un tiempo dado, la preparación de un pronóstico seria trivial. Tercera. El tercer elemento, presente en grado variable en todas las situaciones descritas es la confianza de la persona que hace el pronóstico sobre la información contenida en datos. Técnicas para el cálculo de pronósticos Cuando es difícil convertir en números las variables que intervienen en la determinación de la demanda futura. La mayoría es bajo costo y no requieren de equipo computacional para hacerse, aunque su planeación implica una gran inversión de tiempo por parte de los directivos. 19

20 1. Opiniones de los gerentes/ejecutivos: se basa en la opinión general de un grupo de directivos o gerentes de la empresa. 2. Técnica Delphi: un grupo de expertos responde, de manera anónima, a un cuestionario que pregunta sobre las proyecciones de ventas de la empresa. Un moderador lee en voz alta las respuestas y, entre todos, buscan consenso. 3. Información de los vendedores: consiste en recopilar las estimaciones realizadas por los vendedores (o distribuidores) acerca de las ventas esperadas en sus territorios, con el fin de suponer la tendencia y cambios futuros. 4. Análisis del ciclo de vida: se basa en la evaluación de las etapas de un producto o servicio para predecir su del producto demanda en el mercado. Esto es, desde la introducción, inicio y crecimiento, hasta las etapas de madurez y declinación. 5. Investigación de mercados: se propone recolectar datos de diversas maneras (entrevistas, cuestionarios) para probar hipótesis acerca del mercado. QUÉ TÉCNICA UTILIZAR? Para determinar que técnica de pronóstico, se deben considerar los siguientes puntos: 1. Definir la naturaleza del problema de pronóstico. 2. Explicar la naturaleza de los datos bajo investigación. 3. Describir las capacidades y limitaciones de las técnicas de pronóstico potencialmente útiles. 4. Desarrollar algunos criterios predeterminados sobre los cuales se pueda tomar la decisión de la selección, como son algunas medidas de error. BASES DE PRONÓSTICO. Ingreso por venta. Costo de productos manufacturados. Horas de mano de obra directa Horas de maquinaria. Costos de los insumos. FUENTES DE PRONÓSTICO. Externas: Actividades generales de la economía o factores geopolíticos, que después se relacionan con las actividades empresariales. Internas: Estima cada producto de una empresa, para después hacer un pronóstico agregado de todas sus actividades. CLASIFICACION DE LOS METODOS DE PRONOSTICOS.SEGÚN EL TIEMPO: A Corto Plazo: alcance de un día a un año, sirve para funciones de control, como ajuste de la Tasa de producción, del empleo, del pronóstico de venta, etc. 20

21 A Mediano Plazo: con alcance de una estación a uno o dos años. Son usados para la planeación operativa, el flujo de caja, el programa de producción y las ventas. A Largo Plazo: con un alcance de dos a cinco años, esto se usa para ampliar plantas, producir nuevos productos, cambiar políticas, adoptar nuevas tecnologías. 21

22 Lección 2: MODELO DE REGRESIÓN LINEAL El análisis de regresión es una de las técnicas estadísticas la cual se utiliza en la investigación al relacionar entre dos o más variables, una de sus utilizaciones está en la construcción de modelos que permitan predecir el comportamiento de una variable Y (dependiente, respuesta) en función de una o más variables (independientes, predictivas) X. El comportamiento de estas variables suelen definirse de manera previa lo que nos remite a un modelo teórico, o bien, se tiene el caso de que no exista una relación establecida entre estas y sea necesario establecer una primera aproximación del comportamiento de las mismas. Lo anterior se puede lograr usando una herramienta gráfica denominada diagrama de dispersión lo que nos conduciría a desarrollar un modelo empírico de la relación que mantienen las variables en estudio. Ventajas Es objetivo, solo depende de los resultados experimentales. Es reproducible, proporciona la misma ecuación no importa de quien realice el análisis. Proporciona una estimación probabilística de la ecuación que representa a unos datos experimentales. Proporciona intervalos pequeños de error. Restricciones Solo sirve para ajustar modelos lineales Requiere tener al menos diez mediciones bajo las mismas circunstancias experimentales. Se requiere de algún equipo de cálculo, de lo contrario, es muy engorroso el procesamiento de la información. Establece la relación temporal para la variable de pronóstico, implica una relación causaefecto. La ecuación general es: Y=α + βx Y = Variable dependiente = La altura de la recta. 22

23 β = La pendiente de la recta. x = Variable independiente. METODOS DE LOS MÍNIMOS CUADRADOS. Para calcular α y β: α = altura de la línea recta. β = pendiente de la recta. Y = variable dependiente. X = variable independiente. x = promedio de los valores X. y = promedio de los valores Y. n = número de observaciones. 23

24 Ejemplo Encontrar la línea recta del mínimo cuadrado. 24

25 EJEMPLO: La demanda de un artículo en los últimos 4 años se muestra a continuación: Demanda(unidades) Años Con esta información se pide pronosticar la demanda para el año 2010 y 2011 utilizando regresión lineal. Solución: Es necesario hallar la ecuación de regresión, donde x representa el tiempo y Y la demanda en unidades del artículo. Procedemos a hallar. teniendo en cuenta las ecuaciones planteadas anteriormente. Años X Demanda(y) X.Y X TOTALES = =2,5; = =7,5,,, = =0,8, =5,5 ; 5 0,8 Esta sería la ecuación de regresión, ahora para hallar la demanda del año 2010 reemplazamos a x por 5, ya que sería el valor que le correspondería en la tabla, pues el 2009 es 4, así el 2011 seria 6. Reemplazando obtendríamos: 5 0,85 9!"!#$; 5 0,86 9,8 10!"!#$. Entonces la demanda proyectada para el 2010 sería de 9 unidades y de 10 unidades para el

26 TALLER DE APLICACIÓN UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Solucione los siguientes ejercicios: 1. La demanda de un artículo en unidades en los últimos 5 años se describe a continuación: Utilice la técnica de regresión lineal para estimar el número de unidades que se proyectan de demanda para el año El número de estudiantes matriculados en los últimos 4 años en una institución de educación básica secundaria se describe a continuación: Mediante regresión lineal pronostique el número de estudiantes que se matricularan en el año

27 Lección 3: MODELO DE PROMEDIO MÓVIL El Promedio Móvil o PM es el indicador más utilizado en análisis técnico, ya que es uno de los indicadores experimentados más antiguos que existen. La utilización de un promedio móvil muestra la dirección y la duración de una tendencia; el propósito de un promedio móvil es el de ilustrar la tendencia, de una manera más suavizada. Debido al hecho que el promedio móvil es uno de los indicadores más versátiles y de mayor uso dentro de todos los indicadores, es la base del diseño de la mayoría de sistemas y estrategias utilizados hoy en día. Un promedio móvil simple o aritmético es calculado como la suma de un número predeterminado de precios por un cierto número de períodos de tiempo, dividido por el número de períodos de tiempo. El resultado es el precio promedio en dicho período de tiempo. Los promedios móviles simples emplean la misma ponderación para los precios. Es calculado usando la siguiente fórmula: Promedio Móvil Simple = SUMA (precios de cierre) / n, donde n es el número de períodos. Un ejemplo de promedio móvil es el precio promedio del mercado en cierto período de tiempo. Se describen algunas de las propiedades más comunes de los promedios móviles: El promedio móvil es calculado con cierto período de tiempo predefinido. Mientras más corto el período, mayor la probabilidad de una señal falsa. Mientras más largo el período, menor es la sensibilidad del promedio móvil. Es decir, más certera pero existirán menos señales. Como su mismo nombre lo implica, un promedio móvil es un promedio de un cuerpo cambiante de data. Por ejemplo, un promedio móvil de 50 períodos, utilizado al cierre, es constituido por la sumatoria de los precios de cierre de los últimos 50 períodos, dividido por

28 Se le designa promedio MÓVIL, por que únicamente los últimos períodos son los evaluados, es decir, son los que están siendo utilizados para calcular los resultados. Y de esa manera, los datos siendo evaluados se mueven hacia adelante con cada día (o período) que avanza. El análisis de promedios móviles puede ser realizado a cualquiera de los siguientes diferentes tipos de precio: Precio de Apertura: El análisis del período se hace en base el precio de apertura de cada cuerpo. Precio de Cierre: El análisis del período se hace en base el precio de cierre de cada cuerpo. Precio más Alto: El análisis del período se hace en base el precio más alto de cada cuerpo. Precio más Bajo: El análisis del período se hace en base el precio más bajo de cada cuerpo. Precio Medio: El análisis del período se hace en base el precio medio de cada cuerpo. Precio Medio = (Precio Alto + Precio Bajo) / 2 Precio Típico: El precio típico del período es calculado de la siguiente forma: Precio Típico = (Precio Alto + Precio Bajo + Precio Cierre) / 3 Precio Ponderado: El precio ponderado del período es calculado de la siguiente forma: Precio Ponderado = (Precio Alto + Precio Bajo + Precio Cierre + Precio Cierre) / 4 Tipos de Promedios Móviles Promedio Móvil Simple (SMA): El Promedio Móvil Simple es sin duda el promedio móvil más utilizado hoy en día. El Promedio Móvil Simple es a veces llamado un promedio móvil aritmético y básicamente es un precio promedio a través de un período de tiempo. Se calcula sumando los precios de cierre del par analizado durante cierto período de tiempo y luego se divide dentro del mismo número de períodos. Por ejemplo, el Promedio Móvil de los últimos 10 días del precio de cierre, dividido dentro de 10. Debido al hecho que el Promedio Móvil Simple da el mismo peso a cada período de precio siendo evaluado, mientras más largo sea el período de tiempo evaluado, mayor será la suavización de los datos más recientes. 28

29 Promedio Móvil Exponencial (EMA): El indicador de Promedio Móvil Exponencial reacciona más rápidamente a cambios de precios recientes que el Promedio Móvil Simple debido al hecho que suma los precios de cierre del período actual al período anterior, dando así más peso a los últimos períodos de precio. El período es utilizado para determinar el peso relativo que debería ser asignado a períodos previos. La fórmula es utilizada para determinar el porcentaje. Promedio Móvil Suavizado (SMMA): Debido a que el indicador del Promedio Móvil Suavizado, suaviza el promedio móvil por medio de la asignación de mismos pesos a precios pasados que a precios recientes, es recomendable utilizar el SMMA con períodos más largos de tiempo para mejores resultados Promedio Móvil Ponderado Lineal (LWMA) Un Promedio Móvil Ponderado se calcula a través de la multiplicación de de cada período de tiempo anterior por un peso. El peso está basado en el número de días del promedio móvil. Un Promedio Móvil Ponderado Lineal, da más peso a información más reciente que a datos más antiguos. El hecho de que es medido linealmente significa que el dato más antiguo recibe un valor de 1, luego el dato que le sigue, un valor de 2, luego el dato que le sigue un valor de 3 y así sucesivamente, hasta que el último dato recibe un peso equivalente al período. Así que en un LWMA de 25, el peso del primer día es 1, mientras que el peso del día más reciente es de 25. Esto da 25 veces más peso al precio de hoy que al de hace 25 días. Consejos para Operar los promedios Móviles Recuerde de SIEMPRE confirmar sus puntos de entrada y salida con otros indicadores cuando utiliza cualquiera de las estrategias anteriormente mencionadas con promedios 29

30 móviles. Estos otros indicadores pueden ser, pero no se limitan a: MACD, Momentum, RSI, Stochastics & Precio ROC. Las señales falsas pueden ser evitadas al utilizar períodos más largos de tiempo. Sin embargo, a pesar de que esto hará que se generen menos señales, las señales brindadas serán más certeras y exactas. Cuando inserte promedios móviles en sus gráficas, utilice períodos comúnmente usados por la mayoría de inversionistas de Forex. Estos períodos pueden ser: 10, 50, 100 & 200 Algunos promedios móviles comúnmente utilizados como el EMA 200, también son utilizados como niveles de soporte o resistencia. Así que cuando llegue a este nivel específico, esté atento para observar posibles retracciones de precios. La suposición fundamental para esta técnica es que la serie de tiempo es estable, en el sentido de que sus datos se generan mediante el siguiente proceso constante: yt= b+et donde b es un parámetro constante desconocido estimado a partir de los datos históricos. Se supone que el error aleatorio et tiene un valor esperado cero y una varianza constante. Además, los datos para los diferentes periodos no están correlacionados. La técnica del promedio móvil supone que las n observaciones más recientes son igualmente importantes en la estimación del parámetro b. Así, en un periodo actual t, si los datos para los n periodos más recientes son yt-n+1, yt-n+2,...e yt, entonces el valor estimado para el periodo t+1 se calcula como yt+1 = (yt-n+1+ yt-n yt)/n No hay una regla exacta para seleccionar la base del promedio móvil, n. Si las variaciones en la variable permanecen razonablemente constantes en el tiempo, se recomienda una n grande. De otra forma, se aconseja un valor de n pequeño si la variable muestra patrones cambiantes. En la práctica, el valor de n fluctúa entre 2 y

31 Ejemplo. La demanda (en número de unidades) de un artículo de inventario durante los pasados 24 meses se resume en la tabla. Utilice la técnica del promedio móvil para pronosticar la demanda del siguiente mes (t= 25) TABLA Mes, t Demanda, yt Mes, t Demanda, yt Si utilizamos n = 3, la demanda estimada para el siguiente mes (t = 25) será igual al promedio de las demandas para los meses 22 al 24, es decir, )** =68. EJERCICIOS DE APLICACIÓN Solucione los siguientes ejercicios: 1. La demanda de un artículo en unidades en los últimos 5 años se describe a continuación: Utilice la técnica del promedio móvil con k= 3 para estimar el número de unidades que se proyectan de demanda para el año 2009 y El número de estudiantes matriculados en los últimos 4 años en una institución de educación básica secundaria se describe a continuación: 31

