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¿Inteligencia Artificial para mejorar pronósticos de la demanda?

¿Quiere mejorar su capacidad de previsión de la demanda?

He desarrollado una nueva forma de utilizar el aprendizaje automático para apoyar las cadenas de suministro. Así es como funciona:

He desarrollado un metamodelo capaz de tratar prácticamente cualquier conjunto de datos de demanda de la cadena de suministro. El metamodelo trabajará con sus datos para crear el mejor modelo ML posible.”

Este es el inicio de un post en Linkedin publicado el 12 de octubre de 2021. La promesa es básicamente “mejoraré tu pronóstico con inteligencia artificial (AI)”.

Y yo pregunto, ¿qué ganamos realmente si esto fuera posible? No estoy ni siquiera cuestionando que un algoritmo de “aprendizaje automatizado” sea capaz de mejorar la precisión del pronóstico. Mi pregunta es más fundamental todavía. Supongamos que, si mejora el pronóstico, ¿qué hemos ganado?

Determinantes del tamaño del inventario

El inventario es necesario solo si los clientes no tienen paciencia para esperar el producto desde que expresan su necesidad, por lo que el objetivo de tener inventario es satisfacer ventas inmediatas. Y sabemos también que la demanda por un producto particular en un punto de venta tiene una alta variabilidad.

Si el objetivo es satisfacer ventas y la demanda tiene amplias fluctuaciones, entonces el inventario que requerimos debe ser suficiente para satisfacer la máxima demanda antes de la próxima reposición, lo que significa que la mayor parte del tiempo debemos mantener inventarios en exceso respecto de la demanda real del momento.

La próxima reposición va a depender del tiempo que nosotros decidamos dejar pasar entre una y otra reposición, y también de cuánto demore en llegar el producto desde que lo pedimos. Ambos tiempos juntos componen el tiempo de reposición.

Mientras mayor el tiempo de reposición, mayor el inventario necesario.

Consecuencias de un inventario grande

Mientras mayor el inventario, más espacio se requiere para almacenarlo, y más capital inmovilizado tendremos. Como espacio y capital son ambos recursos limitados, mientras mayor el inventario, menos variedad podremos ofrecer a los clientes, lo que reduce las ventas.

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Y, además, si el tiempo de reposición es largo, entonces tendremos también mayores riesgos asociados al inventario: riesgo de merma y riesgo de obsolescencia. Además, un menor ROI general de la operación.

Incidencia del pronóstico en las consecuencias del inventario

Si nuestro pronóstico está muy equivocado, tendremos ventas perdidas por stock out, y tendremos acumulación de exceso de inventario.

Si mejoramos el pronóstico, vamos a reducir el stock out, y también la acumulación de exceso. Sin embargo, el principal factor que determina el tamaño del inventario es el tiempo de reposición, y un menor error en el pronóstico no reduce en absoluto este factor, por lo que el inventario necesario sigue siendo alto.

Me detengo aquí un minuto, porque ya puedo escuchar el contra argumento “si el pronóstico es exacto, necesito lo justo y necesario”. Estoy de acuerdo. Pero recuerde que la demanda es muy variable: algunos SKUs tendrán una alta venta en el periodo y otros menos, y se alternan. Para un periodo particular, el inventario requerido es la combinación de alta y baja demanda multiplicada por un tiempo largo.

¿Por qué he deducido que el tiempo es largo? Muy fácil, ¿cuántos días de venta necesita uno para pronosticar y cada cuánto tiempo se hace el pronóstico de una línea de productos? ¿Una vez a la semana, al mes, cada dos meses? No es todos los días para todos los SKUs, eso creo que es bastante seguro de suponer.

Por lo tanto, si estoy usando pronóstico, es muy seguro que el tiempo de reposición es largo. Y peor todavía, si además de pronósticos, uso MIN/MAX, el tiempo de reposición también es variable, por lo que debería pronosticar también cuánto será el tiempo hasta la próxima reposición. Y todavía estoy aceptando que podemos mejorar el pronóstico.

