Modelos de inventario con demanda constante

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO Modelos de inventario con demanda constante M. En C. Eduardo Bustos Farías as

2 6.1 Utilidad de la construcción n de inventarios Mantener un control de inventario es crucial para el éxito de una empresa. Muchos beneficios pueden ser obtenidos de construir un inventario no importando el tamaño o de este. Los modelos de inventario son usados frecuentemente para desarrollar políticas de inventarios, consistentes en: * Cantidad a ordenar, denotada por Q * Punto de reorden,, denotado por R

3 Tipos de costo en modelos de inventario * Generalmente las empresas desean encontrara una política de inventario que minimize el costo total de cada SKU. * Categorías as de costos en modelos de inventario: + Costos permanentes - Costos de capital - Costos de almacenamiento - Costo de utilidades - Trabajo - Pólizas - Seguridad - Robos y siniestros - Deterioros u obsolescencia C h = H * C C h = Costo anual de mantener una unidad en inventario H = Tasa de Costo de almacenamiento anual C = Costo unitario por item

4 * Costos de ordenar y de setup - Estos costos son independientes del tamaño o de la orden. - Los costos de ordenar se producen cuando se compran grandes cantidades. +Teléfono + Revisión n de la orden + Trabajo + Transporte - Los costos de setup se producen cuando se venden grandes cantidades a clientes. +Limpieza de máquinasm + Mantención equipos + Capacitación n del staff * Los costos de ordenar y de setup se denotan por C o

5 * Costo de satisfacción n de los clientes - Corresponde al grado de satisfacción n que experimentan los clientes. - Un cliente insatisfecho puede: + Cambiarse a la competencia + Esperar hasta que su orden sea satisfecha. - Para satisfacer a los clientes se espera incurrior en dos tipos de costos: + Costos administrativos de no contar con el stock denotado por π. + Costo de tener una orden pendiente denotado por C s

6 Demanda en modelos de inventario - La demanda es una componente que afecta la política de inventario. - Los patrones de demanda determinan como modelar un problema de inventario - Clasificación n de inventarios Usado típicamente Los items para Los son llevar items clasificados un son control clasificados por de su fabric. de importancia acuerdo a su Proporciona a relativa gerencia tiempo de ac. inf. de a las sobre duración necesidades el proces. los cuales de prod. la son empresa. diferentes. De De ac. ac. al al proceso De De ac. ac. a la la importanc De De ac. ac. a los los produc. Materias primas Peresibles Proceso de de materias A, A, B, B, C No No peresibles Prod. terminados

7 Sistemas monitoreados - Sistemas monitoreados continuamente. + Una nueva orden se realiza cada vez que el inventario llega a un punto mínimo. m - Sistemas minitoreados periódicamente + El nivel de inventrio es revisado cada cierto tiempo. + Las ordenes se realizan solamente durante este tiempo.

8 6.2 Modelo del lote económico Se trata de una de las más m s comunes técnicas t usadas en materia de optimización n de inventarios Supuestos del modelo EOQ: - La demanda es conocida y ocurre a una tasa constante. - Los productos tienen duración n suficiente. - Se utiliza un sistema de monitoreo continuo - Todos los costos permanecen constantes en el tiempo - El tiempo de espera entre la emisión n de la orden y la llegada de esta (lead( lead-time) es igual a 0

9 La ecuación n de costos del modelo EOQ - El entorno constante que describe el modelo EOQ supone las siguiente observación: Q LA POLÍTICA OPTIMA PARA ORDENAR ES LA MISMA CANTIDAD CADA CIERTO PERIODO DE TIEMPO Esta observación permite construir el siguiente modelo: Q Q

10 - La ecuación n de costo anual total de inventario Costo Anual Total de Inventario =Costo Anual Total de Almac. + Costo Anual + Total de Ordenar Costo Anual Total por Item CT(Q) = (Q/2)C h + (D/Q)C o + DC Se define D como la demanda anual total. La Cantidad Optima a Ordenar Q * = 2DC o C h

11 La función n de costos variables totales Costo Total de Almac VT(Q) Construcción de la curva de costos variables anuales totales Sume ambas curvas en una sola Nota: Para una cantidad óptima a ordenar El costo total de almac. y el costo total de ordenar son iguales Costo Total Anual de Ordenar y Almacenamiento * * o * * * Costo Total de Ordn. Q * Cantidad óptima a ordenar Q

12 Análisis de sensibilidad * La curva se comporta como una recta para puntos cerca de Q. La desviación n del punto de cantidad óptima a ordenar solo causa pequeños incrementos en el costo total. Q *

13 Períodos de Tiempo El período de tiempo, T, representa el lapso de tiempo entre una orden y otra. T se calcula por: T = Q/ D Note que el período de tiempo debe ser menor que la duración de los productos, de lo contrario el modelo deberá ser modificado

14 Lead-Time y punto de reorden * Se debe tener presente que el Lead-Time, L, es siempre positivo y este debe comenzar a ser contabilizado desde el momento que se decide realizar una nueva orden. * El punto de reorden,, R, corresponde a la posición n en el inventario en la cual se debe efectuar la orden. * R se calcula como: R = L D L y D deben expresarse en las mismas unidades de tiempo.