32 Mediante promedio móvil con k= 4, pronostique el número de estudiantes que se matricularan en el año 2010 y

33 Lección 4: SUAVIZACIÓN EXPONENCIAL El método de suavización exponencial es un método de promedio móvil ponderado muy refinado que permite calcular el promedio de una serie de tiempo, asignando a las demandas recientes mayor ponderación que a las demandas anteriores. Es el método de pronóstico formal que se usa más a menudo, por su simplicidad y por la reducida cantidad de datos que requiere. A diferencia del método de promedio móvil ponderado, que requiere n periodos de demanda pretérita y n ponderaciones, la suavización exponencial requiere solamente tres tipos de datos: el pronóstico del último periodo, la demanda de ese periodo y un parámetro suavizador, alfa, cuyo valor fluctúa entre 0 y 1.0. Para elaborar un pronóstico con suavización exponencial, será suficiente que calculemos un promedio ponderado de la demanda más reciente y el pronóstico calculado para el último periodo. En la suavización exponencial se asignan pesos a los datos pasados tal que los pesos disminuyen al hacerse los datos más antiguos, esto es que en un proceso cambiante, esto es que los datos recientes son más validos que los datos antiguos. Este método solo necesita el pronóstico más reciente, una constante de suavización (es un valor arbitrario entre 0 y 1) y el último dato real, y así se elimina la necesidad de almacenar grandes cantidades de datos pasados. La suavización exponencial requiere un valor de inicio. Si se tienen datos disponibles se puede emplear un promedio sencillo para iniciar el proceso; si los datos no son seguros se puede hacer una predicción subjetiva. La ecuación correspondiente a este pronóstico es: Ft+1= (demanda para este periodo) + (1- ) (pronóstico calculado para el último periodo) Ft+1= Dt + (1- )Ft 33

34 La constante de suavización a es un número entre 0 y 1 que entra multiplicando en cada pronóstico, pero cuya influencia declina exponencialmente al volverse antiguos los datos. Una a baja de más ponderación a los datos históricos. Una a de 1 refleja una ajuste total a la demanda reciente, y los pronósticos serán las demandas reales de los periodos anteriores. La selección depende de las características de la demanda. Los valores altos de a son más sensibles a las fluctuaciones en la demanda. Los valores bajos de a son más apropiados para demandas relativamente estables (sin tendencia o ciclicidad), pero con una gran cantidad de variación aleatoria. La suavización exponencial simple es un promedio suavizado centrado en el periodo presente. No se puede extrapolar para efectos de tendencia, por la que ningún valor de a compensará completamente la tendencia en los datos. Los valores ordinarios de a varían entre 0.01 y Los valores bajos de a disminuyen efectivamente la variación aleatoria (ruido - dispersión). Los valores altos son más sensibles a cambios en la demanda (introducciones de nuevos productos y error buscando cuál valor reduce el error del pronóstico. Esto puede hacerse fácilmente modelando el pronóstico en un programa de cómputo, tratando con diferentes valores de a. Un valor de a que proporcione aproximadamente un grado equivalente de suavización tanto como un promedio móvil de un periodo es a =2 / (n + 1) 34

35 Esta forma de la ecuación muestra que el pronóstico para el periodo siguiente es igual al pronóstico del periodo actual más una proporción del error del pronóstico correspondiente al mismo periodo actual. Para poner en marcha la suavización exponencial se requiere un pronóstico inicial. Hay dos formas de realizar este pronóstico inicial: Usar la demanda del último periodo, o bien, se dispone de datos históricos, calcular el promedio de varios periodos recientes de demanda. El efecto de la estimación inicial del promedio sobre las estimaciones sucesivas del mismo disminuye a lo largo del tiempo porque, con la suavización exponencial, las ponderaciones asignadas a las demandas históricas sucesivas, que se utilizan para calcular el promedio, disminuyen exponencialmente. Ejemplo: Una empresa usa suavización exponencial simple con a = 0.1 para pronosticar la demanda. El pronóstico para la semana de octubre 1 fue de 500 unidades, mientras que la demanda real fue de 450 unidades. a) pronosticar la demanda de la semana de Octubre 8 b) Supóngase que demanda real durante la semana de octubre 8 fue de 505 unidades. Pronostique la demanda de la semana de octubre 15. Continúese pronosticando hasta noviembre 12 suponiendo que las demandas subsecuentes fueron realmente 516, 488, 467, 554 y 510. Solución a) Pronosticar la demanda de la semana de Octubre 8 Ft = Ft-1 + a (At-1 - Ft-1) Ft = ( ) Ft = 495 unidades b) Arreglando el procedimiento en forma tabular Valor a =

36 Semana Demanda UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Pronóstico Error del Factor Corrección Pronostico real anterior pronóstico suavizado At-1 Ft-1 At-1 - Ft- 1 a a (At-1 - Ft-Ft = Ft-1 + a 1) (At-1 - Ft-1) Lo idóneo y deseable es comparar con otros niveles de a y graficar para poder hacer un análisis Valor a = 0.3 Semana Demanda Pronóstico Error del Factor Corrección Pronostico real anterior pronóstico suavizado At-1 Ft-1 At-1 - Ft- 1 a a (At-1 - Ft-Ft = Ft-1 + a 1) (At-1 - Ft-1) 0ct Nov

37 Valor a = 0.6 Semana Demanda Pronóstico Error del Factor Corrección Pronostico real anterior pronóstico suavizado At-1 Ft-1 At-1 - Ft- 1 a a (At-1 - Ft-Ft = Ft-1 + a 1) (At-1 - Ft-1) 0ct Nov Monks Joseph G. Administración de operaciones, serie Schaum., 1 a edición, México D.F., Mc. Graw Hill., p.p ,

38 EJERCICIOS DE APLICACIÓN 1. Karl s Copiers vende y repara máquinas de fotocopiado. El gerente necesita pronósticos semanales de las solicitudes de servicios, a fin de poder programar las actividades de su personal de servicio. El pronóstico correspondiente a la semana del 3 de julio fue de 23 llamadas para servicio. El gerente aplica la suavización exponencial con = Pronostique usted el número de llamadas para servicio correspondientes a la semana del 7 de agosto, suponiendo que ésta sea la semana próxima. 2. Los siguientes datos corresponden a las calculadoras vendidas (expresadas en unidades) en una tienda de electrónica durante las últimas 5 semanas. Aplique la suavización exponencial con correspondientes a las semanas 3 a 6. = 0.2, para pronosticar las ventas 38

39 Lección 5: ERROR DEL PRONÓSTICO MEDICIONES DE RENDIMIENTO PARA EVALUAR MODELOS DE PRONÓSTICO. Error Pronóstico: Habitualmente en los casos para proyectar un buen pronóstico se debe contar con excelentes instrumentos, metodologías y experiencia; ya que el mercado actual es muy cambiante, dinámico y en muchas ocasiones tiende a tener muchos componentes aleatorios, lo que conlleva a que pronosticar sea una labor compleja. Por tal motivo cantidades de empresas de hoy en día, han creado puestos y departamentos dedicados a pronosticar la demanda. Debido a que un pronóstico es una estimación se debe tener una técnica de desempeño de esté, ya que esta técnica ayudaría a determinar cuál es el mejor método de pronósticos en el caso que se quiera evaluar varios, y para revisar su desempeño en el tiempo en búsqueda de mejorarlo. Es importante utilizar una técnica de estimación del desempeño (estimación del error) común, y no utilizar medidas propias, ya que en general las medidas propias hacen que se pierda objetividad en el análisis. Hay algo muy importante que tiene que tener las medidas del desempeño en los pronósticos, que tanto midan cuando el pronóstico fue mayor que el valor real y viceversa, miremos los errores comunes en las empresas cuanto hacen la estimación del error de pronóstico de ventas: Solo cuentan el error cuando el pronóstico es mayor a la venta real, ya que lo que les importa a ellos es la venta perdida. Solo cuentan el error cuando el pronóstico es menor a la venta real, debido a que lo importante es no tener mucho inventario. No se cuenta la magnitud de la diferencia si no que se cuenta el número de veces que el pronóstico estuvo por encima y debajo de la venta real. Estos errores y muchos mas no miden correctamente el desempeño del pronóstico, y en muchos casos dan la sensación de que el pronóstico está bien, mientras por el contrario en la realidad no lo está. 39

40 La cantidad por la cual la demanda real difiere de la demanda pronosticada. Existen tres mediciones de funcionamiento para evaluar un modelo de pronóstico en el que Dt es la demanda real en el periodo t y Ft, es la demanda pronosticada en el periodo t, encontramos: RMSE: Error medio cuadrado MAE: Error medio absoluto MAPE: Error medio porcentual EJEMPLO. Se ha desarrollado un modelo de pronóstico para predecir las ventas mensuales de un modelo particular de carro basándose en los siguientes datos de los 6 meses anteriores, donde hallaremos error de pronóstico, error medio cuadrado (RMSE), error medio absoluto (MAE), error medio porcentual(mape). 40

41 Como las ventas pronosticadas no son iguales que las ventas reales como podemos calcular el error de pronóstico: Los errores de pronóstico (+) indican que la demanda real excede el pronóstico y los errores (-) significan que la demanda está por debajo del pronóstico. Ahora hallaremos RMSE y tenemos: 41

42 RMSE = 72/6 = 3,46 MAE = 18/6 = 3 MAPE = 28/6 = 4,66 Autoevaluación TALLER. 1. En la Universidad de Tunja se escogieron 10 muestras de hombres al azar y se les pregunto la estatura (x) y el número de calzado (y), arrojando los siguientes datos: Halle la ecuación de la línea de regresión lineal (y). Cuando x: 1,75 42

43 2. Pronosticar las ventas diarias del almacén de zapatos Bucaramanga basándose en los 11 meses anteriores donde deberá hallar: a. Error pronostico b. Error medio cuadrado (RMSE) c. Error medio absoluto (MAE) d. Error medio porcentual (MAPE) 43

44 AREA: ESTADÍSTICA CURSO: Métodos probabilísticos Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería CIENCIAS BÁSICAS UNIDAD: Técnicas de pronóstico y teoría de inventarios CAPÍTULO: Técnicas de pronóstico LECCIÓN: Modelo de Regresión Lineal NUMERO DE LA PRÁCTICA 1 NOMBRE DE LA PRÁCTICA Regresión lineal NOMBRE DEL SOFTWARE WinQsb Libre: x Licenciado: Aspectos Teóricos: El término regresión se utilizó por primera vez en el estudio de variables antropométricas: al comparar la estatura de padres e hijos, resultó que los hijos cuyos padres tenían una estatura muy superior al valor medio tendían a igualarse a éste, mientras que aquellos cuyos padres eran muy bajos tendían a reducir su diferencia respecto a la estatura media; es decir, "regresaban" al promedio. 4 La constatación empírica de esta propiedad se vio reforzada más tarde con la justificación teórica de ese fenómeno. El término lineal se emplea para distinguirlo del resto de técnicas de regresión, que emplean modelos basados en cualquier clase de función matemática. Los modelos lineales son una explicación simplificada de la realidad, mucho más ágil y con un soporte teórico por parte de la matemática y la estadística mucho más extenso La idea es proyectar una variable a través del tiempo, teniendo como referencia los datos históricos de una variable, por ejemplo la demanda de un artículo en los últimos años y a 44

45 partir de estos datos pronosticar mediante una línea de regresión el valor aproximado de la demanda en el futuro, generalmente es válido para unos cuantos períodos. Ejemplo 1: Teniendo en cuenta los datos históricos de la demanda de un artículo en los últimos 5 años, realice el pronóstico de la demanda para el año 2011.Utilice el winqsb. AÑOS DEMANDA(MILES DE UNIDADES) Solución: Utilice el modulo del winqsb titulado: forecasting and linear regression. Luego seleccione file: 45

46 Nos dará la opción de elegir new problem, para introducir los datos de un nuevo ejercicio luego nos aparece el siguiente pantallazo, en donde vamos a darle un título al problema y en problema type marcamos time series forecasting, en time unit colocamos días, meses o años según los datos del problema, para nuestro caso serán años. En number of time units colocamos el número de periodos de tiempo que tenemos, esto corresponde a los datos históricos que se tienen para hacer el pronóstico (5 en nuestro caso). 46

47 Le damos ok y obtenemos el siguiente cuadro, en donde se deben registrar los datos del ejercicio: Luego seleccionamos solve and analyze, y obtenemos el siguiente cuadro: 47

48 Seleccionamos como indica la figura y se obtiene el siguiente cuadro de resultados: 48

49 Los valores que aparecen en los años 6 y 7 son los valores proyectados para la demanda, que en este caso sería de 8,4 es decir 8400 unidades para el año 2010 y 2011.La demás información corresponde a datos estadísticos de los cálculos efectuados. Podemos también realizar la grafica correspondiente a datos reales y proyectados, para nuestro ejercicio nos quedaría así:(utilizando la ventana indicada con la flecha.) EJERCICIO 1. Halle el pronóstico de la demanda para el mes de febrero y marzo de un artículo que en los últimos meses registro las siguientes ventas en millones de pesos: Meses agosto septiembr octubr noviembr diciembr enero e e e e Ventas(millones de pesos) Utilice el Winqsb como se mostro en el ejemplo, grafique los datos originales y los de tendencia. 49

50 2. El número de estudiantes que se matricularon en una institución educativa de bachillerato en los últimos cuatro años se relacionan a continuación: años Estudiantes matriculados Con estos datos halle el pronóstico de estudiantes que se matricularían para el año

51 INTRODUCCIÓN UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD CAPITULO 2: TEORÍA DE INVENTARIOS Los modelos de inventarios tienen mucha importancia en el ámbito laboral de cualquier empresa o negocio en el cual se necesite tener información completa sobre los diferentes materiales o insumos que haya en existencia o que tengan que ser incluidos en la lista de pedidos que deben ejecutarse temporalmente de acuerdo con las necesidades de producción de la empresa o según el comportamiento de la demanda. Existen diferentes modelos de inventarios, los cuales se aplican en relación con los requerimientos del negocio en el cual van a ser empleados y se convierten en una base para la toma de decisiones por parte de los gerentes o encargados de producción que son los que están pendientes de que no haya faltantes o sobrantes en la producción, de modo que se generen el denominado logro que no es otra cosa que poseer un stock de mercancías que no se mueven o no producen ninguna ganancia. OBJETIVOS Conocer algunos de los más efectivos métodos para la toma de decisiones en cuanto al manejo de inventarios y sus métodos de control. Determinar cuál es el modelo de inventarios más adecuado de acuerdo con la empresa en la cual se vaya a implementar, de modo que se tenga una certeza de cuáles son los artículos que se van a necesitar y en qué medida debe realizarse el pedido. CONCEPTOS GENERALES DEFINICION Son los artículos a la mano que un cliente puede comprar en un ambiente de fabricación, los inventarios son las materias primas para producir bienes terminados. La madera, clavos, barniz y otros materiales necesarios para construir un librero son los artículos de inventario, el medio de producción es el cliente. Son técnicas usadas para ayudar a los gerentes a determinar cuándo deben ordenarse. 51