De este razonamiento, yo deduzco que un pronóstico más exacto, sin cambiar nada más, no ha reducido mucho ni espacio ni capital inmovilizado. Supongamos que la mejora del pronóstico elimina el stock out, y se incrementan las ventas. El capital inmovilizado no se reducirá muy significativamente. Recuerde que antes había stock outs, lo que significa menos inventario. Ahora hay más inventario de esos productos y menos de los otros, pero el efecto total es que el inventario sigue siendo proporcional al tiempo de reposición, por lo que no puede reducirse mucho.

¿Qué determina la rentabilidad de una empresa?

Tal vez debí empezar por aquí. Una empresa es un sistema y su rentabilidad depende de cuánto margen podemos generar con sus recursos más escasos. Otra manera de verlo es cuánto dinero se puede generar por cada centavo gastado en operar.

En TOC – Teoría de Restricciones, el Dr. Goldratt definió solo tres maneras de medir el dinero en una empresa: 

  • trúput,
  • inventario,
  • gasto de operación.

El trúput es la velocidad de generar dinero a través de las ventas. El inventario es la cantidad de dinero atrapado en el sistema y puede convertirse en trúput. El gasto de operación es el dinero gastado para convertir el inventario en trúput.

Sé que inventario definido así puede confundir. Mejor usemos inversión, y dejemos el término inventario para las unidades de productos almacenadas.

En optimización matemática (programación lineal y no lineal), se define una función objetivo del sistema. En el caso de una empresa, es la utilidad. Y esa función daría infinito si no fuera porque los recursos de la empresa son limitados, por lo que decimos que el óptimo lo determinan las restricciones activas.

En los sistemas ya sabemos que la mayoría de los recursos deben tener holguras (ver refutación al balanceo de líneas) por lo que son unas pocas las restricciones activas.

Entonces, la rentabilidad de una empresa está determinada por cuáles son sus restricciones activas y cómo se usan.

Espacio y capital son dos restricciones que se usan más o menos dependiendo del tamaño del inventario requerido. Si el inventario necesario es mayor, estas dos restricciones se están usando más, incluso al punto de agotarlas. En ese caso nos vemos obligados a aceptar un nivel de stock out porque no podemos incrementar el inventario.

Relación del pronóstico y rentabilidad

Como ya vimos, usar pronósticos está asociado a un tiempo largo de reposición, por lo que las restricciones mencionadas: espacio y capital, estarán utilizadas casi al máximo. Ahora es el momento de responder, ¿cómo mejora la rentabilidad un mejor pronóstico?

Un mejor pronóstico hará que usemos mejor esas restricciones de espacio y capital, pero no logrará que las usemos menos. Es decir, si son restricciones activas, lograremos “mover un poco la aguja” con más ventas al reducir los stock outs, pero no mucho más, porque no ha cambiado el tiempo de reposición y seguiremos usando mucho de esas restricciones.

¿Y si reducimos el tiempo de reposición?

Al reducir el tiempo de reposición aliviamos inmediatamente la necesidad de inventario para satisfacer la máxima demanda. Es decir, podemos tener menos unidades de inventario y al mismo tiempo ese es un inventario proporcionalmente mayor al anterior. Esto logra reducir stock out y reducir el uso de las restricciones espacio y capital simultáneamente.

Al reducir el uso de las restricciones, ahora podemos explotar esas restricciones de un modo mejor ampliando variedad, por ejemplo, logrando incrementar las ventas mucho más.

En un retail típico, los puntos de venta pueden reabastecerse todos los días desde su centro de distribución. Y creo no equivocarme si digo que los puntos de venta reciben mercadería todos los días. Lo que pasa es que el cambio fundamental está en que hacemos la reposición de todos los SKUs todos los días.

¿Cómo influye ahora un mejor pronóstico si ya no estamos copando las restricciones de espacio o capital? Yo creo que no hace ninguna diferencia. Y para un tiempo tan corto, el mejor pronóstico es repetir el pasado inmediato: reponer hoy lo que se consumió ayer.

