DISEÑO DE UN MODELO DE LOGÍSTICA INVERSA, EMPLEANDO ALGORITMOS EVOLUTIVOS

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1 Capítulo 10 Innovación y tecnología DISEÑO DE UN MODELO DE LOGÍSTICA INVERSA, EMPLEANDO ALGORITMOS EVOLUTIVOS *C. Dr. Jorge Luis Castañeda Gutiérrez, Dr. Carlos Alberto Reyes García Dr. Federico Ramírez Cruz Departamento de Posgrado, Doctorado en Logística y Dirección de la Cadena de Suministro, Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla 21 Sur No. 1103, Colonia Santiago, Puebla, Puebla Tel , jlcastgu@tlaxcala.com Resumen: Desde hace algunas décadas se ha empezado a observar la importancia que tiene, desde el punto de vista ambiental y desde el punto de vista económico, la gestión responsable y adecuada de los residuos industriales. La mayoría de las empresas, omite el uso de mecanismos de identificación, clasificación, manejo y control de los residuos industriales que generan, lo que trae como consecuencia el deterioro y contaminación del medio ambiente, a pesar de existir una normatividad que regula dicha actividad. Sin embargo, la empresa no sólo debe responsabilizarse de la adecuada gestión de los subproductos y residuos generados en el ejercicio de su actividad, sino que también es responsable, de aquellos productos puestos en manos del consumidor y que han dejado de satisfacer las necesidades de éstos, los cuáles se denominan Productos Fuera de Uso (PFU). Éstos pueden aún incorporar un valor añadido susceptible de ser recuperado por la empresa y reintroducirlo en su ciclo de operaciones, de manera que por una parte se obtenga un beneficio económico al aprovechar el valor del PFU y por otra, se contribuya a mejorar las condiciones ambientales de nuestro entorno cuidando el destino final de los residuos industriales. Entendiendo que la integración de dicho factor ha de considerarse desde la perspectiva del ciclo de vida total del producto; es decir, desde su concepción, fabricación y distribución del mismo, hasta su utilización y eliminación, para una gestión eficiente dentro de las organizaciones, se debe considerar tanto el canal logístico tradicional forward logistic como el canal logístico inverso reverse logistic. Palabras Claves: Reutilización, refabricación, reciclaje Introducción: Dada la importancia que tiene, desde el punto de vista ambiental y desde el punto de vista económico, la gestión responsable y adecuada de los residuos industriales. Las empresas, inducidas principalmente por una legislación cada vez más restrictiva en términos de generación de residuos, empiezan a considerar la utilización de procesos productivos más limpios en los que se reduzca la cantidad de materias primas empleadas, se generen menos residuos, se racionalice el uso de las fuentes de energía, etc., obteniéndose así mayores beneficios medioambientales. Indudablemente aún no se han conseguido avances significativos en términos absolutos, existiendo cuestiones en las que resulta cada vez más complicado obtener compromisos firmes por parte de ciertos colectivos y entidades. 421

2 La Administración y la Responsabilidad Social Empresarial La mayoría de las industrias en el Estado de Tlaxcala, no cuentan con un mecanismo de identificación, clasificación, manejo y control de los residuos industriales que generan, lo que trae como consecuencia el deterioro y contaminación del medio ambiente, a pesar de existir una normatividad que regula dicha actividad. La problemática que subyace en el proceso de recuperación y aprovechamiento de los residuos industriales y por ende de los PFU puede ser debido al desconocimiento por parte de la organización, de lo que es la función y alcance de la logística inversa, para lo cuál se hace necesario la creación de un diagnóstico que permita visualizar el aprovechamiento de los residuos industriales y de los PFU de las empresas de transformación en Ciudad Industrial Xicohténcatl I del Estado de Tlaxcala, a la vez que se contribuye a la disminución del impacto ambiental. Logística Inversa. Es el proceso de proyectar, implementar y controlar un flujo de materia prima, inventario en proceso, productos terminados e información relacionada desde el punto de consumo hasta el punto de origen de una forma eficiente y lo mas económica posible, con el propósito de recuperar su valor o el de la propia devolución. (Angulo Rivera Julio Cesar, Logística, 2008). La logística inversa se encarga de la recuperación y reciclaje de envases, embalajes y residuos peligrosos; así como de los procesos de retorno de excesos de inventario, devoluciones de clientes, productos obsoletos e inventarios estacionales. Incluso se adelanta al fin de vida del producto, con objeto de darle salida en mercados con mayor rotación. La siguiente tabla muestra las características de la logística inversa. 422 Causas que generan L.I. Alcance de la L.I Actividades de la L.I. Mercancía en estado defectuoso Retorno de exceso de inventario Devoluciones de clientes Productos obsoletos Inventarios estacionales Clientes Hipermercados Dinero en efectivo y portadores Supermercados Cliente final Retirada de mercancía Clasificación de mercadería Reacondicionamiento de productos Devolución a orígenes Destrucción Recuperación, reciclaje de envases, embalajes y residuos peligrosos Tabla 1. Características de la Logística Inversa. (Elaboración propia). La Logística y los productos fuera de uso. La consecución de ventajas competitivas sostenibles a través de la recuperación y gestión de los PFU requiere analizar la forma en que estos productos llegaran de nuevo a la cadena de suministro. Naturalmente, será la función logística de la empresa, en su consideración de flujo inverso, la que permita recuperar dichos productos y materiales fuera de uso y gestionarlos para obtener así una rentabilidad económica. De esta forma, podemos analizar diferentes sistemas de logística inversa