15 Nivel de Stock * EL nivel de stock se comporta como un buffer que permite: - Cubrir la demanda en lead-time - Pasar un lead-time mayor que el esperado. * Cuando se incluye un nivel de stock (SS), R se calcula como: R = LD + SS * El tamaño o del nivel de stock se basa considerando la rapidez de lo proveedores.

16 Compañí ñía a de Refrescos Allen CAA vende jugos a mayoristas y minoristas. Ventas de jugos en las últimas 10 semanas Semana Se necesita una política de ordenes para el jugo de Ventas limón Semana Ventas Datos: C o = $12 ($8 por orden hecha) + (20 min. de revisión)($12 por hr) C h = $1.40 [HC = (14%)($10).] C = $10. H = 14% (10% tasa de interés s anual) + (4% otros). D = 6240 (120 jugos en promedio por semana)(52 semanas).

17 Solución La política para ordenar que se llevaba hasta la fecha decía a que Q = 600 CT( 600) = (600 / 2)($1.40) + (6240 / 600)($12) = $ La política introducida por el modelo EOQ dice que el tamaño o de la orden esta dado por: 16% Menos Q * = 2( 6240)( 12) 1.40 = TV(327) = (327 / 2)($1.40) + (6240 / 327) ( $12) = $457.89$

18 Análisis de sensibilidad de los resultados del modelo EOQ. * Si cambiamos Q, pensando que la orden debe subir en 100 u se tiene: -CRA debe ordenar Q=300 en cada orden Esto aumentará el costo total en $1.71$ - Esto es menos del 0.5% de aumento en las variables de costo. *Cambio en algunos parámetros - Supongamos que la demanda aumenta en un 20%. D=7500 jugos. - La nueva cantidad a ordenar es Q = 359 Solo aum. - El costo total es de = CT(359) = $502 un 0.4% - Si CRA continúa a ordenando Q= 327, el costo total vuelve a ser: CT(327) = (359 / 2)($1.40) + (7500 / 327)($12) = $504.13

19 Períodos de Tiempo - Período de tiempo = T = (327/6240) = añosa - Por 5 días d trabajados a la semana, T = (52)(5) = 14 díasd - Esta información n es útil porque: * La duración n de los productos puede causar problemas * Se puede desear coordinar las ordenes con los items de productos.

20 Punto de reorden * Sin nivel de stock R = (8)(24) = 192 jugos Lead time Demanda diaria = 120 / 5 = 24 * Bajo la política normal R = 20, lo que resulta en SS = = 13 jugos.

21 La orden es recibida en un período de 8 días / [(52)(5)] Datos de de entrada para el el problema EOQ Solución óptima para el el problema EOQ obtenida por WINQSB

22 10.3 Modelo EOQ con descuento por cantidades Los descuentos por cantidades son una práctica común n en el comercio. - Los descuentos por compras estimulan el tamaño o de las ordenes y reducen los costos de almacenamiento. - Los descuentos por cantidades reflejan una economía a para grandes ordenes. -

23 Esquema de descuentos por cantidades - Se trata de una lista de los descuentos por unidad correspondientes a cada compra. -Normalmente, el precio por unidad baja a medida que la cantidad aumenta. - La cantidad a ordenar en la cual el precio unitario disminuye se llama punto de quiebre. - Existen dos tipos principales de descuento * Descuentos sobre todas las unidades : Se le aplica un descuento al total de la compra. * Descuentos progresivos: El descuento se aplica solo a aquellas unidades compradas por sobre el punto de quiebre.

24 Descuento sobre todas las unidades. - Para determinar la cantidad óptima a comprar, el costo total se calcula como: CT(Q) = (Q / 2)C h + (D / Q)C o + Dci C i representa el costo por unidad en el i-ésimoi nivel de precios.