52 Consideremos las ventajas de tener grandes inventarios 52

53 Lección 6: ADMINISTRACION DE INVENTARIOS La administración de un inventario es un punto determinante en el manejo estratégico de toda organización, tanto de prestación de servicios como de producción de bienes. Las tareas correspondientes a la administración de un inventario se relacionan con la determinación de los métodos de registro, la determinación de los puntos de rotación, las formas de clasificación y el modelo de reinventario determinado por los métodos de control (el cual determina las cantidades a ordenar o producir, según sea el caso). Para evitar escasez. Cuando se conoce la demanda futura de un artículo y se puede confiar en las entregas puntuales de un proveedor, siempre puede colocar pedidos de tal forma que se satisfaga toda la demanda sin necesidad de un inventario. Para aprovechar las economías de escala. Al solicitar grandes cantidades un negocio puede obtener su suministros a un costo inferior, así mismo el negocio colocaría menos pedidos, lo que ahorraría esfuerzos y costos administrativos. Mantener un flujo de trabajo continuo en un medio de producción de múltiples etapas. Cada una de estas razones argumenta a favor de tener grandes inventarios a la mano. Dependiendo del tipo de empresa el inventario se puede conseguir de 3 diferentes formas, de igual manera como otras solo hacen uso de una de las formas; por tal motivo es relevante hacer conocer las formas a las que se hace referencia: 1. Inventario de materia prima, se considera materia prima a todos aquellos productos que van a sufrir una transformación para poder estar disponibles para su venta; la importancia radica en que debe haber existencia dentro de la empresa, ya que lo contrario acarrearía perdidas. 2. Inventario de productos en proceso, son los productos a los que todavía le quedan pendientes procesos por consiguiente no están disponible para la venta. 3. Inventario de producto terminado, son los productos que han completado el proceso de producción y ya se encuentran disponible para la venta. 53

54 De igual manera en las empresas donde no existe un proceso de manufactura, sino que se encarga de servicios (compra y venta) artículos, inmuebles, productos, se le define el Inventario como de Mercancías. La gran cantidad de dinero que manejan las empresas las tienen invertidas en inventarios que consisten en lo siguiente: a. El resultado de la disminución de las ventas como consecuencia de la recesión económica de los diferentes países. b. Se hace necesario mantener un gran inventario para poder ganar tiempo en la producción y entrega, teniendo en cuenta que las ventas y la producción no son constantes todo el tiempo. c. El Departamento de ventas debe tener siempre a su disposición un alto inventario de productos terminados, ya que cuando un cliente solicite un producto se le provee de manera inmediata. d. Reducir costos de inversión que es directamente proporcional a un gran lote de inventario, ya que se garantiza un menor costo, debido al volumen de compra. Aspectos a tener en cuenta en la Administración de Inventario El objeto de la Administración de Inventario se sustenta en dos aspectos: El financiar otros proyectos debido a la destinación de recursos por que se ha reducido la inversión en inventarios Prever que las operaciones de producción y ventas funcionaran sin restricciones previa planeación de un inventario suficiente que pueda cubrir la demanda existente. CARACTERÍSTICAS DE LOS MODELOS DE INVENTARIOS Son las técnicas utilizadas para determinar cuál de estas características tiene su modelo para poder aplicar el paquete para realizar el análisis correcto. a. Demanda Dependiente: dos o más artículos en los que la demanda de un artículo determinado afecta la demanda de uno o más de los otros artículos. b. Demanda Independiente: dos o más artículos en los que la demanda de un artículo no afecta la demanda cualquiera de otros artículos. c. Demanda Determinística Contra Probabilística: Existen dos categorías: Demanda Determinística: es la demanda de un artículo que se conoce con certeza. Ejemplo: un proceso de elaboración de un libro, una máquina inserta las 100 hojas por segundo aquí las hojas serían artículos o materias en inventario, la maquina es el cliente y la demanda Determinísticas son las 100 hojas por segundo. 54

55 Demanda Probabilística: es la demanda de un artículo que está sujeta a la cantidad significativa de incertidumbre y variabilidad. Ejemplo: en un hospital usted no sabe cuántos y que tipos de pacientes tenga la semana entrante, lo que ocasiona una demanda incierta de suministros médicos. d. Déficit o Faltantes: una circunstancia en la que el inventario disponible es insuficiente para satisfacer la demanda. e. Tiempos Líderes: el tiempo entre la colocación de periodo de bienes y la llegada de estos bienes enviados por el proveedor. f. Descuentos Cuantitativos: cuando los inventarios son reabastecidos por proveedores externos, la cantidad pagada por artículo puede depender del tamaño de ese pedido. g. Políticas de Pedidos: es un enfoque para determinar cómo y cuándo reabastecer los inventarios. CARACTERÍSTICAS CLAVES: Pedido de artículos en intervalos de tiempo fijos: La cantidad a ordenar está determinada por el nivel del inventario en el momento en el que se coloca el pedido. La cantidad pedida cada vez varía. Ejemplo: considere el reabastecimiento de leche en una tienda de abarrotes. Cada martes el gerente de lácteos pide la cantidad, y la cantidad depende de cuantos galones hay en el estante cuando coloca el pedido. Esta política también se denomina revisión periódica pues requiere revisara el nivel de inventario en puntos fijos de tiempo para determinar cuánto ordenar. Pedido de un número fijo de artículos cuando el inventario a la mano llega a un cierto nivel previamente especificado, llamado el punto de nuevos pedidos: En este caso, la cantidad pedida siempre es la misma, pero el tiempo entre los pedidos puede variar. Ejemplo: Un gerente de bar puede reordenar cerveza cuando el suministro actual cae por menos de tres cajas. Este nivel puede alcanzarse en 4 semanas cuando el negocio va lento o en una semana cuando el negocio está activo, digamos durante la semana del súper tazón. Esta política también se denomina revisión continua, pues requiere una comprobación continua del inventario para determinar cuándo se alcanza el punto de nuevos pedidos. Revisión Periódica: es la política de ordenamiento que requiere revisar el nivel de inventarios en puntos fijos de tiempo para determinar cuándo ordenar sobre la base de inventarios a la mano en ese momento. Revisión Continua: es la política de ordenamiento que requiere revisar el inventario continuamente para determinar cuándo se alcanza el punto de nuevos pedidos. Punto de Nuevos Pedidos: nivel de inventarios en el cual debe colocarse el nuevo pedido. 55

56 Lección 7: MODELO DE INVENTARIOS EOQ MODELOS DE INVENTARIOS E.O.Q. Por qué las empresas almacenan inventario?. Existen varias razones para que una empresa mantenga productos terminados o insumos como inventario. El inventario permite enfrentar fluctuaciones de la demanda, evitar quiebres de stock, obtener economías de escala, permite una mayor flexibilidad productiva, se puede usar como un arma competitiva, etc. Entonces, si mantener inventarios tiene importantes beneficios asociados Por qué no llenamos nuestras bodegas de inventario?. Las respuestas son múltiples, pero todas mantienen una base común: Costos. Se afirma que mantener inventarios es un "mal necesario" dado los costos asociados a la gestión de inventarios. En este sentido podemos clasificar los costos de inventario en: 1. Costo de Órdenes: costo que se incurre cada vez que se emite una orden. 2. Costo de mantener Inventario: arriendo de bodegas, depreciación, costo de oportunidad, pérdidas, seguros, etc. 3. Costo de quiebre de stock: es más difícil de estimar y está asociado al costo de la venta pérdida (perder un cliente, deterioro de imagen, multas, etc). La Cantidad Económica de Pedido, provee modelos matemáticos que permite enfrentar de una forma sistemática la problemática de la gestión de inventarios. Estos modelos matemáticos básicamente se clasifican en 2 categorías y depende del comportamiento (basado en supuestos) respecto al comportamiento de la demanda. Están los modelos asociados a demanda constante (EOQ, POQ, EOQ con descuentos por volumen, etc) y los relacionados con demanda aleatoria (asociada a una función de probabilidad). En este sentido EOQ resulta ser el modelo matemático más sencillo, además, de ser usado como la base para la administración de inventarios en el que la demanda y el tiempo líder son determinísticos. No se permiten los déficits y el inventario se reemplaza por lotes al mismo tiempo, sus características principales se resumen a continuación. Características: 56

57 El inventario pertenece a uno y solo un artículo. El inventario se abastece por lotes. La demanda es Determinística, es decir se conocen cuantas se venden en un tiempo determinado. El tiempo guía L es determinístico y se conoce. Los déficit no están permitidos. El modelo considera los siguientes parámetros: D : Demanda. Unidades por año S : Costo de emitir una orden H : Costo asociado a mantener una unidad en inventario en un año Q : Cantidad a ordenar Componentes de Costos de un Sistema de Inventarios. El costo de pedidos u organización: (K) este es un costo fijo, independiente del número de unidades pedidas o producidas. se incurre es este costo cada vez que se coloca un pedido o que se echa a andar una máquina para una corrida de producción. El costo de compra: (C) cada unidad pedida incurre en un costo de compra, que es un costo directo por unidad. El costo de conservación: (H) este es un costo obtenido por cada artículo en inventario, un costo de conservación puede incluir lo siguiente: Costos de almacenamiento: compuestos por los gastos generales del almacén, seguro, requerimientos de manejo especial, robo, objetos rotos, etc. Costos de oportunidad del dinero: comprometido en inventario que de otra manera podría haberse usado o invertido. Los costos totales de almacenamiento y oportunidad que componen los costos de conservación se calculan como una fracción (i) del costo unitario C. H= (Tasa de transferencia)*(costo de la unidad) H = i * C Ejemplo: Para el Mouse valuado en $20000 con tasa de transferencia de 0.11, el costo de conservación por año por cada unidad es: H = i * C H = 0.11 *

58 H = $2200 Tasa de Transferencia: (i) es la suma de las fracciones usadas en el cálculo de los costos de almacenamiento y oportunidad. El costo de Déficit: (B) es el costo de no satisfacer la demanda, es decir el costo de que se acabe un artículo. Recuerde que cuando no se puede satisfacer la demanda la venta se pierde. TABLA DE RESUMEN D = demanda por pedido L= El tiempo para recibir un pedido I= Tasa de transferencia por periodo, está dada siempre en % K= El costo fijo de colocar un pedido. C= El costo de compra de pedir cada unidad. H = (I * C) El costo de conservación por unidad por periodo. Formulas del Modelo E.O.Q. D - demanda por período. L - el tiempo guía para recibir un pedido. L = Q*/D i - tasa de transferencia por pedido. K - costo fijo de un pedido. C - costo de compra (costo por unidad). H - costo de conservación (H = I x C). Q - número de unidades. Q* - cantidad optima de pedido. Q/2- inventario promedio. CPA. Costo de pedido anual Cp = K x (D/Q). Cc. Costo por compra anual Cc = C x D. Costo de conservación anual Ch= (Q/2) x (H). Ct.Costo anual total Cta = (Cp) + (Cc) + (CH). Número de pedidos NP = D/Q*. Punto de nuevos pedidos (R) R = D x L. Para un mejor entendimiento se presenta el siguiente gráfico. 58

59 La altura de cada triángulo representa el tamaño óptimo de pedido que minimiza la función de costos totales. La base del triángulo es el tiempo que pasa desde que se recibe la orden hasta que se termina el lote (este tiempo se conoce como el tiempo de ciclo). Adicionalmente se puede identificar el punto de reorden (ROP = d * TE) que es un nivel crítico de inventario de modo que cada vez que el inventario llegue a ese nivel se hace un pedido de Q* unidades. Dado que existe un tiempo de espera (conocido) desde que se emite la orden hasta que se dispone del lote, una vez que se termina el inventario se dispone inmediatamente del nuevo lote y de esta forma no existe quiebre de stock. EJEMPLOS 1. El hospital de Neiva da servicio a una pequeña comunidad. Un suministro usado con frecuencia es la película de rayos x, que se pide a un proveedor fuera de la ciudad. Como gerente de suministros, debe determinar cómo y cuándo hacer pedidos para asegurar que al hospital nunca se le termine este artículo crítico, y al mismo tiempo, mantener el costo total tan bajo como sea posible. Para comprender como la cantidad de pedido (Q) impacta al nivel del inventario con el tiempo, supongamos que ordenamos lotes de: Q = 4500 películas en existencia. Y el proveedor se ha comprometido a satisfacer pedidos en 1 semana (es decir el tiempo guía es L = 1 semana). El departamento de contabilidad del hospital ha proporcionado los siguientes valores: 59

60 Un costo de pedidos fijo de $10000 para cubrir los costos de colocar cada pedido, pagar los cargos de entrega, etc. Un costo de compra de $5000 por cada película sin descuento de cantidad. Una tasa de transferencia de 30% por año (es decir, i=0.0) para reflejar el costo de almacenar la película en un área especial, así como el costo de oportunidad del dinero invertido en el inventario ocioso. Solución Demanda anual D= (1500 películas*12 meses)= películas Tiempo guía L= 1 semana= 1/52 de un año Tasa de transferencia anual de i= 0.30% Costo de pedidos K= $10000 por pedido Costo de pedidos C= $5000 por película Costo de conservación anual H= i*c= 0.30*5000= $1500 por película al año. CTA = costo de pedidos anual + costo compra anual + costo conservación A. COSTO DE PEDIDOS ANUAL: K * D / Q = 10000*(18000/4500)= COSTO DE COMPRA ANUAL: C * D = 5000*18000= COSTO DE CONSERVACION ANUAL: (Q/2)*H o (Q/2)*(I * C) =(Q/2)*(I * C)=2250*(0.30*5000)= Ahora remplazamos en la formula general: CTA = costo de pedidos anual + costo compra anual + costo conservación A. CTA = CTA = Ahora hallamos Q* Q*= 2D*K/H = 2D*K/I*C Q*= 2D*K/(i * C) Q*= 2*18000*10000/(0.30*5000) Q*=489, NUMERO DE PEDIDOS: D/Q*=18000*490 = 36,7 37 pedidos TIEMPO: L = Q*/D = 490/18000 =