3 Capítulo 10 Innovación y tecnología a través de los cuales desarrollar el proceso de recuperación económica del producto fuera de uso, de acuerdo con las características propias del producto, del proceso, de la empresa o de la estructura existente en la cadena de suministro, entre otras. Tipología de redes logísticas para la recuperación de productos. Por su parte, Fleischmann, Krikke, Dekker y Flapper (2000) describen una tipología de redes logísticas para la recuperación de productos similar a la anterior, en la que distinguen entre tres sistemas de recuperación: a) Redes para el Reciclaje. Suelen ser estructuras simples, con pocos eslabones y centralizadas que se caracterizan por requerir, para una gestión eficiente de la misma, un elevado volumen de inputs (productos recuperados) generalmente de escaso valor unitario. b) Redes para la Re fabricación de Productos. Su principal objetivo es la recuperación de partes y componentes de productos con alto valor añadido. En estos sistemas los fabricantes originales suelen desempeñar una labor muy importante, siendo en ocasiones los únicos responsables del diseño y la gestión del SLI. c) Redes de Productos Reutilizables. En estos sistemas los productos recuperados se reintroducen en la cadena de suministro una vez realizadas las necesarias operaciones de limpieza y mantenimiento. LOGISTICA PARA LA RECUPERACION RECICLAJE REFABRICACION REUTILIZACION MATERIAS PRIMAS FABRICACION DEL PRODUCTO DISTRIBUCION DEL PRODUCTO CONSUMO FLUJO DIRECTO FLUJO INVERSO LOGISTICA DE DEVOLUCIONES Figura 2. Logística de recuperación y logística de devoluciones. Algoritmos Evolutivos en el diseño de un modelo de logística inversa. El desarrollo de aplicaciones informáticas en la logística ha sido rica y de gran alcance. En un extremo del espectro se esfuerzos realizados para automatizar las tareas administrativas asociadas a los grandes volúmenes de documentos requeridos en la operación diaria de un sistema logístico. En el otro extremo se modelos integrales de planificación utilizados en el desarrollo de redes 423