Pero puede haber cambios en la demanda por cada SKU, y los niveles de inventario no ser adecuados en el tiempo. Para eso necesitamos detectar en qué dirección se mueve la demanda, pero no requerimos un número exacto de unidades a reponer. En TOC tenemos un mecanismo simple que llamamos Administración Dinámica de Amortiguadores, que se puede automatizar y ajusta la inversión de acuerdo con la demanda real. Este es el origen de lo que se ha llamado “Demand Driven”.

Una característica de este sistema es que requiere esfuerzo solo para recolectar los datos diarios, que de todos modos ya se recolectan. Y no se gasta tiempo en procesarlos, porque lo hace un computador (aunque es bueno que haya supervisión humana siempre).

¿Cuándo conviene pronosticar la demanda?

La decisión de capacidad es una decisión estratégica. Normalmente la capacidad no puede variarse fácilmente en cantidades significativas. Incrementar al doble o reducir a la mitad son movimientos que no pueden hacerse con frecuencia y requieren una planificación de las necesidades. Para este tipo de decisiones es que se requiere S&OP (Sales and Operations Planning).

A nivel de capacidad hay mucha agregación estadística. Es fácil deducir eso. Si una empresa fabrica 3000 SKUs distintos, difícilmente tendrá cientos de líneas de producción. Una fábrica muy grande tiene menos de diez líneas, por lo que la demanda por cada línea tiene una gran agregación estadística. Eso permite también deducir que el pronóstico de la demanda agregada para cada línea tiene un error mucho menor que el pronóstico de venta de cada SKU. (Un poco de agregación estadística pueden observar en: Cross Docking: ¡No lo intente en casa!).

En esas circunstancias es aconsejable hacer pronósticos de demanda para planear ampliaciones de capacidad. La dificultad en este tema es cómo las personas no entienden la función exponencial, pero ese es tema para otro artículo.

Por otro lado, la complejidad de las cadenas de suministro actuales también se prestan para aplicaciones de AI para estudiar la utilización de capacidad en distintos nodos, como fábricas, medios de transporte, puertos, contenedores, etc. En ese campo es muy impresionante lo que Throughput Inc. ha logrado con su aplicación ELI (me parece que en honor a Eli Goldratt).

Conclusión

Si me ofrecen un sistema para mejorar el pronóstico de la demanda para reponer en los puntos de venta, ya sé que es un sistema que opera con tiempos largos de reposición para cada SKU, por lo que no puedo esperar una gran mejora en rentabilidad. Sí habrá mejora, pero no muy grande.

En cambio, sin ningún sistema de pronóstico de demanda, pero con un sistema dinámico de ajuste de amortiguadores, con tiempos cortos de reposición, la mejora en rentabilidad será la misma o mejor que la del otro sistema, pero con menos esfuerzo y menos capital, y además se suma la liberación de restricciones para generar más margen todavía.


Matías Birrell Rodríguez

De profesión, ingeniero civil de industrias, con mención en mecánica, con un MBA en finanzas. Pero principalmente, experto en Teoría de Restricciones y autor de libros acerca de este tema, habiendo trabajado y aprendido directamente con el Dr. Goldratt en Goldratt Group. Adicionalmente es director de www.goldfish.cl, empresa que ofrece aplicaciones en la nube, simples y asequibles, para aplicar estos conceptos a las decisiones diarias. OTIF100 (manufactura), Fill Rate 100 (cadena de suministro).

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Matías Birrell Rodríguez

De profesión, ingeniero civil de industrias, con mención en mecánica, con un MBA en finanzas. Pero principalmente, experto en Teoría de Restricciones y autor de libros acerca de este tema, habiendo trabajado y aprendido directamente con el Dr. Goldratt en Goldratt Group. Adicionalmente es director de Goldfish Ltd , empresa que ofrece aplicaciones en la nube, simples y asequibles, para aplicar estos conceptos a las decisiones diarias. OTIF100 (manufactura), FillRate100 (cadena de suministro).

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