61 NIVEL DE PEDIDOS: UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD R = D * L =18000*0.027 = Almacenes Olímpica compra aproximadamente televisores en el curso del año a un costo de $30 cada uno. Cada pedido incurre en un costo fijo de 85 y llega una semana después de haber hecho el pedido. Suponiendo una tasa de transferencia anual de o.15, calcule: La cantidad de pedidos óptimos, el punto de nuevos pedidos y el costo anual. Solución. Lo que se tiene: D = H = I x C = 0,15(30) K = 85 i = 0,15 C = 30= 4.5 =614,6362 R = D x L Q = (D/2 x H) R= (1/52) Q = /2(4.5) R = 192,3076 Q = CTA = costo de pedido anual + costo compra anual + costo conservación anual K(D/Q) + C x D + (Q/2) x H 85(10.000/22.500) + 30(10.000) + 614,6363/2) x 4,5 CTA = ,35 3. Un almacén de venta de ropa para un suministro frecuente de jeans pide a un proveedor fuera de la ciudad, el gerente debe asegurar que estas nunca se terminen y que además se mantenga el costo mínimo posible. Teniendo en cuenta: La demanda es de 200 jeans por mes, El proveedor tarda una semana en entregar la mercancía El costo de pedido fijo es de $ Un costo de compra de $ Una tasa de transferencia del 20% por año donde Q=1000 D = 200 I = 1 K = C = L = 0.20 Q = 1000 CPA = Kx(D/Q)=50.000(200/1000)= x 0,2= Costo de compra anual= C x D = x 200 =

62 Costo de conservación=q/2(i x C)=1000/2(0,2 x )= Número promedio de pedidos=d/q=200/1000=0.2 SOLUCIONE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS 1. Una compañía comercializadora está interesada en reducir el costo de su inventario determinando el número óptimo de su producto que debe solicitar en cada orden. Su demanda anual es de 500 unidades, el costo de ordenar o preparar es de $12 por orden y el costo de mantener por unidad por año es de $2. La compañía trabaja 280 días al año. Halle: a. Número óptimo de unidades por orden. b. Número de órdenes por año. c. Tiempo esperado entre órdenes. d. Costo total anual del inventario. (costo por unidad $80). 2. En cada uno de los siguientes casos, determine la cantidad óptima de pedido y el costo diario correspondiente. a. k= $100, h= $0.05, D= 30 unidades diarias. b. k= $50, h= $0.05, D= 30 unidades diarias. c. k= $100, h= $0.01, D= 40 unidades diarias. d. k= $100, h= $0.04 D= 20unidades diarias. 3. Mcburguer pide carne molida al comenzar cada semana para cubrir la demanda semanal de 300lb. El costo fijo por pedido es de $20, cuesta unos $0.03 por libra y por día refrigerar y almacenar la carne. Determine la cantidad óptima de pedido y el costo semanal del inventario. 62

63 Lección 8: MODELOS DE INVENTARIOS EOQ CON DESCUENTOS DESCUENTO POR CANTIDAD El modelo EOQ con descuentos por cantidad es una extensión del modelo básico de EOQ revisado en la lección anterior. Se asume que el costo de adquisición (C) disminuye en la medida que aumenta el tamaño de lote. Adicionalmente se considera que el costo de almacenar una unidad en inventario es un porcentaje (I) del costo de adquisición. Los descuentos por cantidad, que son incentivos de precio para que el cliente compre mayores cantidades del producto, crean presión para mantener un inventario abundante. Ejemplo, un proveedor puede ofrecer un precio de $4 por unidad, para los pedidos en que soliciten entre 1 y 99 unidades; un precio de $3.50 por unidad, para pedidos entre 100 y 199 unidades; y un precio de $3.000 por unidad, para los pedidos de más de 200 unidades. El precio del artículo ya no se considera fijo, como se suponía en la derivación de la EQQ; en lugar de eso, si la cantidad del pedido aumenta lo suficiente, se obtiene un descuento en el precio. Por lo tanto, en este caso se requiere un nuevo enfoque para encontrar el mejor tamaño del lote, es decir, un método que sopese las ventajas de comprar materiales a precios más bajos y tener que hacer menos pedidos(es decir, los beneficios de hacer pedidos por grandes cantidades), frente a la desventaja que implica el incremento del costo por el manejo de un inventario mayor. El costo anual total incluye ahora no solamente el costo de manejo de inventario, (Q/2) (H) y el costo de hacer pedidos, (D/Q) (S), sino también el costo de los materiales comprados. Cualquiera que sea el nivel de precios por unidad, P, el costo total es: Costo = Costo anual de + Costo anual de + Costo anual de Total manejo de inventario hacer pedidos de materiales El costo unitario de manejo de inventario H se expresa habitualmente como un porcentaje del precio unitario, porque cuanto más valioso sea el artículo que se tiene en inventario, tanto 63

64 más alto será el costo de su manejo. Por consiguiente, cuanto más bajo sea el precio unitario, P, tanto más bajo será H. Inversamente, cuanto más alto sea P, tanto más alto será H. Igual que cuando calculamos anteriormente el costo total. La ecuación del costo total genera curvas de costo total en forma de U. Si el costo anual de materiales se agrega a la ecuación del costo total, cada curva de costo total se eleva en una magnitud fija. PROCESO PARA HALLAR EL MEJOR TAMAÑO DE LOTE 1. A partir del precio más bajo de todos, calcule la EOQ para cada nivel de precios, hasta que encuentre una EOQ factible. Sabrá usted que ésta es factible si se encuentra en el rango correspondiente a un precio. Cada EOQ subsiguiente es más pequeña que la anterior porque p, y por lo tanto H, se vuelve cada vez más grande y porque esa H más grande está en el denominador de la fórmula de la EOQ. 2. Si la primera EOQ factible que encuentre corresponde al nivel de precios más bajo, esta cantidad representará el mejor tamaño del lote. Si no es así, calcule el costo total correspondiente a la primera EOQ factible y a la mayor magnitud del cambio de precio, en cada nivel de precios más bajo. La cantidad a la cuál corresponde el costo total más bajo de todos será la óptima. EJEMPLO PRÁCTICO Uno de los proveedores del sistema de salud de Lower Florida Keys ha presentado su plan de precios de descuento por cantidad para alentar a sus clientes a que compren mayores cantidades de un catéter de tipo especial. El plan de precios propuesto es el siguiente: Cantidad del pedido Precio por unidad $ $ o más $ 57 Lower Florida estimado que la demanda anual para este artículo es de 936 unidades, el costo que implica hacer esos pedidos es de $45 por pedido y su costo anual de manejo de inventario representa el 25% del precio unitario del catéter. Qué cantidad de dicho catéter tendrá que pedir el hospital para minimizar su total de costos? 64

65 SOLUCION Paso 1. Encuentre la primera EOQ factible, comenzando con el nivel de precios más bajo: Un pedido de 77 unidades cuesta realmente $60 por unidad, en lugar del costo de $57 por unidad que se usó en el cálculo de la EQQ; por lo tanto, esta EQQ no es factible. Intentemos ahora con el nivel de $58.80: Esta cantidad tampoco resulta factible, porque un pedido de 76 unidades es demasiado pequeño para que se le aplique el precio $ Intente ahora con el nivel de precios más alto: Esta cantidad es factible, porque se encuentra dentro del rango correspondiente a su precio, P = $ Paso 2. La primera EQQ factible, de 75, no constituye el nivel de precios más bajo de todos. Por lo tanto, tendremos que comparar su costo total con las cantidades correspondientes al cambio de precio (300 unidades y 500 unidades), en los niveles de precio más bajos ($58.80 y $57.00): 65

66 La mejor cantidad de compra es de 500 unidades, con la cual se obtiene el mayor descuento. Sin embargo, la solución no siempre funciona así. Cuando los descuentos son pequeños, el costo de manejo de inventario H es considerable, la demanda D es pequeña y los tamaños del lote más reducidos funcionan mejor, aunque se renuncie a descuentos en el precio. TALLER DE APLICACIÓN 1. El equipo Bucks de la liga mayor de béisbol rompe cuatro bates por semana, en promedio. El equipo compra sus bates de béisbol a Corkys, un fabricante que se distingue porque tiene acceso a la mejor madera maciza. El costo de hacer el pedido es de $70 y el costo anual del manejo de inventario por bat y por año representa el 38% del precio de compra. La estructura de precios de Corkys es la siguiente: Cantidad del pedido Precio por unidad 0 11 $ $ o más $ 48,50 a) Cuántos bates debería comprar el equipo en cada pedido? b) Cuál es el total de los costos anuales asociados a la mejor cantidad de pedido? 66

67 2. La librería universitaria de una gran institución estatal compra lapiceros mecánicos a un mayorista. Éste le ofrece descuentos cuando los pedidos son grandes, de acuerdo con el siguiente plan de precios: Cantidad del pedido Precio por unidad $ $ o más $ 2.00 La librería ha supuesto que la demanda anual será de 500 unidades. Hacer un pedido le cuesta $10 y el costo anual por manejo de inventario de una unidad es equivalente al 10% del precio de la misma. Determine cuál es la mejor cantidad del pedido. 67

68 Lección 9: MODELOS DE LOTE DE PRODUCCIÓN Y EL SISTEMA DE CLASIFICACIÓN ABC MODELO DE LOTE DE PRODUCCIÓN Hasta ahora habíamos supuesto que el pedido llegaba instantáneamente o que la producción se reabastecía de inmediato. Sin embargo en la práctica una empresa manufacturera va produciendo paulatinamente y a través del tiempo va vendiendo los artículos que le son demandados. Es en este caso, se prohíben los faltantes estableciendo el costo por faltante como infinito. Las condiciones para el aprovisionamiento instantáneo de los suministros se modifican ligeramente cuando los suministros se manufacturan al recibir la orden, en vez que se surtan de existencias de artículos ya manufacturados. La diferencia está en que los suministros se embarcan instantáneamente conforme se manufacturan. Esto significa que se utiliza durante el periodo de aprovisionamiento y se representa por las rectas inclinadas que se elevan cada punto de reordenamiento. El gasto principal de adquisición es el costo preparación cuando una empresa produce sus propios suministros. En esta práctica, el punto de reordenamiento se establecerían en algún nivel del inventario mayor que cero para notificar al departamento de producción que pronto serán necesarios los suministros. Este adelanto temporal debe permitir, suficiente margen para programar los procedimientos de preparación. A continuación se explicara un modelo con el supuesto que la producción se da paulatinamente a una tasa b, que es mayor que la demanda a. Los costos que se considerarán son: K : Costo de preparación para producir u ordenar un lote. c : El costo de producir o comprar cada unidad. h : El costo de mantenimiento de una unidad de inventario por unidad de tiempo. Recordemos además: 68

69 b : Tasa de producción de los artículos a : Tasa de demanda de los artículos. b>a Debemos hallar el costo total por unidad de tiempo ($/tiempo). Primero hallaremos los costos únicamente para un ciclo, por lo que los costos estarán en ($). Costo por ciclo de producción u ordenar = K + c Q [$] + [$/ artículo ] * [artículo ] =[$] 69

70 Ejemplo 1: Manufactura de bocinas para televisores. 1. Cada vez que se produce un lote, se incurre en un costo de preparación de $ El costo unitario de producción de una sola bocina (excluyendo el costo de preparación) es $ El costo de mantenimiento de una bocina en almacén es de $0.3 por mes. 4.. La demanda es de 8000 bocinas mensuales. 5. La tasa de producción es de bocinas mensuales 70

71 Manufactura de bocinas para televisores debe producir bocinas cada 4.83 meses para minimizar los costos de manejo de los inventarios. 71

72 Ejemplo 2: La compañía PintuMarta tiene una variada línea de productos. Uno de ellos es la pintura de látex. PintuMarta puede fabricar pintura a una tasa anual de 8000 galones. El costo unitario de producir un galón de pintura es $0.25 y el costo anual de mantener el inventario es 40%.antes de cada corrida de producción se realiza la limpieza y verificación de las operaciones a un costo de $25. Analice este problema Solución. La información básica para la producción de la pintura látex es A = $25 por preparación i = 40% anual c = $0.25 por galón h = 0.40 x $0.25 = $0.10 por galón por año D = 4000 galones por año ψ = b = 8000 galones por año El costo total del inventario promedio anual está dado por Y la cantidad económica a producir es Calculando Es decir, hay dos ciclos por año. En cada uno la producción se lleva a cabo durante TP / T del ciclo, o la mitad del tiempo. Se sugiere al lector que dibuje la geometría del inventario para este ejemplo. 72

73 Ejemplo 3: SAMSUNP., una empresa que comercializa las agujas hipodérmicas indoloras en los hospitales, desea reducir sus costos de inventario mediante la determinación del número de agujas hipodérmicas que debe obtener en cada orden. La demanda anual es de 1000 unidades; el costo de reparación o de ordenar es de 10 dólares por orden; y el costo de manejo por unidad de año es de 50 centavos de dólar. Utilizando estos datos, calcule el número óptimo de unidades por orden (Q*), el número de órdenes (N), el tiempo transcurrido (T), y el coso total anual del inventario. Utilizar un año laboral de 250 días. Solución: utilizando las ecuaciones (1.1), (1.2), (1.3), y (1.4), tenemos: El modelo EOQ tiene otra distinción importante; es un modelo robusto. El modelo robusto se refiere a que éste proporciona respuestas satisfactorias aun con variaciones substanciales a 73