4 La Administración y la Responsabilidad Social Empresarial logísticas adecuadas para apoyar las estrategias globales de la empresa. Para cubrir adecuadamente este rango, es útil tener un esquema de clasificación agrupación los esfuerzos de varios sistemas en bastantes categorías homogéneas. Esto no sólo facilita un debate coherente y organizado; también a menudo ayuda a encontrar el camino hacia las lagunas en el desarrollo y la necesidad de seguir investigando. Las revisiones anteriores de uso de la computadora en logística sugieren diversas formas de agrupación sistemas de información y modelos en lógica categorías. El método más popular sido identificar las áreas problemáticas que la Las direcciones de aplicación. Por ejemplo, Ballou, en un tema que publico hace años, señaló que siete áreas específicas de la logística se ha beneficiado de la computadora en ese momento: ubicación de las instalaciones, el inventario de control, entrada de pedidos, programación de vehículos, almacén de la planificación de la disposición, recuperación de flete, y el producto y el envío de búsqueda. "Ballou espera que las futuras iniciativas para ampliar en las áreas de la consolidación del envío, sistemas de control de gestión y estratégica de planificación. Los algoritmos evolutivos son métodos de optimización y búsqueda de soluciones basados en los postulados de la evolución biológica. En ellos se mantiene un conjunto de entidades que representan posibles soluciones, las cuales se mezclan, y compiten entre sí, de tal manera que las más aptas son capaces de prevalecer a lo largo del tiempo, evolucionando hacia mejores soluciones cada vez. Los algoritmos evolutivos, y la computación evolutiva, son una rama de la inteligencia artificial. Son utilizados principalmente en problemas con espacios de búsqueda extensos y no lineales, en donde otros métodos no son capaces de encontrar soluciones en un tiempo razonable. Siguiendo la terminología de la teoría de la evolución, las entidades que representan las soluciones al problema se denominan individuos o cromosomas, y el conjunto de estos, se denomina población. Los individuos son modificados por operadores genéticos, principalmente el sobrecruzamiento, que consiste en la mezcla de la información de dos o más individuos; la mutación, que es un cambio aleatorio en los individuos; y la selección, consistente en la elección de los individuos que sobrevivirán y conformarán la siguiente generación. Dado que los individuos que representan las soluciones más adecuadas al problema tienen más posibilidades de sobrevivir, la población va mejorando gradualmente. Los Problemas de Optimización Combinatorios son frecuentemente tratados en el campo de la Optimización. Cubren una amplia gama, entre ellos la minimización del costo total de interacción entre pares de facilidades. Los mismos están caracterizados por la consideración de una selección o permutación de un conjunto discreto de elementos o por una asignación entre ellos. El Problema del diseño de una red de logística inversa es complejo y dificultoso, en donde, relacionar asignaciones particulares tiene un costo asociado; tal estructura de costo surge, por ejemplo, cuando el costo de localizar la facilidad i en la localidad k y la facilidad j en la localidad l es una función de la distancia entre las dos localidades k y l, y el grado de interacción entre las dos facilidades j e i. Los Algoritmos Evolutivos son heurísticas basadas en los principios de evolución natural y genética introducido por J. Holland en los años 70 s. Ellos pueden tratar varios puntos de un espacio de búsqueda concurrentemente permitiendo que no sean atrapados en un óptimo local. 424

5 Capítulo 10 Innovación y tecnología Además, se pueden ajustar para resolver problemas de optimización combinatorios eficientemente (Roger, Calgari, 1999). Los Algoritmos Evolutivos requieren que se les especifique la codificación de los individuos y una función de evaluación que mida la aptitud de cada individuo. La función de Aptitud es la guía que emplean estos algoritmos para explorar de forma eficiente su amplio espacio de búsqueda de posibles soluciones. Problema de Investigación: El estudio de las cadenas de suministro tanto en flujo directo como inverso, han sido revisadas por diversos autores tanto por académicos como por consultores en los últimos años. Sin embargo, la línea de investigación en la optimización de redes de Logística Inversa, es un área de oportunidad donde se pueden realizar investigaciones al respecto (Seuring et al., 2005) Con el fin de lograr el objetivo de la presente investigación, hemos formulado las siguiente Hipótesis y sus respectivas preguntas de investigación: Hipótesis: Mediante el diseño de una red de Logística Inversa basado con el enfoque de optimización por algoritmos genéticos, será posible evaluar y gestionar de manera eficiente los residuos industriales generados por las empresas. Con lo antes expuesto surgen las siguientes preguntas de investigación: Cómo es la estrategia de la cadena de suministro inversa percibida? Cuáles son las fuerzas motrices de la estrategia de la cadena de suministro inversa? Cuáles son los criterios para la selección de los diversos desechos industriales y los conceptos ágiles en la estrategia de la cadena de suministro inversa? Cómo son los diversos desechos industriales y los conceptos ágil aplicación en los procesos de la cadena de la cadena de suministro inversa? De dónde provienen los flujos inversos en una cadena de suministro? Objetivo del Trabajo: Objetivo general: El diseño de un modelo de Logística Inversa, permitirá mejorar significativamente su servicio a clientes, así como controlar inventarios y producir mejoras de costos, tiempos, kilómetros de recorrido, vehículos empleados y horas de trabajo, a través de una optimización de recursos logísticos tanto en flujo directo como en flujo inverso. Además permitirá en el futuro una operación y seguimiento de sus productos fuera de uso en tiempo real con los beneficios de mejorar la gestión y control de producción de inventarios. Así como también el diseñar y aplicar a través de modelos basados en heurísticas que brinde herramientas para determinar políticas de productos, de demandas dependiente e independiente, dicho modelo será optimizado con el uso de algoritmos genéticos. Objetivos particulares: Identificar los modelos de flujo de redes logísticas en flujo directo e inverso, sus antecedentes y conceptos básicos y su aplicación. 425