25 Compañí ñía a De Refrescos Allen A CRA le ofrecen descuentos sobre todas las unidades que compre por ser cliente. Datos Esquema de Desc. Por Cantidades $10, $9, $9, $9, $9,00 Debe CRA aumentar su orden de 300 jugos y así aprovechar el el descuento que le le ofrecen?

26 SOLUCION Paso 1: Encuentra la cantidad óptima a ordenar Q i* para nivel de descuento i. Use la formula Q* = ( 2DCo) / C Paso 2: Para cada nivel de descuento i modifique Q i* como sigue: Si Q * i < B i, aumente Q i* para B i. Si B i Q i* < B i+1, no cambia el valor de Q i*. Si Q * i B i+1, elimine el nivel de descuento i para futuras consideraciones. Paso 3: Substituya el valor de Q * i modificado en la fórmula de costo total CT(Q * i ). Paso 4: Seleccione el Q * i que minimiza CT(Q i* ) h

27 Paso 1: Encuentre la cantidad óptima a ordenar Q i para cada nivel de descuento i basado en la fórmula EOQ Costos mínimos m de ordenar por nivel de descuento Nivel de Cantidad Dcto. a ordenar Precio por unidad Q* >=

28 Paso 2: Modificar Q i * Paso 3: Substituír Q I * en la función de costos totales. Q* modificado y costos totales Cant. a Precio Q* Costo Ordenar Unitario Q* Modificado Total *** *** , , , >= Paso 4: CRA debe ordenar 5000 jugos.

29 6.4 Modelo de lote de producción Productos farmacéuticos económica Este modelo es útil para empresas que producen y venden los artículos. Algunos ejemplos donde este modelo puede aplicarse: Producción de bebidas Industrias Familiares

30 Supuestos del modelo del Lote de producción económica. La demanda es constante. La tasa producción n es mayor que la Demanda. El lote de producción n no es recibido instantáneamente neamente (a un valor infinito), la tasa producción n es finita. Hay un único producto a considerar El resto de suposiciones del modelo EOQ permanece iguales.

31 EL LOTE OPTIMO DE PRODUCCION SE RIGE POR LA POLITICA DE PRODUCIR LA MISMA CANTIDAD CADA VEZ. Estas observaciones se perfilan en el modelo de inventario que se muestra:

32 Ecuación n de costos para el modelo del lote de producción n económica mica. Los parámetros de la función n de costo total son similares ea las del modelo EOQ. En lugar del Costo de ordenar, existe un costo de setup fijo pora el costo de la corrida producción corrida (Co). Además, se necesita conocer la tasa de producción anual (P) en el modelo.

33 Ecuación de costo total CT(Q) = El inventario promedio (Q/2)(1 - D/P)C h +(D/Q)C o Definir P como la producción anual. Orden de producción óptimo Q * = 2DC o C h (1-D/P)

34 Algunas relaciones útiles Período T = Q / D. Tiempo entre una corrida de producción n T1 = Q / P. El tiempo en el cual las máquinas m no estan produciendo T2 = T - T1 = Q(1/D - 1/P). Inventario promedio = (Q/2)(1-D/P).

35 Compañí ñía a de cosméticos FARAH Farah necesita determinar el lote óptimo de producción n para su producto lápiz l labial. Datos * La fábrica f opera 7 días d a la semana, 24 horas al día. d * La tasa de producción n es 1000 tubos por la hora. * Toma 30 minutos preparar la maquinaria para la producción. * El setup de la línea l de producción n tiene un costo de $150 * La demanda es 980 docenas de tubos por semana. * El costo de producción n unitario es $.50 * El costo de almacenamiento es de un 40%. sobre el costo de producción

36 solución Las entradas para la función n de costo total son: D = 613,200 al añoa [(980 docena/semana)(12) / 7](365) Ch = 0.4(0.5) = $0.20 por tubo al año. a Co = $150 P = (1000)(24)(365) = 8,760,000 al año. a

37 La Política Actual Actualmente, Farah produce lotes de 84,000 tubos. T = (84,000 tubos por corrida) / (613,200 tubos al año) a = años a (cerca de 50 días). d T1 = (84,000 tubos por el lote) / (613,200 tubos al año) a = años a (cerca de 3.5 días). d T2 = = años a (cerca de 46.5 días). d CT (Q = 84,000) = (84,000/2) + {1-(613,000/8,760,000)}(0.2) + 613,200/84,000)(150) = $8907.

38 La Política Optima Usando los datos de entrada se encuentra que: Cantidad de producción óptima Q * = 2(613,000)(150) (0.2)(1-613,2008,760,000) = 31,499 El costo total CT(Q = 31,499) = (31,499/2) [1-(613,200/8,760,000)](0.2) + (613,200/31,499)(150) = $5,850..