74 otros parámetros. Un modelo robusto es ventajoso. El costo total del EOQ cambia un poco en las cercanías del mínimo. Esto significa que los costos de preparación, los costos de manejo, la demanda y aun el EOQ representan pequeñas diferencias en el costo total. EL SISTEMA DE CLASIFICACIÓN ABC Qué es el modelo ABC? En principio podemos decir que el modelo ABC (Activity Based Costing) es un sistema de costeo basado fundamentalmente en algunas ideas fundamentales: Los productos no consumen costos sino que los productos consumen actividades exigidas para su fabricación, dicho de otra manera los productos demandan actividades. Las actividades y no los productos son los que consumen recursos o valor de los factores productivos, siendo los costos la expresión cuantificada en términos monetarios de esos factores consumidos. Como consecuencia de estas afirmaciones podemos inferir que una adecuada gestión de costos habrá de actuar sobre las actividades que los originan, y que además existe una relación directa entre las actividades y los productos de tal manera que a mayor consumo de actividades por parte de un producto habrá que asignarle mayores costos. El costeo ABC: base para el control de los inventarios El manejo de los artículos que se encuentran en el inventario es de vital importancia, ya que estos son los que determinan en gran parte la asignación de costos en el proceso productivo y determinan en un alto grado el nivel de eficiencia y eficacia de la gestión financiera. El inventario representa una inversión considerable por parte de las empresas manufactureras, es por ello que se hace indispensable prestarle atención especial a su manejo. 74

75 Para realizar una eficiente administración los responsables de esta área deben controlar todos los niveles del inventario y considerar que este es una inversión significativa que si no se maneja de una forma adecuada puede convertirse en un problema que afectaría la gestión financiera de la empresa. Una empresa que tenga un gran número de artículos de inventario debe analizar cada uno de ellos para determinar la inversión aproximada por unidad. Profundicemos en el sistema de clasificación ABC Una gran cantidad de organizaciones tienen en sus bodegas una gran cantidad de artículos que no tienen una misma característica, muchos de estos artículos son relativamente de bajo costo, en tanto que otros son bastante costosos y representan gran parte de la inversión de la empresa. Algunos de los artículos del inventario, aunque no son especialmente costosos tienen una rotación baja y en consecuencia exigen una inversión considerable; otros artículos, aunque tienen un costo alto por unidad, rotan con suficiente rapidez para que la inversión necesaria sea relativamente baja. En la mayoría de las empresas la distribución de los artículos del inventario es el 20% corresponden al 90% de la inversión en inventario, mientras que el 80% restante de los artículos corresponden solamente al 10% de dicha inversión, es por ello que se hizo necesario formular un nuevo sistema de asignación en la prioridad que se le da a las existencias que maneja la empresa: El sistema de costos basado en las actividades o costeo ABC. La aplicación del sistema de costos ABC en una empresa para el control de inventarios se empieza por la clasificación en grupos de artículos así: Los artículos "A" que son aquellos en los que la empresa tiene la mayor inversión, estos representan aproximadamente el 20% de los artículos del inventario que absorben el 90% de la inversión. Estos son los más costosos o los que rotan más lentamente en el inventario. 75

76 Los artículos "B" son aquellos que les corresponde la inversión siguiente en términos de costo. Consisten en el 30% de los artículos que requieren el 8% de la inversión. Los artículos "C" son aquellos que normalmente en un gran número de artículos correspondientes a la inversión más pequeña. Consiste aproximadamente el 50% de todos los artículos del inventario pero solo el 2% de la inversión de la empresa en inventario. Aunque el sistema de costeo ABC tiene algunas deficiencias estructurales, es un método excelente para determinar el grado de intensidad de control que se debe dedicar a cada artículo del inventario. El diferenciar el inventario en artículos "A", "B" y "C" permite que la empresa determine el nivel y los tipos de procedimientos de control de inventario necesarios. El control de los artículos "A" del inventario debe ser muy intensivo por razón de la inversión considerable que se hace. A este tipo de artículos se les debe implementar las técnicas más sofisticadas de control de inventario. En los artículos "B" se pueden controlar utilizando técnicas menos sofisticadas pero eficientes en sus resultados. En los artículos "C" el control que se realiza es mínimo. 76

77 Debe tenerse en cuenta que el modelo de costeo ABC de control de inventario no tiene aplicación en todas las empresas, ya que ciertos artículos de inventario que son de bajo costo, pueden ser definitivos en el proceso de producción y no son de fácil consecución en el mercado, es por ello que necesitan una atención especial. El control que se ejerce en este sistema se relaciona directamente con el control que se hace de los costos, ya que al tener una mejor distribución de los inventarios, el costo de bodegaje, manutención, vigilancia, pérdidas y obsolescencia se pueden contrastar de una mejor forma. Por último, es necesario conocer todos los fundamentos teóricos y técnicas aplicadas para la implantación de un sistema basado en las actividades, ya que su metodología es mucho más profunda y depende del tipo de empresa en el que es utilizado. Ejemplo: El sistema de clasificación ABC es un método ampliamente usado para categorizar inventarios de acuerdo con la cantidad y el valor. La tabla 1 resume las características clave del sistema. TABLA 1 CARACTERISTICAS DEL SISTEMA DE CLASIFICACION ABC Grupos A Artículos B Artículos C Artículos Cantidad Grado de Tipos de Inventario de Valor (%de $) (% de artículos) control registros seguridad % % intenso completo, seguro bajo % % normal completo, seguro moderado % 5-10 % simple simplificado grande Procedimiento de pedidos cuidadoso, seguro; revisiones frecuentes pedidos normales; alguna rapidez ordenes periódicas: abastecimiento de 1 a 2 años La aplicación del sistema de costos ABC en una empresa para el control de inventarios se empieza por la clasificación en grupos de artículos así: 77

78 1. Los artículos "A" que son aquellos en los que la empresa tiene la mayor inversión, estos representan aproximadamente el 20% de los artículos del inventario que absorben el 90% de la inversión. Estos son los más costosos o los que rotan más lentamente en el inventario. 2. Los artículos "B" son aquellos que les corresponde la inversión siguiente en términos de costo. Consisten en el 30% de los artículos que requieren el 8% de la inversión. 3. Los artículos "C" son aquellos que normalmente en un gran número de artículos correspondientes a la inversión más pequeña. Consiste aproximadamente el 50% de todos los artículos del inventario pero solo el 2% de la inversión de la empresa en inventario. Es una necesidad en casi todas las compañías saber la composición de sus inventarios. Es por ello que existen formas de clasificarlos según su importancia. El sistema de clasificación ABC nos ayuda a clasificar los inventarios en tres categorías: a) Muy importantes. b) Medianamente importantes. c) Poco o nada importantes Al aplicar el sistema de clasificación ABC es importante recordar lo expuesto por el economista italiano Pareto referente a que el 20% más importante de la causa es la responsable del 80% del efecto. Aplicándolo a los inventarios se vería: Un criterio de clasificación para determinar la importancia de los artículos dentro del inventario es la cantidad promedio en dinero del artículo (Cantidad en artículos promedio * Costo unitario). 78

79 Hasta ahora habíamos supuesto que el pedido llegaba instantáneamente o que la producción se reabastecía de inmediato. Sin embargo en la práctica una empresa manufacturera va produciendo paulatinamente y a través del tiempo va vendiendo los artículos que le son demandados. La implantación del Modelo ABC Los diferentes modelos de Contabilidad de costos tienen sus ventajas e inconvenientes, siempre considerando las características de la empresa donde se lo quiera implantar. Las siguientes son algunas de las características que si una empresa las tiene la hacen adecuada para implantar en ellas el sistema ABC. Importancia relativamente grande de los costos indirectos Diversidad de Actividades. Variedad de productos. Además la implantación del modelo ABC exige una implantación adecuada de la informática para el tratamiento de los datos. La implantación del modelo ABC por otra parte constituye una operación delicada, se aconseja una implantación gradual pues se requiere de un cuidado especial en la delimitación operativa de las actividades y el seguimiento de los generadores del costo. Además se debe tener especial cuidado en la elección del sistema informático de contabilidad. Ejemplo: Suponga que un almacén de cadena maneja 4 tipos de artículos: Electrodomésticos, vestidos para hombres y mujeres, artículos comestibles, artículos de papelería. 79

80 En la siguiente tabla se resume la clasificación de los artículos: 80

81 Lección 10: MODELO ESTOCASTICO DE INVENTARIOS Hasta el momento hemos venido suponiendo que la demanda es conocida y cierta. Modelo de un período sin costo fijo sin embargo la mayoría de los casos nos muestran demandas inciertas y desconocidas. Suponiendo que la demanda para un período es una variable aleatoria, es posible conocer su distribución de probabilidad. Tanto los inventarios como las cuentas por cobrar, presentan una proporción significativa de los activos en la mayoría de las empresas que requieren de inversiones sustanciales. Por ello, las prácticas administrativas que den como resultado minimizar el porcentaje del inventario total, puede representar grandes ahorros en dinero. Se puede decir que los inventarios es el puente de unión entre la producción y las ventas. En una empresa manufacturera el inventario equilibra la línea de producción si algunas máquinas operan a diferentes volúmenes de otras, pues una forma de compensar este desequilibrio es proporcionando inventarios temporales o bancos. Los inventarios de materia prima, productos semiterminados y productos terminados adsorben la holgura cuando fluctúan las ventas o los volúmenes de producción, lo que nos da otra razón para el control de inventarios. Los inventarios de materia prima dan flexibilidad al proceso de compra de la empresa. Sin ellos, en la empresa existe una situación de la mano a la boca Se denomina inventarios a un conjunto de recursos o cantidad de artículos en buen estado almacenados en espera de ser utilizados en un futuro. Al realizar un análisis de toma de decisiones, los administradores se deben hacer estas dos preguntas importantes: 1.- Cuánto se debe pedir u ordenar cuando es necesario reabastecer el inventario de un artículo? 81

82 2.- Cuándo se debe reabastecer o remover el inventario de un artículo? El propósito de este tema es mostrar la forma de cómo se deben administrar y cuantificar los inventarios en una entidad con el fin de tomar la decisión más apropiada en el control de estos. Los vendedores de diario, gerente de producción, propietarios de carnicería, etc, deben hacer frente al problema de Que tanto debo pedir?. Cuando la situación de la orden es sólo para el próximo periodo los costos críticos sol los costos de escasez por no tener existencia (Cu) y los costos por tener demasiada existencia (Co). El vendedor, gerente o dueño, se enfrenta a la minimización de los costos totales cuando la demanda no se conoce con certeza. La ecuación sugiere que la persona que ordena un producto debe almacenar a aquel la cantidad (porción) de la demanda, la cantidad critica (CC), donde se lleva a cabo la relación del costo de la suma de las inexistencias más las sobre existencias. CC = Cu / Cu + Co Ejemplo: El Dueño de una distribuidora de periódicos y revistas posee cuatro sitios diferentes de ventas al menudeo. Una revista popular tiene una demanda que varía uniformemente de 500 a 1200 copias en las cuatro tiendas combinadas. El pedido está centralizado y las revistas pueden ser enviadas fácilmente de una tienda a otra. El ciento de estas revistas cuesta 125 dólares, y cada una se vende a un precio de 2.25 dólares. Cuando se compra en lotes a este precio, el editor no admite devoluciones. Cuál debe ser la cantidad por pedir para el siguiente periodo? CC = Cu / Cu + Co = ( ) / ( ) CC = El gerente experimenta una pérdida de utilidad de 1.00 dólares si ordena demasiado poca, pero una pérdida de 1.25 dólares si ordenas demasiadas. 82

83 La cantidad económica a ordenar es: Q = ( ) Q = unidades Los modelos estocásticos de inventario, en los que la demanda se describen mediante una distribución de probabilidades. Los modelos que se presentan se clasifican, en el sentido amplio, en situaciones de revisión continua y periódica. 1. Un modelo de revisión continua consiste en que los niveles del inventario son comprobados continuamente y cuando se alcanza el punto de nuevos pedidos, se ordenan Q* unidades. 2. Un modelo de revisión periódica, consiste en que el inventario se revisa periódicamente, digamos, cada T periodos y el tamaño del periodo se determina mediante el nivel de inventarios en ese momento. Los modelos de revisión periódica incluyen tanto casos de un solo periodo como de varios periodos. Las soluciones propuestas van desde el uso de una versión probabilística de la cantidad económica de pedido (CEP o EOQ, de economic order quantity) determinística hasta casos más complejos que se resuelven con programación dinámica. La naturaleza probabilística de la demanda conduce a modelos complejos que quizá no sean útiles en la práctica. Sin embargo, en las publicaciones se han reportado buenas implementaciones de inventario probabilístico. Ejemplo - Distribuidor de bicicletas Un distribuidor mayorista de bicicletas compra bicicletas al fabricante para surtir las diferentes tiendas en el oeste de los E.E.U.U existe incertidumbre sobre cuál será la demanda de bicicletas por parte de las tiendas en cualquier mes, por lo que el distribuidor se enfrenta a Cuántas bicicletas debe ordenar al fabricante en un mes determinado? El distribuidor ha analizado sus costos y ha determinado que los siguientes factores son importantes: 1. Costo de ordenar: 83

84 2. Costo de mantenimiento: Costo de tener un inventario. Se ha estimado en $1 por bicicletames. Sin embargo las bicicletas tienen un valor de salvamento de $10 c/u. - $9 por bicicleta que queda al final del mes. 3. Costo por faltantes: Costo por no tener una bicicleta disponible cuando se necesita se considera despreciable en este ejemplo. Según la terminología que hemos venido empleando: K : 0 Costo de preparación c : $ 20 / bicicleta Costo de adquisición h : - $9 / bicicleta - mes Costo de mantenimiento p : $ 45 / bicicleta Precio de venta Vamos a adoptar el criterio de maximización del ingreso neto para la formulación del modelo Definamos y : Cantidad comprada por el distribuidor al fabricante D : Cantidad demandada por las tiendas al distribuidor Ingreso neto = p * cantidad vendida por el distribuidor c * cantidad comprada por el distribuidor h * cantidad no vendida y liquidada al valor de recuperación 84