6 La Administración y la Responsabilidad Social Empresarial Identificar antecedentes y descripción de metaheurísticas utilizadas para la determinación de redes de LI. Identificar las restricciones para la modelación. Analizar y caracterizar los trabajos de investigación que tratan los modelos más recientes sobre la gestión de LI. Identificar los parámetros y variables relevantes consideradas en los sistemas de gestión de LI. Localización de Centros de Recuperación. Metodología: El siguiente diagrama presenta la metodología que se seguirá para determinar los resultados a si como la propuesta de mejora en la gestión de los PFU. INICIO ANALISIS DE L.I SE PROCESA INFO. MODELO DE LOGISTICA INVERSA RED DE RECUPERACION CODIFICACION DEL ALGORITMO EVOLUTIVO FIN Figura 4. Diagrama de la metodología. (Elaboración propia). 426

7 Capítulo 10 Innovación y tecnología Contribuciones al conocimiento del tema: El interés científico de este estudio reside en la posibilidad de analizar como las empresas, deben asumir su responsabilidad mas allá de la vida útil de los productos que fabrican, adaptando su estructura organizativa a los procesos de logística inversa y las nuevas necesidades en materia ambiental. En cuanto el interés social estudiamos dos tipos de problemas: uno es elegir entre alternativas excluyentes siguiendo un criterio preestablecido, es decir se trata de un problema de decisión racional y en segundo termino es el de organizar las relaciones entre agentes que cooperan en actividades de producción e intercambio. Por lo tanto, el consumidor y la empresa no están aislados sino que actúan ambos en el marco de un sistema social (Salas, 2001). Resultados: Como resultado de la investigación, se describen a continuación, los modelos propuestos para la gestión de residuos industriales y PFU mediante el enfoque de logística inversa, como propuesta para la reincorporación de los mismos al proceso productivo y así obtener una utilidad extra, pero sobre todo una ventaja competitiva. Modelo de logística inversa mediante el enfoque de algoritmos evolutivos Esta figura representa el flujo directo (logística) de un proceso productivo y la relación con un proceso de flujo inverso funcionando como un solo sistema y no como sistemas independientes teniendo presentes los elementos de la Logística Inversa: Reciclaje, Refabricación y Reutilización. Entrada de materia prima Proceso productivo Producto Terminado Comercialización y Distribución del producto Consumo Fin del ciclo de vida Devolución Reutilización Re fabricación Recogida y consolidación del los PFU FLUJO DIRECTO FLUJO INVERSO Reciclaje Figura 5. Modelo de Logística Inversa. 427

8 La Administración y la Responsabilidad Social Empresarial Partiendo del modelo anterior, se puede describir ahora el modelo de una red de recuperación mediante el enfoque de Logística Inversa, considerando la logística de recuperación y la logística de devoluciones así como los posibles centros de recuperación. Modelo de una red de recuperación. LOGISTICA PARA LA RECUPERACION E R RE REF REU CLIENTE MATERIA PRIMA PROCESO PRODUCTIVO ALMACEN (DIST. Y COMERC.) FLUJO INVERSO FLUJO DIRECTO E ELIMINACION R CENTRO DE RECUPERACION REC RECICLAJE REF REFABRICACION REU REUTILIZACION E R CLIENTE LOGISTICA DE DEVOLUCIONES Figura 6. Red de recuperación. Después del análisis anterior, se plantea un modelo matemático con la finalidad de determinar las condiciones propias del modelo, considerando tanto flujo directo como flujo inverso. Planteamiento teórico: Textualmente se describe el modelo para una mejor comprensión del mismo. El objetivo es minimizar los costos de manejo y/o transporte de artículos en el flujo directo y por consecuencia en el flujo inverso. 428

9 Capítulo 10 Innovación y tecnología Función de aptitud. Minimizar el costo que representa el proceso productivo, así como el manejo y almacenamiento de los artículos o productos (logística) por planta de proceso i operativa + costo fijo que representa el manejo y almacenamiento (logística) por centro de recuperación k operativo + costo logístico en flujo directo (hacia delante) de la fracción de la demanda del cliente j fabricada en la planta i + costo logístico en flujo inverso (recuperación y/o devolución) de la fracción de productos consumidos por el cliente j y recogidos por el centro d e recuperación k para ser procesados en la planta i + costo que representa la eliminación del producto fuera de uso. Restricciones de capacidad. 1.- Capacidad de producción de la planta de proceso i operativa. La fracción de la demanda del cliente j fabricada en la planta i en el flujo hacia delante + la fracción de los productos consumidos por el cliente j y recogidos por el centro de recuperación k para ser procesados en la planta i en el flujo inverso debe ser menor o igual a la capacidad de producción de la planta de proceso i operativa. 2.- Capacidad de almacenamiento en la planta de proceso i operativa. La fracción de la demanda del cliente j fabricada en la planta i en el flujo hacia delante + la fracción de productos consumidos por el cliente j y recogidos por el centro de recuperación k para ser procesados en la planta i en el flujo inverso debe ser menor o igual a la capacidad de almacenamiento en la planta de proceso i operativa. 3.- Capacidad de almacenamiento del centro de recuperación k operativo. La fracción de los productos consumidos por el cliente j y recogidos por el centro de recuperación k deben ser menor o igual a la capacidad de almacenamiento del centro de recuperación k operativo. 429