39 La escasez no es permitida WINQSB pantalla de de entrada WINQSBsolución óptima

40 6.5 Modelo con escasez planificada Cuando un artículo solicitado no se encuentra en stock, los clientes pueden decidir comprar en otra parte (ventas perdidas). Ordenar y esperar (orden en espera). En este modelo se considera el caso de tener una orden pendiente. Todas las otras suposiciones del modelo EOQ son igualmente válidas. v

41 Ecuación n del costo para el modelo con escasez planificada Los parámetros de la función n de costo total son similares a los que se usaron en el modelo EOQ. Además, se necesita incorporar los costos de escasez en el modelo : * Costo unitario de volver a ordenar al año a - Cs - Refleja una reducción n en la ganancia esperada - Puede ser estimado por fluctuaciones en el mercado y por grupos minoritarios. * Costo administrativo unitario de volver a ordenar - π. - Refleja el trabajo adicional de volver a ordenar.

42 Inventario promedio= (Q - S) / 2 Q - S Q Q Q - S proporción de tiempo del inventario existente = T 1 / T = (Q - S) / Q T 1 T 2 T 1 S T S T Escasez promedio= S / 2 Proporción de tiempo con escasez= T 2 / T

43 Ecuación n del Costo Variable Total Anual CT(Q,S) = Costo de almacenamiento (Q -S)2 2Q C h + Costo de ordenar D Q (C S2 o + Sπ) + 2Q C S Costo de volver a ordenar en tiempo independiente La solución óptima a este problema se obtiene bajo las siguientes condiciones * Cs > 0 ; Costo de volver a ordenar en tiemp dependiente * π < 2C o C h / D

44 Política para el inventario óptimo La cantidad óptima a ordenar Q * 2DC o C = h + C S (Dπ) x 2 C h C s C h C S Nivel óptimo para volver a ordenar S * = Q* C h -Dπ C h + C S punto de reordenamiento R = L D - S *

45 Compañí ñía a de Importaciones Scanlon Scanlon distribuye saunas portatiles desde Suecia. Datos * Un sauna de Scanlon cuesta $2400. * El costo unitario anual de almacenamiento es de $525. * El costo fijo de ordenar $1250 (bastante alto, debido al gasto en transporte). * El lead-time es de 4 semanas. * La demanda es 15 saunas por semana como promedio.

46 * Costo de volver a ordenar -Scanlon estima un costo de $20 por semana cada vez que un cliente ordena un sauna y debe esperar por el hasta que llegue. - El costo administrativo de volver a ordenar es de $10. La gerencia desea de conocer: * La cantidad óptima a ordenar. * El número n óptimo de reordenes.

47 solución El aporte para la función n del Costo Variable Total - D = $780 [(15)(52)] - Co = $1,250 - Ch = $525 - Cs = $1,040 - = $10

48 La política de ordenamiento óptimo Q * = 2(780)(1250) x (780)(10) 2 (525)(1040) 74 S * = (74)(525) _ (780)(10) R = (4 / 52)(780) - 20 = 40

49 6.6 Determinación n del nivel de stock de resguardo. Las empresas incorporan niveles de stock de resguardo cuando determinan los puntos de reordenamiento. Una forma de determinar el nivel de stock de resguardo es mediante la especificación n del nivel de servicio. El nivel de servicio puede ser visto de dos maneras: - Nivel de servicio por ciclo - Nivel de servicio unitario

50 - Nivel de servicio por ciclo * La probabilidad de no contar con stock durante un ciclo de inventario. * Se aplica cuando la probabilidad de no contar con stock no es importante para la firma. - Nivel de servicio unitario *El porcentaje de demandas insatisfecha incurre en una demora. * Se aplica cuando el porcentaje de demanda insatisfecha puede ser controlado.

51 Método del nivel de servicio por ciclo * Ocurre un déficit d de stock solamente cuando el tiempo de lead-time es mayor que el punto de reorden. * Para determinar el punto de reorden se necesita conocer: El tiempo de lead-time. El nivel de servicio requerido. * En muchos casos el tiempo de lead-time se distribuye normalmente. Para la distribución n normal, el punto de reorden se calcula como: R = µ L + zσ L

52 Problema del CRA - continuación Asuma que el tiempo de lead-time se distribuye normalmente Parámetros de la estimación n de la distribución -Lead-time es 8 días d =(8/5) semanas = 1.6 semanas. - La demanda esperada por semana = demanda promedio en 10 semanas = 120 juicers por semana. µ = X = 120. La varianza estimada = varianza de Muestreo = jugos². σ 2 =S 2 =

53 La estimación n del lead-time esperado y la varianza µl L (1.6)(120) = 192; σ²l L (1.6)(83.33) = Buscando el nivel de servicio un punto de reorden dado. Se permite un `punto de reorden común n de 205 jugos 205 = z (11.55) z = De la tabla de distribución n normal se tiene: Un punto de reorden de 205 jugos incurre en un 87% del ciclo del nivel de servicio.