85 85

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87 87

88 CAPITULO 3: ELEMENTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES EN SISTEMAS DE INVENTARIOS Lección 11: MODELOS PARA LA TOMA DE DECISIONES EN EL SISTEMA DE INVENTARIOS Existen diferentes esquemas en la creación de modelos para la toma de decisiones, en este caso mencionaremos uno de los esquemas que se aplica en la ciencia de la administración, el cual, no pretende ser la verdad revelada, esto es válido para problemas de inventarios o para cualquier situación empresarial. Es fundamental enfatizar en que no debe verse como un conjunto rígido de procedimientos, en algunos casos se podrán saltar escalones, en otros tocará crear variantes, sin embargo, es importante manejar una guía que nos va a facilitar los procesos y coadyuvará a una gestión más eficiente, los pasos a seguir son los siguientes: Aceptar o reconocer la existencia de una(s) situación(es) susceptible(s) a mejorar, lo que es diferente a un problema manifiesto, lo importante es reconocer que de actuar diferente se podrían obtener mejores resultados; en este paso se debe ser muy cuidadoso, ya que, una persona puede tener diversos objetivos; también se presenta que diferentes áreas de la organización tengan objetivos contradictorios, por ejemplo el departamento comercial puede pretender resultados que entren en contradicción con los objetivos de quien maneja el departamento financiero, en el caso de los inventarios esto se presenta con frecuencia, ya que, para un gerente financiero los inventarios pueden representar lucro cesante, mientras que para el comercial pueden representar la forma de brindar un mejor servicio, por lo que lo más importante es fijar adecuadamente el(los) objetivo(s) a conseguir. Formular el problema, plantear la situación(es) ya definida(s), jerarquizándolas en caso de ser necesario en forma de problema, buscando solucionar primero las más críticas y/o las más viables a juicio de la gerencia. Este paso es delicado ya que un alto porcentaje de la solución, está dado por un buen planteamiento, un planteamiento erróneo puede llevar a consecuencias desastrosas para la organización; en el ejemplo anterior, si yo pienso en ahorrar unos pesos, en esta difícil época para los negocios, lo puedo hacer en un momento determinado sacrificando servicio, sin embargo, esto se puede revertir en contra de mi empresa en el mediano o largo plazo. Construir el modelo, representar de alguna manera el problema, para nuestro caso, en forma matemática, siendo conscientes de que el mejor modelo no necesariamente es el más novedoso, ni el más complicado, la bondad del modelo se mide por la forma en que este interpreta la realidad y por las ayudas que pueda brindar al tomador de decisiones. Recolectar los datos, esta es una de las partes más dispendiosas y en donde es necesario la ayuda de todas las áreas de la organización, en el caso de los inventarios debemos conocer los costos de mantenimiento y los de pedido, la demanda, el tiempo de entrega de nuestros proveedores, en fin la información que necesitamos es muy amplia y de su calidad depende la validez del modelo, ya que parodiando a los ingenieros 88

89 de sistemas, si basura entra, basura sale. Si lo anterior es cierto cuando se "alimenta" un computador con mayor razón se cumple en los modelos cuantitativos. Resolver el modelo, esta es realmente la parte más sencilla, si los pasos anteriores son correctamente efectuados, consiste en operar con los datos recolectados en el modelo previamente construido, en esta parte algunos autores recomiendan manejar escenarios, es decir hacer fluctuar los datos recopilados para analizar las posibles influencias de estos cambios y estar pendientes en caso que se presenten, otros recomiendan, de ser posible ver cómo se comporta el modelo en situaciones que ya sucedieron, con el objeto de verificar hasta qué punto nos hubiesen ayudado a tomar la mejor decisión de acuerdo a las circunstancias. Interpretación de los resultados, en esta parte el criterio gerencial es fundamental, ya que, NADA puede remplazar totalmente el juicio de quien toma la decisión, la idea del modelo es ayudar, no remplazar al tomador de decisiones, aquí es indispensable que quien toma las decisiones se despoje de pre-juicios y vea la solución de la forma más objetiva posible, que no piense que al proponer el modelo soluciones diferentes a las que ha venido implementando, éste o las decisiones anteriores no sirven. El verdadero profesional, puede darse a partir de la consecución de un título universitario y/o por la experiencia y el estudio relacionados en el campo objeto de su labor, lo que realmente lo distingue es su capacidad de análisis y de evolucionar en y con el tiempo. Implementar el modelo, si los pasos anteriores fueron manejados correctamente, este debería ser el más sencillo, sin embargo, en la práctica presenta ocasionalmente problemas, por el rechazo de algunas partes de la organización a los cambios, debido a que en todos los niveles de la organización es frecuente observar personas que por no salirse de rutinas preestablecidas, se oponen y retardan la puesta en práctica de nuevas ideas. Retroalimentar y recrear el modelo, teniendo en cuenta que las circunstancias del entorno o de la empresa pueden cambiar, es indispensable estar permanentemente verificando el modelo, lo cual no le quita validez y muestra seriedad y objetividad en la toma de decisiones, recuerde que ni aun "a los paquetes computacionales más complejos se les puede dejar decidir", que siempre el que toma las decisiones es el gestor, esto es válido aún más en lo referente a modelos de gestión. En lo referente a inventarios existen gran cantidad de modelos, por lo que generalmente no es necesario "descubrir el agua tibia", lo importante es saber cuándo y dónde usarla. Los modelos deben permitirnos cometer errores en el papel, disminuyendo la probabilidad de cometerlos en la vida real, las aplicaciones en computador nos permiten ver rápidamente muchas opciones simplemente cambiando números de acuerdo a los supuestos razonados que usemos dentro de las situaciones que se pueden presentar en la empresa. 89

90 Lección 12: UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ELEMENTOS QUE ENMARCAN EL PROCESO DECISORIO EN PRODUCCIÓN E INVENTARIOS Los siguientes elementos constituyen el marco de referencia para la toma de decisiones en producción e inventarios: Dada la naturaleza limitada de la mente humana y de los posibles modelos de decisión, es necesario determinar los factores relevantes a tener en cuenta en el proceso decisorio sobre sistemas de inventarios y a eliminar aquellos aspectos que no son significativos para el sistema bajo análisis. Cualquier decisión que se tome con respecto a un ítem en particular está enmarcada dentro del siguiente contexto: La relación del ítem en consideración con otros SKUs; La inversión total en el inventario agregado; El plan maestro de la organización; Los sistemas de producción/distribución de los proveedores y clientes de la empresa; La economía regional y mundial como un todo. Las decisiones en una organización obedecen a un nivel jerárquico, el cual regularmente contiene: Decisiones estratégicas de largo plazo, como por ejemplo la definición de la localización de una nueva planta manufacturera o centro de distribución; Decisiones tácticas de mediano plazo, como por ejemplo la selección de una empresa transportadora para el próximo semestre o la programación de la producción del próximo mes; Decisiones operacionales de corto plazo o inmediatas, como por ejemplo la ruta de los camiones para efectuar los despachos el día de mañana, o la programación de los trabajos en cierta máquina para hoy. Análogamente, las decisiones con respecto de inventarios pueden clasificarse en: Escogencia del sistema general de control (decisión estratégica); Selección de parámetros de acuerdo con el sistema general de control escogido, tales como el nivel de servicio al cliente (decisión táctica); Decisiones operacionales, tales como sistema de recolección de datos, determinación de pedidos, reporte de resultados, planeación de despachos de bodegas a puntos de venta, etc. Cuando exista un gran número de SKUs, éstos deben agregarse y analizarse en grupos homogéneos más reducidos, con el objeto de disminuir el grado de complejidad del problema sin pérdida significativa de la precisión de los modelos utilizados. Especial énfasis debe dársele al análisis de las variables más importantes, como por ejemplo los costos de ordenamiento y el proceso de demanda, para el cual debe diseñarse un adecuado sistema de pronósticos. 90

91 Lección 13: FACTORES DE IMPORTANCIA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN INVENTARIOS Factores de costo El valor unitario del ítem, v El valor unitario de cada ítem está expresado en $/unidad. Para un comerciante (nóproductor) este costo corresponde al precio del artículo pagado al proveedor incluyendo los fletes y costos relacionados. Puede depender del tamaño de pedido, de acuerdo con los descuentos por cantidad. Para productores, este valor es más difícil de determinar. Sin embargo, rara vez se utiliza el valor en libros del ítem. Se prefiere, en cambio, medir el valor real del dinero invertido en el ítem (costo variable de producción) para hacerlo apto para su utilización, bien sea como producto terminado para el consumidor final, o como componente para otro proceso dentro de la planta. Este costo es muy importante, ya que el costo de llevar el inventario depende de él. El costo de llevar o mantener el inventario, r El costo de llevar o mantener el inventario comprende los costos de almacenamiento y manejo, el costo del espacio utilizado, los costos de capital, los seguros e impuestos, y los costos de riesgo en los que se incurre por el hecho de tener almacenados los ítems, esperando a ser demandados por los clientes. Ballou (1999) describe con detalle cada uno de estos costos. A continuación se presentan sus principales características. Los costos de almacenamiento y manejo se refieren a los costos de operar la bodega, teniendo en cuenta la mano de obra utilizada, las actividades desarrolladas, tales como recepción, almacenamiento, inspección y despacho. Si la bodega es arrendada, estos costos formarán parte del costo global de espacio dado por el arrendatario y descrito a continuación. 91

92 El costo de espacio es el reflejo del uso del volumen dentro del edificio de la bodega. Si la bodega es arrendada, estos costos se expresan generalmente por unidad de peso por cada período de tiempo, por ejemplo en $/(ton mes). Si el espacio es propio de la empresa, los costos de espacio se determinan de acuerdo con los costos de operación asociados con dicho espacio, tales como climatización e iluminación, y costos fijos, tales como los costos del edificio y del equipo, basados en el volumen que se maneja en la bodega. Los costos de espacio no se incluyen en el cálculo de inventarios en tránsito. Los costos de capital o costos de oportunidad representan la mayor proporción de los costos de llevar el inventario. A pesar de esto, es el costo menos tangible de todos los componentes del costo de inventario. Su determinación no es fácil, ya que depende de muchos factores. Primero, los inventarios pueden tratarse de activos a corto plazo o de activos a largo plazo, dependiendo de su función. Segundo, el costo de capital puede determinarse de un rango amplio de valores que van desde las tasas de interés del mercado hasta el costo de oportunidad del capital, que puede estar representado en el promedio de las tasas mínimas de retorno de la empresa o en las inversiones más rentables a las que la empresa tiene acceso. Los seguros e impuestos dependen del inventario disponible y por ello forman parte del costo de llevar el inventario. Los seguros se toman como prevención contra incendio, robo, daños, etc. Los impuestos se pagan dependiendo de los sistemas contables particulares de cada región y generalmente se cobran de acuerdo con los valores en libros de los inventarios. El tema de valoración de los inventarios para efectos contables no se considera en esta publicación. Los costos de riesgo representan los costos de obsolescencia, deterioro y depreciación del inventario. El deterioro puede deberse a condiciones naturales de los ítems en inventario, especialmente si se trata de artículos perecederos. Estos costos pueden determinarse del costo de ítems perdidos, o del costo de actualización mediante trabajo adicional para recobrar el estado normal del producto, o de reponer el producto desde otra localización. 92

93 La Tabla que se muestra seguidamente un ejemplo que ilustra la magnitud de cada uno de los costos descritos anteriormente, los cuales sumados en total representan el costo de llevar el inventario. Nótese que los costos de oportunidad, obsolescencia y depreciación pueden representar hasta el 96% del costo total de llevar el inventario. Las unidades en las que se mide este costo son normalmente en un porcentaje por año [%/año], o, equivalentemente, en [$/($ año)], lo que significa el dinero que hay que pagar por cada peso invertido en inventario cada año, o cada período de tiempo que se escoja para el análisis. Regularmente se utiliza el mismo costo de llevar el inventario para todos los ítems, excepto en los casos en que las diferencias entre diversos ítems sean significativas. [Fuente original: Landeros y Lyth (1989), citados por Ballou (1999), pág. 318] El costo de llevar el inventario (en $) se calcula normalmente mediante la siguiente expresión: donde: El costo de ordenamiento, A Cada orden para reponer el inventario tiene varios costos asociados, los cuales en general son fijos y no dependen del tamaño de la orden. Estos costos corresponden al 93

94 procesamiento, transmisión, manejo y compra de la orden. Específicamente, para un comerciante (nó-productor), el costo de ordenamiento puede comprender: Costo de preparación de los formatos de las órdenes Costos de correo (o de cualquier sistema que utilice para la transmisión de órdenes, incluyendo fax, EDI, etc.) Costos de llamadas telefónicas relacionadas con el pedido Costos de autorización del pedido Costos de recepción e inspección Costos de manejo de las facturas del proveedor Otros costos relacionados con el procesamiento de la orden Para un productor este costo puede incluir los costos relacionados con el montaje de maquinaria fija, los costos de alistamiento para preparar las máquinas para procesar la orden, la transmisión y control de la orden en la planta. En este caso se prefiere utilizar el término costo de preparación. Es muy importante definir cuáles costos se constituyen en costos adicionales para la preparación o procesamiento de una orden, ya sea en un sistema productivo o comercial, ya que son los costos marginales los que deben incluirse en el costo de ordenamiento o preparación. En otras palabras, si el procesamiento de una orden no requiere de personal adicional, sino del mismo personal al que debe pagársele su salario independientemente de que la orden se produzca, sólo deberían incluirse los costos marginales para procesar la orden, como por ejemplo, el costo de papelería y copiado. Fogarty et. al. (1994) tratan con mayor detalle y extensión este tema (pág ), al igual que Silver y Peterson (1985) (pág ) y Silver et al. (1998) (pág ). El costo de falta de inventario, B Este costo se produce cuando se recibe una orden y no hay suficiente inventario disponible para cubrirla. Generalmente se expresa como un porcentaje del costo del ítem. Pueden ocurrir entonces tres posibilidades: se genera una orden pendiente, se pierde la venta o se produce una combinación de ambas, por ejemplo cuando el cliente decide aceptar una orden pendiente parcial. Cualquiera de las tres posibilidades que ocurra, genera un costo, el cual es muy difícil de estimar debido a su naturaleza intangible. 94