10 La Administración y la Responsabilidad Social Empresarial Planteamiento matemático, en un modelo determinístico. F.O MIN Z= f P i Y P i + f R K Y R K + C f ij X f ij + C r jki X r jki + i I k K i I j J j J k K i I C r jk X jk I E j J k K s.a 1.- Capacidad de producción de la planta de proceso i operativa. X f ij + X r jki Y P i i I j J k K i I 2.- Capacidad de almacenamiento en la planta de proceso i operativa. X f ij + X r jki A P i i I j J k K i I El modelo presentado, en su conjunto, representan la manera en que las empresas pudieran eficientizar sus procesos productivos, reducir el impacto ambiental y al mismo tiempo obtener una utilidad extra, al introducir los residuos y productos fuera de uso como resultado de su actividad, al proceso productivo. Con el diagnóstico realizado y las propuestas de mejora establecidas se pretende que las empresas: Contemplen tanto el flujo directo productor-consumidor como el flujo inverso consumidor-productor como áreas de oportunidad. Comprendan la importancia que tienen las actividades de reciclar, reutilizar, re fabricar así como la de reintegrar los PFU al proceso productivo. 430

11 Capítulo 10 Innovación y tecnología A través del enfoque de Logística Inversa puedan convertirse en empresas competitivas, mediante un proceso de planificación, desarrollo y control en la gestión de sus residuos generados. Se concienticen acerca de la necesidad de reducir el impacto ecológico debido a la mala gestión de los residuos industriales así como de los PFU. Esto es posible mediante la Logística Inversa. Conclusión: El entorno actual exige a las empresas incrementar los recursos y la optimización de sus prácticas mediante la incorporación de herramientas. La consideración de un flujo inverso en la función logística permite amplificar las capacidades competitivas de la empresa sobre los que puede desarrollar las potencialidades de la misma y conseguir, de esta forma, la ansiada ventaja competitiva sostenible. Estos recursos y capacidades pueden considerarse como un conjunto de activos tangibles e intangibles que incluyen las habilidades de gestión de la empresa, sus elementos de la cadena de valor es una conocida teoría de la empresa que divide a ésta en un conjunto de actividades estratégicas, relevantes para comprender el comportamiento de los costos y las fuentes de diferenciación existentes y potenciales. Bibliografía y otras fuentes de información: [1] Arbonés Malisani, E. (2005). La logistica empresarial. Barcelona: marcombo. [2] Fleischmann, M., Krikke, H. R., Dekker, R. y Flapper S. P.D. (2000). A Characterisation of Logistics Networks for Product Recovery Omega. [3] Ginter, P. M. y Starling, J.M. (1978). Reverse Distribution Channels for Recycling. California Management Review. [4] Lacoba, Sergio Rubio.(2003). El sistema de la Logistica Inversa en la Empresa: Analisis y Aplicaciones. Badajoz: Universidad de Extremadura. [5] Porter, M.E. (1987). Ventaja Competitiva: Creación y sostenimiento de un Desempeño Superior. Ed. Continental. [6] Rodríguez, Valencia J. (1999) Estudios de Sistemas y Procedimientos Administrativos. México, Limusa. [7] Rogers, D. S. y Tibben-Lembke, R. S. (1999). Going Backwards: Reverse Logistics: Trends and Practices. Reverse Logistics ExcecutiveCouncil. [8] Salas, V. (2001) Economía de la empresa: Decisiones y organización, Ariel Economía. [9] Urquiaga Rodriguez, A. J. (2007). Logistica de Operaciones. Habana, Cuba: Instituto Politecnico Jose Antonio Echeverria. [10] Von, Bertalanffy Ludwig. (1976). Teoría General de Sistemas. Petropolis, Vozes. Fuentes electrónicas. [11] Secretaria de Desarrollo Economico del Estado de Tlaxcala. (s.f.). Recuperado el 5 de Noviembre de 2008, [12] Medio de comunicacion sobre el sector de la logistica. (s.f.). Recuperado el 9 de Enero de [13] Documentos profesionales, Fichas tecnicas, Herramientas y Glosario. (s.f.). Recuperado el 10 de Enero de [14] Recuperado 29 de Enero de [15] Calidad. (s.f.). Recuperado el 23 de Enero de

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