54 Encontrando el punto de reorden para un nivel de servicio dado * La gerencia desea mejorar el ciclo de nivel de servicio a 99%. * El valor de z corresponde a 1% restante que es R = (11.55) = 219 jugos Se expresa el ciclo del nivel de servicio como: * El número n promedio aceptable de ciclos en los cuales no se cuenta con stock por año. a Suponga CRA esta dispuesto a tener en promedio a lo más m s un período sin stock al año a o con una cantidad de ordeesn de 327 jugos. Habrá un promedio de 6240/327 = lead-time por añoa La probabilidad de quedar sin stock = 1/19 =

55 Método del nivel de servicio unitario Cuando el lead-time tiene una distribución n normal, el nivel de servicio puede ser calculado como sigue: Determine el valor de z que satisface la ecuación L(z) = (1-Nivel Servicio)Q* / s Resuelva para R usando la ecuación R = µ + zσ

56 6.7 Sistemas de revisión Los Sistemas de revisión n Continuos El modelo EOQ, del lote de producción n económica, y los modelos de escasez planificados, deben contar con una revisión continua. Políticas(R, Q) Los modelos mencionado requieren de políticas conocidas como el punto de reorden (R) y la cantidad a ordenar(q). Tales políticas pueden ser implementadas por: - Un sistema computerizado de punto de venta. - Un sistema binario.

57 - Políticas (R, M) * Los modelos previos asumen implícitamente que las unidades se venden una en una. * Cuando esta suposición n se infringe, el punto de reorden podría a perderse. * Cuando se encuentra en la situación n de no contar con stock podría a ocurrir que la espera se hiciera más m frecuente. * Una política llamada punto de reorden (R), Ordena hasta el nivel (M) el cual resuelve el problema. * Una orden de Q = M - [ Nivel Actual de Inventario] se realiza cada cierto tiempo.

58 Sistemas periódicos de Revisión - A veces es difícil o casi imposible adoptar un Sistema Continuo de Revisión, porque: * Resulta demasiado caro para comprar un sistema computarizado. * La carencia de espacio para adoptar el sistema binario. * Poco práctico para ordenar artículos diferentes desde el mismo vendedor en forma separada. - La Revisión n periódica para sistemas de inventario puede ser más m apropiada para estas situaciones. * Bajo este sistema la posición n de inventario para cada artículo se observa periódicamente. * Las órdenes de artículos diferentes puedan ser coordinadas mejor.

59 - Políticas(T,M) * En un ciclo completo la política(t, M), la posición de inventario se revisa cada T unidades de tiempo. * Una orden se agrega para mantener el nivel de inventario resguardado hasta un nivel máximo M. M es determinada por : El pronóstico del número de unidades demandadas durante el período de revisión. La suma de los niveles de stock deseados para abastecer a la demanda pronosticada. * El cálculo para el tamaño de la orden y del nivel M : * Período de revisión _ Q = (T + L) * D + SS SH M = T D + SS Nivel máximo de inventario SH = banda de stock L = Lead-time SS = Nivel de stock Q =cantidad a ordenar

60 M Ordenes Q 1 Q 2 T = Período de Revisión T T The Política (T,M (T,M) )) Periodic de revisión Review periódica Policy

61 M Orden No ordenar Q 1 Q 2 R período período período Política (T,R,M) de revisión periódica

62 Problema de CRA - continuación CRA ha comenzado a vender diversos productos adicionalmente a sus jugos. Una política de revisión n periódica para ordenar pareció apropiada. Datos -El período de revisión n es 3 semanas. -Lead-time es 8 días. d -El inventario actual ahecho a mano es de 210 jugos. -El stock de resguardo es de 30 unidades. Cuántos cantidad de jugos debe ordenarse?

63 SOLUCIÓN Datos de entrada T = 3 / 52 = D = 6240 unidades por año. SS = 30 unidades. Cálculos M = TD + SS L = 8 / 260 = años. [(5)(52) = 260] M = ( )(6240) + 30 = = 390. Q = ( )(6240) = 372.