95 Lección 14: CONTROL DE INVENTARIOS DE ÍTEMS INDIVIDUALES CON DEMANDA PROBABILÍSTICA En esta lección se analiza el sistema de control de inventarios cuando la demanda es probabilística. Se concentra la atención en aquellos casos en los cuales la demanda promedio permanece aproximadamente constante a lo largo del tiempo, aunque ya se demostró que un sistema de pronósticos bien diseñado puede cambiar dinámicamente los parámetros que fluctúen a lo largo del tiempo. Un concepto clave tratado en esta lección es el de Inventario de Seguridad ( Safety Stock ), el cual protege contra las posibles fluctuaciones de la demanda y del lead time. Además, se definirán algunos conceptos fundamentales de servicio al cliente y diversas formas de tratar los costos de faltante de inventario, los cuales han demostrado ser muy difíciles de estimar. El desarrollo de este capítulo está basado principalmente en Silver y Peterson (1985), Silver et al. (1998) y en Ballou (1999). Preguntas básicas para el control de inventarios Hay tres preguntas claves a responder en cualquier sistema de control de inventarios: Con qué frecuencia debe revisarse el nivel de inventario? Cuándo debe ordenarse? Qué cantidad debe ordenarse en cada pedido? Para el caso de la demanda probabilística, estas tres preguntas son mucho más difíciles de responder. La respuesta a la primera pregunta implica altos costos de revisión frecuente del nivel de inventario, comparados con los costos de mantener inventario de seguridad para responder a la demanda durante el tiempo de reposición. Para responder la segunda pregunta debe tenerse en cuenta el equilibrio entre los costos de mantenimiento de inventario al ordenar anticipadamente y el nivel de servicio que se quiere dar al cliente. Finalmente, la 95

96 respuesta a la tercera pregunta tiene en cuenta de nuevo el costo total relevante y, para algunos casos, está muy relacionada con la segunda pregunta. 96

97 Lección 15: FORMAS DE REVISIÓN DEL NIVEL DE INVENTARIO La primera pregunta anterior relacionada con la frecuencia de revisión del inventario efectivo se enmarca dentro de dos sistemas básicos: la revisión continua y la revisión periódica. Lo que trata de determinarse es el intervalo de tiempo que transcurre entre dos revisiones sucesivas del nivel de inventario efectivo. Comparación entre los sistemas de revisión continua y los de revisión periódica REVISIÓN CONTINUA Es muy difícil en la práctica coordinar diversos ítems en forma simultánea. La carga laboral es poco predecible, ya que no se sabe exactamente el instante en que debe ordenarse. La revisión es más costosa que en el sistema periódico, especialmente para ítems de alto movimiento. Para ítems de bajo movimiento, el costo de revisión es muy bajo, pero el riesgo de información sobre pérdidas y daños es mayor. Asumiendo un mismo nivel de servicio al cliente, este sistema requiere un menor inventario de seguridad que el sistema de revisión periódica. REVISIÓN PERIÓDICA Permite coordinar diversos ítems en forma simultánea, lográndose así economías de escala significativas. Se puede predecir la carga laboral con anticipación a la realización de un pedido. La revisión es menos costosa que en la revisión continua, ya que es menos frecuente. Para ítems de bajo movimiento, el costo de revisión es muy alto, pero existe menos riesgo de falta de información sobre pérdidas y daños. Asumiendo un mismo nivel de servicio al cliente, este sistema requiere un mayor inventario de seguridad que el sistema de revisión continua. En la revisión continua, como su nombre lo indica, teóricamente se revisa el nivel de inventario en todo momento. Sin embargo, obviamente, esto no es posible en la práctica. Lo que se hace, entonces, es revisar el inventario cada vez que ocurre una transacción (despacho, recepción, demanda, etc.) y por ello también se le conoce como sistema de reporte de transacciones. 97

98 En los sistemas de revisión periódica, el nivel del inventario se consulta cada R unidades de tiempo. Obviamente, si R 0, este sistema se convierte en un sistema de revisión continua. La tabla anterior compara los dos métodos en forma general. Dada la variabilidad de la demanda, es imposible garantizar que todos los pedidos sean satisfechos con el inventario a la mano. Si por ejemplo la demanda es inusualmente alta, deben darse acciones de emergencia para satisfacerla. Si por el contrario la demanda resulta ser muy baja, se puede entonces presentar un exceso de inventario. El arte del control de inventarios consiste en balancear estos dos extremos de tal forma que se tenga el nivel de servicio adecuado al cliente, con el mínimo costo total posible. Dentro de este control, la determinación de los inventarios de seguridad es precisamente un punto fundamental. A continuación se exponen algunos métodos para este efecto. Inventario de seguridad basado en factores constantes Este método involucra la utilización de un factor constante de tiempo para determinar el inventario de seguridad de todos los ítems. Por ejemplo, se puede decir que se va a tener siempre al menos dos semanas de inventario de seguridad. También, se puede definir con base en un factor constante multiplicado por la demanda promedio del ítem bajo consideración. Este método tiene una grave falla conceptual al ignorar la variabilidad de la demanda del ítem respectivo. Así, esta política puede ser adecuada para ciertos ítems, pero totalmente insatisfactoria para otros, bien sea por exceso o por escasez de inventario. 98

99 ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD 1. Escriba dentro del paréntesis la letra a la cual corresponde la definición. 99

100 2. Mac-in-the-Box, Inc., vende equipo de computadoras mediante pedidos que los clientes hacen por teléfono y por correo. Mac vende 1200 escáneres de cama plana cada año. El costo del pedido es de $300 y el costo anual del manejo de inventario representa el 16% del precio del artículo. El fabricante del escáner le ha propuesto la siguiente estructura de precios a Mac-in-the-Box. Con qué cantidad del pedido se logra minimizar el total de los costos anuales? 3. enuncie cuatro características de los Modelos E.O.Q. 4. Indique el significado de los siguientes símbolos. K C H B Q* I D 100

101 FUENTES DOCUMENTALES DE LA UNIDAD 1 Bernstein, Peter L. (1998). Against the Gods, the remarkable story of risk. USA, John Wiley. Frederick S. Hillier, Gerald J. Lieberman Introduction to operations research, McGraw-Hill, Hanke, John E.; Wichern, Dean W. & Reitsch, Arthur G. (2001). Business Forecasting. Seventh Edition. USA, New Jersey: Prentice Hall Hisashi Kobayashi Modeling and analysis : an introduction to system performance evaluation methodology, Addison-Wesley, Makridakis, Spyros. (1993). Pronósticos. Estrategia y Planificación para el siglo XXI. Madrid, España: Ediciones Díaz de Santos, S.A. Sanjay K. Bose. An Introduction to queueing systems, Kluwer Academic/Plenum Publishers, Sipper Daniel / Bulfin Robert L., Planeación y control de la producción, 1ª edición, 1ª impresión, México D.F., Mc. Graw Hill, Junio 1999, pp Stephen S. Lavenberg, [editors] Computer performance modeling handbook, Academic Press, Wayne L. Winston Operations research : applications and algorithms, Brooks/Cole - Thomson Learning, tomado 12 de mayo del

102 UNIDAD 2 Nombre de la Unidad Introducción Cadenas de Markov, teoría de colas y programación no lineal El análisis de Markov tuvo su origen en los estudios de A.A.Markov( ) sobre la secuencia de los experimentos conectados en cadena y los intentos de descubrir matemáticamente los fenómenos físicos conocidos como movimiento browiano. La teoría general de los procesos de Markov se desarrollo en las décadas de 1930 y 1940 por A.N.Kolmagoron, W.Feller, W.Doeblin, P.Levy, J.L.Doob y otros. El análisis de Markov es una forma de analizar el movimiento actual de alguna variable, a fin de pronosticar un movimiento futuro de la misma. Las "colas" son un aspecto de la vida moderna que nos encontramos continuamente en nuestras actividades diarias. En el contador de un supermercado, accediendo al Metro, en los Bancos, etc., el fenómeno de las colas surge cuando unos recursos compartidos necesitan ser accedidos para dar servicio a un elevado número de trabajos o clientes. En matemáticas, Programación no lineal (PNL) es el proceso de resolución de un sistema de igualdades y desigualdades sujetas a un conjunto de restricciones sobre un conjunto de variables reales desconocidas, con una función objetivo a maximizar, cuando alguna de las restricciones o la función objetivo no son lineales. Justificación El estudio de las colas es importante porque proporciona tanto una base teórica del tipo de servicio que podemos esperar de un determinado recurso, como la forma en la cual dicho recurso puede ser diseñado para proporcionar un determinado grado de servicio a sus clientes. Debido a lo comentado anteriormente, se plantea como algo muy útil el desarrollo de una herramienta que sea capaz de dar una respuesta sobre las características que tiene un determinado modelo de colas. 102

103 Intencionalidades Formativas Valorará la importancia que tiene los métodos estudiados en situaciones organizacionales para las empresas en el mundo moderno. Planteará y resolverá problemas en diferentes campos del saber, haciendo un proceso de abstracción de escenarios conocidos a escenarios desconocidos de las temáticas estudiadas. Denominación de capítulos Capítulo 4 Cadenas de Markov Capítulo 5 Modelos de líneas de espera Capítulo 6 Programación no lineal 103

104 CAPITULO 4: CADENAS DE MARKOV Lección 16: Cadenas de Eventos Análisis de MARKOV Una cadena de Markov es una serie de eventos, en la cual la probabilidad de que ocurra un evento depende del evento inmediato anterior. En efecto, las cadenas de este tipo tienen memoria. Recuerdan el último evento y esto condiciona las posibilidades de los eventos futuros. Esta dependencia del evento anterior distingue a las cadenas de Markov de las series de eventos independientes, como tirar una moneda al aire o un dado. En los negocios, las cadenas de Markov se han utilizado para analizar los patrones de compra de los consumidores, para pronosticar las concesiones por deudores morosos, para planear las necesidades de personal y para analizar el reemplazo de equipo. Aunque no es una herramienta que se use mucho, el análisis de Markov puede proporcionar información importante cuando es aplicable. El análisis de Markov, llamado así en honor de un matemático ruso que desarrollo el método en 1907, permite encontrar la probabilidad de que un sistema se encuentre en un estado en particular en un momento dado. Más importante aún, permite encontrar el promedio a la larga o las probabilidades de estado estable para cada estado. Con esta información se puede predecir el comportamiento del sistema a través del tiempo. Una Cadena de Markov es un proceso estocástico de tiempo discreto que para t=0, 1, 2,.. y en todos los estados se verifica P(Xt+1=it+1 Xt=it, Xt-1=it-1,..., X1=i1,X0=i0)=P(Xt+1=it+1 Xt=it) La Hipótesis de estabilidad es la probabilidad P (Xt+1=i t+1t=i)=pij (no depende de t) La probabilidad de transición es pij La Matriz de probabilidades de transición es 104

105 Donde se debe verificar que la Las cadenas de Markov que cumplen la hipótesis de estabilidad se llaman cadenas estacionarias de Markov La distribución inicial de probabilidad de una cadena de Markov es aquella q = [q1,...,qs] donde qi=p(x0=i) EJEMPLO: la ruina del jugador es una cadena de Markov estacionaria Estados: 0, 1, 2, 3, 4 Matriz de transición La anterior matriz de transición se puede representar con un grafo en el que cada nodo representa un estado y cada arco la probabilidad de transición entre estados. Gráfica: Esquema de una matriz de transición. 105

106 Lección 17: DESCRIPCIÓN DE UNA CADENA DE MARKOV La probabilidad de pasar de un evento a otro se llama probabilidad de transición, para describir completamente una cadena de Markov es necesario saber el estado actual y todas las probabilidades de transición. Hay dos formas fáciles de exponer las probabilidades de transición: 1. DIAGRAMA DE ESTADOS: como el que muestra la figura, en ésta se ilustra un sistema de Markov con dos estados posibles: s1 y s2. La probabilidad condicional o de transición de moverse de un estado a otro se indica en el diagrama, por ejemplo la probabilidad de pasar del estado s1 al estado s2 se señala como p12. Las flechas muestran las trayectorias de transición que son posibles. La ausencia de algunas trayectorias significa que esas trayectorias tienen probabilidad igual a cero. 2. MATRIZ DE TRANSICIÓN: Para el ejemplo anterior la matriz se muestra a continuación, nótese que, como existen dos estados posibles, se necesitan 2x2 = 4 probabilidades. También nótese que cada renglón de la matriz suma 1.esto se debe a que el sistema debe hacer una transición. EJERCICIOS PRACTICOS 106

107 1. Teniendo en cuenta el siguiente diagrama de estados, describa la matriz de transición correspondiente. 2. teniendo en cuenta la siguiente matriz de transición describa el diagrama de estados correspondiente. 3. Escriba las observaciones que puede hacer a partir del diagrama de estados o de la matriz de transición en cada caso. 107

108 Lección 18: CÁLCULO DE LAS PROBABILIDADES DE TRANSICIÓN Ahora que se sabe cómo presentar los datos, qué puede hacerse? Un análisis útil es pronosticar el estado del sistema después de 1, 2, 3, o más periodos. Esto se llama análisis de transición, debido a que es a corto plazo y está enfocado a periodos cortos. EJEMPLO: Considérese la siguiente cadena de Markov: una copiadora de oficina, poco segura. Si está funcionando un día, existe un 75% de posibilidades de que al día siguiente funcione y un 25% de posibilidades de que no funcione. Pero si no está funcionando, hay 75% de posibilidades de que tampoco funcione al día siguiente y sólo un 25% de que si lo haga (se lleva mucho tiempo la reparación) Para comenzar un análisis de transición, se deben conocer el estado actual. Supóngase que se está comenzando y que hay 75% de posibilidades de estar en el estado 1 y 25% de estar en el estado 2. Esto define el estado actual en forma probabilística. Cuál es la probabilidad de que la copiadora al 4 día esté funcionando? SOLUCION: ESTADOS: S1= La copiadora funcionando S2= La copiadora no funcionando 108

109 X 0 = Representa la proporción de objetos en cada estado al inicio del proceso (vector inicial de distribución probabilística) ESTADO ACTUAL X 0 = [X1, X2]= [0.75, 0.25] Para hallar la probabilidad de que la copiadora esté funcionando al 4 día es necesario determinar las 3 probabilidades anteriores, ya que: X 4 = x 3.p X 3 = x 2.p X 2 = x 1.p X 1 = x 0.p X n = x 0.p n esta ecuación representa la proporción de objetos en el estado i que realizan la transición al estado j durante un período. Entonces las probabilidades para el primer ciclo se calcularían así: De esta forma se hallan las otras probabilidades de transición, el resultado final es: 109

110 Esto se puede interpretar así: al cuarto día la probabilidad de funcionamiento de la copiadora es de 51.56% si ella estaba funcionando. Así mismo 48.43% de probabilidades de no funcionamiento. TALLER 1. Dada la cadena de Markov siguiente: Encuentre las probabilidades de transición para los 5 ciclos siguientes, teniendo en cuenta que el sistema se encuentra en el estado Dada la siguiente matriz de tres estados. a. dibuje el diagrama de estados. b. Encuentre las probabilidades de transición para los siguientes tres ciclos suponiendo el inicio en el estado B. 3. Un gerente de crédito estima que el 95% de aquellos que pagan sus cuentas a tiempo un mes, también lo harán el siguiente mes, sin embargo, de aquellos que se tardan, solo la mitad pagara a tiempo la próxima vez. a. Si una persona paga a tiempo. Cuál es la probabilidad de que pagara a tiempo durante 6 meses desde ahora? 110

111 Lección 19: CLASIFICACIÓN DE ESTADOS EN UNA CADENA DE MARKOV. Dados dos estados i y j, la trayectoria de i a j es la sucesión de transiciones que comienza en i y termina en j, de forma que cada transición de la secuencia tenga probabilidad positiva. Un estado j es alcanzable desde un estado i si hay una trayectoria de i a j, por lo tanto si dos estados i y j se comunican si i es alcanzable desde j y j es alcanzable desde i. Un conjunto de estados S en una cadena de Markov es cerrado (constituyen una clase de la cadena) sin ningún estado fuera de S es alcanzable desde un estado en S. Un estado i es absorbente si pii=1 Un estado i es transitorio si hay un estado j alcanzable desde i, pero el estado i no es alcanzable desde j. Un estado es recurrente si no es transitorio. Un estado i es periódico con periodo k>1 si k es el menor número tal que todas las trayectorias que parten del estado i y regresan al estado i tienen una longitud múltiplo de k. Si un estado recurrente no es periódico es aperiódico. Si todos los estados de una cadena son recurrentes, aperiódicos y se comunican entre sí, la cadena es ergódica. ANÁLISIS DE ESTADO TRANSITORIO El comportamiento de una cadena de Markov antes de alcanzar el estado estable se llama comportamiento transitorio. Para su estudio se utiliza las fórmulas dadas anteriormente para Pi j(n). 111

112 Lección 20: PROBABILIDADES DE ESTADO ESTABLE APLICACIÓN A LA ADMINISTRACIÓN E INGENIERIA Las compras de los consumidores están influidas por la publicidad, el precio y muchos otros factores. Con frecuencia un factor clave es la última compra del consumidor. Si por ejemplo, alguien compra un refrigerador maraca Y y le da un buen servicio, quedará predispuesto a comprar otro refrigerador marca Y. De hecho, una investigación de mercado puede determinar el grado de lealtad a la marca encuestando a los consumidores. En términos de una cadena de Markov, los resultados de la investigación son las probabilidades de transición de seguir con la marca o de cambiar. Ejemplo, cambio de marca, la marca A es la marca de interés y la marca B representa todas las demás marcas. Los clientes son bastante leales, el 80% de ellos son clientes que repiten. La oposición conserva el 70% de sus clientes. Qué información puede obtenerse con el análisis de Markov? Con el análisis de transición puede descubrirse que tan probable es que un cliente cambie después de cierto número de ciclos. Pero el análisis de estado estable es el más útil. Qué interpretación daría usted del promedio a largo plazo de estar en cualquiera de los estados? La de porcentajes de mercado! El promedio a la larga del estado A es el porcentaje de mercado que puede esperar recibir la marca A. Así, conociendo el grado de lealtad a la marca entre los clientes puede predecirse el porcentaje de mercado para el producto o servicio. El desarrollo o cálculo de las probabilidades de estado estable para el ejemplo anterior se realizan a continuación: Matriz de transición (cambio de marca) Marca A Marca B Marca A Marca B

113 Las distribuciones de estado límite o estable representan las proporciones aproximadas de objetos en los diferentes estados de una cadena de Markov, después de un gran número de periodos. La matriz limite L tiene dos renglones idénticos, siendo la suma de sus componentes igual a la unidad. Se calculan utilizando la siguiente expresión: [ x1,x2].p = [ x1,x2] [ x1,x2] = [ x1,x2] Resultan 2 ecuaciones: 0.8x1+0.3x2= x1 0.2x1+0.7x2= x2 Y una tercera ecuación, clave para hallar la solución del sistema es: X1+x2=1 De las dos primeras ecuaciones escogemos 1, pues las dos resultan ser la misma, para trabajarla con la tercera. Utilizamos cualquier método de solución de sistemas de ecuaciones, como reducción, igualación o sustitución. La solución del sistema es: X1= 0.6 X2= 0.4 Lo que significa que la marca A capturará a la larga el 60% del mercado y las otras marcas tendrán el 40%. 113

114 Esta información puede ser útil en muchas formas. Una de ellas es al evaluar las diferentes estrategias de publicidad. Esta publicidad puede estar dirigida a los clientes actuales en un esfuerzo para incrementar la lealtad a la marca. De otra manera, puede dirigirse a los compradores de otras marcas con el fin de persuadirlos para cambiar. Cómo debe asignarse un presupuesto de publicidad entre estas dos alternativas? El análisis de Markov puede proporcionar una respuesta si se dispone de cierta información adicional. TALLER 1. Dada la cadena de Markov siguiente: Encuentre las probabilidades de estado estable. 2. Dada la siguiente matriz de tres estados. Encuentre las probabilidades de estado estable. 3. Un gerente de crédito estima que el 95% de aquellos que pagan sus cuentas a tiempo un mes, también lo harán el siguiente mes, sin embargo, de aquellos que se tardan, solo la mitad pagara a tiempo la próxima vez. A la larga Cuál es la proporción de cuentas pagadas a tiempo? 114

115 Aplicaciones PROBLEMA RESUELTO Formúlese como una cadena de Markov el siguiente proceso. El fabricante de dentífrico Brillo controla actualmente 60% del mercado de una ciudad. Datos del año anterior muestran que 88% de consumidores de brillo continúan usándola, mientras que 12% de los usuarios de brillo cambiaron a otras marcas. Además, 85% de los usuarios de la competencia permanecieron leales a estas otras marcas, mientras que 15% restante cambió a brillo. Considerando que estas tendencias continúan, determínese la parte del mercado que corresponde a brillo: a) en 3 años, y b) a largo plazo. Se considera como estado 1 al consumo de brillo y al estado 2 como el consumo de una marca de la competencia. Entonces, p11, probabilidad de que un consumidor de brillo permanezca leal a brillo, es 0.88; p12, la probabilidad de que un consumidor de brillo cambie a otra marca es de 0.12;p21, probabilidad de que el consumidor de otra marca cambie a brillo, es 0.15; p22, probabilidad de que un consumidor de otra marca permanezca leal a la competencia, es La matriz estocástica definida por estas probabilidades de transición es: El vector inicial de distribución probabilística es X 0 = ( 0.60, 0.40 ), donde los componentes x1 0 = 0.60 y x2 0 = 0.40 representan las proporciones de personas inicialmente en los estados 1 y 2, respectivamente. SOLUCIÓN: Las probabilidades para los primeros ciclos se calculan así: 115

116 Según esto a brillo le corresponde en el primer año 58.8% del mercado, al segundo año 57.9% y al tercer año 57.26%. A largo plazo el proceso sería: Las distribuciones de estado límite o estable representan las proporciones aproximadas de objetos en los diferentes estados de una cadena de Markov, después de un gran número de periodos. La matriz limite L tiene dos renglones idénticos, siendo la suma de sus componentes igual a la unidad. Se calculan utilizando la siguiente expresión: [ x1,x2].p = [ x1,x2] [ x1,x2] = [ x1,x2] 116

117 Resultan 2 ecuaciones: 0.88x1+0.15x2= x1 0.12x1+0.85x2= x2 Y una tercera ecuación, clave para hallar la solución del sistema es: X1+x2=1 De las dos primeras ecuaciones escogemos 1, pues las dos resultan ser la misma, para trabajarla con la tercera. Utilizamos cualquier método de solución de sistemas de ecuaciones, como reducción, igualación o sustitución. La solución del sistema es: X1= 0.55 X2= 0.45 Lo que significa que la marca brillo capturará a la larga el 55% del mercado y las otras marcas tendrán el 45%. Esta información puede ser utilizada para realizar campañas de publicidad encaminadas a mantener o mejor subir la fidelidad de los clientes antiguos y a ganar clientes nuevos. PROBLEMAS DE APLICACIÓN 1. Las uvas del valle de sonoma se clasifican como superiores, regulares o malas. Después de una cosecha superior, las probabilidades de tener durante el siguiente año una cosecha superior, regular o mala son de: 0, 0.8 y 0.2 respectivamente. Después de una cosecha regular, las probabilidades de que la siguiente cosecha sea superior, regular y mala son de 0.2, 0.6 y 0.2. Después de una mala cosecha, las probabilidades de una cosecha superior, regular y mala son de 0.1, 0.8 y 0.1. Determínense las probabilidades de una cosecha superior para cada uno de los siguientes cinco años. si la cosecha más reciente fue regular. 117

118 2.Una línea aérea con un vuelo a las 7:15 p.m entre la ciudad de Nueva York y la ciudad de washington,d.c; No desea que el vuelo salga retrasado dos días consecutivos. Si el vuelo sale retrasado un día, la línea aérea realiza un esfuerzo especial al día siguiente para que el vuelo salga a tiempo, y lo logra 90% de las veces. Si el vuelo no salió con retraso el día anterior, la linea aérea no realiza arreglos especiales, y el vuelo parte de acuerdo con lo programado el 60% de las veces. Que porcentaje de veces parte con retraso el vuelo?. 3. El departamento de comercialización de la marca X hizo una investigación y encontró que, si un cliente compro su marca, existe un 70% de posibilidades de que la compre de nuevo la próxima vez. por otro lado, si la última compra fue de otra marca, entonces se escoge la marca X solo el 20% del tiempo. Cuál es el porcentaje de mercado que puede pronosticarse a la larga para la marca X?. Aspectos Teóricos: Las cadenas de Markov se incluyen dentro de los denominados procesos estocásticos. Dichos estudian el comportamiento de variables aleatorias a lo largo del tiempo X(t,w). Se definen como una colección de variables aleatorias {X(t,w), t I}, donde X (t,w) puede representar por ejemplo los niveles de inventario al final de la semana t. El interés de los procesos estocásticos es describir el comportamiento de un sistema e operación durante algunos periodos. Los procesos estocásticos se pueden clasificar atendiendo a dos aspectos: si el espacio de estados posibles de la variable aleatoria contiene valores discretos o continuos y de si los valores del tiempo son discretos o continuos. Las cadenas de Markov es un proceso estocástico en el que los valores del tiempo son discretos y los estados posibles de la variable aleatoria contienen valores discretos, es decir, es una cadena estocástica de tiempo discreto. 118

119 Las cadenas de Markov Consiste en la aplicación de la programación dinámica a un proceso de decisión estocástico, en donde las probabilidades de transición entre estado están descritas por una cadena de Markov. La estructura de recompensas del proceso está descrita por una matriz cuyos elementos individuales son el costo o el beneficio de moverse de un estado a otro. Las matrices de transición y de recompensas dependen de las alternativas de decisión. El objetivo es determinar la política óptima que maximice el ingreso esperado en un número finito o infinito de etapas. Las cadenas de Markov, se clasifican, además, dentro de los procesos estocásticos de Markov, que son aquellos en el que el estado futuro de un proceso es independiente de los estados pasados y solamente depende del estado presente. Por lo tanto las probabilidades de transición entre los estados para los tiempos k-1 y k solamente depende de los estados que la variable adquiere dichos tiempos. La idea es determinar las probabilidades de ocurrencia de eventos que dependen de las probabilidades de ocurrencia del evento anterior y también más importante poder determinar las probabilidades a largo plazo de los eventos. Ejemplo 1: Una copiadora que hoy se encuentra funcionando tiene una probabilidad de que el día de mañana funcione correctamente de 65%. Pero si la copiadora hoy no está funcionando existe un 40% de probabilidades de que mañana funcione. Nos interesa determinar en esta cadena de Markov las probabilidades de encontrar la copiadora funcionando después de 1 o varios días, teniendo en cuenta que como estado inicial vamos a suponer que la copiadora está funcionando hoy. También determinaremos las probabilidades de estado estable que significan las probabilidades de encontrar la copiadora funcionando después de n ciclos que en nuestro caso son días. 119

120 Solución: UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Utilice el modulo del winqsb titulado: Markov process Luego seleccione file: Nos dará la opción de elegir new problem, para introducir los datos de un nuevo ejercicio. Luego nos aparece el siguiente pantallazo, en donde vamos a darle un titulo al problema y colocamos también el número de estados, para nuestro ejemplo serán 2(la copiadora funcionando y la copiadora no funcionando) y le damos ok. 120

121 Al darle ok nos dara la opción de introducir los datos del ejercicio, que corrersponden a la matriz de transición. En este caso es: S1: Estado 1, la copiadora funcionando S2: Estado 2, la copiadora no funcionando Matriz de transición S1 S2 S1 0,65 0,35 S2 0,40 0,60 Entonces 121

122 Hay que resaltar que se debe colocar las probabilidades iniciales, en nuestro caso las que corresponden al estado 1, según el enunciado del ejercicio. Luego procedemos a resolver utilizando solve and analyse que encontramos en la barra superior y elegimos markov process step Obtenemos la siguiente tabla: En esta casilla se coloca el numero de periodos que se quieren proyectar, en este caso colocamos 1. El resultado que obtenemos 0,5625 corresponde a la probabilidad de encontrar funcionando la copiadora al dia siguiente y 0,4375 de no estar funcionando si tenemos en cuenta que la copiadora inicio funcionando. Bastaria con variar este número para calcular las probabilidades de 2,3, 0 más periodos. 122