Pronóstico de demanda y Sistemas de Control de Inventarios

Angie Aguirre - Isabella Gonzalez - Juan Diego Martínez - Laura Martínez - Valeria Salazár - Juan Andrés Taborda

Introducción

Este estudio aborda la problemática de la gestión de inventarios mediante dos fases. En la primera fase, se analizan los patrones históricos de cuatro líneas de producto para seleccionar el mejor motor de pronóstico mediante validación cruzada y métricas de error (MAPE, MAD y ECM). En la segunda fase, se evalúan diferentes políticas de control de inventario utilizando Simulaciones de Monte Carlo para identificar el sistema que minimiza el Costo Total Relevante (CTR) ante escenarios de estrés y riesgo logístico.

Pronóstico de demanda

P1

Datos Faltantes

11 meses faltantes

Atípicos

Sin valores atípicos

Patrón de Demanda

Estacional

Modelo Elegido

Holt-Winters (triple)

P2

Datos Faltantes

Sin datos faltantes

Atípicos

Sin valores atípicos

Patrón de Demanda

Tendencia creciente sin estacionalidad

Modelo Elegido

Brown

P3

Datos Faltantes

Sin datos faltantes

Atípicos

Sin valores atípicos

Patrón de Demanda

Tendencia creciente sin estacionalidad

Modelo Elegido

Holt (doble)

P4

Datos Faltantes

7 meses faltantes

Atípicos

Sin valores atípicos

Patrón de Demanda

Estacional

Modelo Elegido

SARIMA

Pronóstico de Demanda - Producto 1
Producto MAPE (%) MAD (MAE) ECM (MSE)
Producto 1 65.81% 30004.12 1369885584
Pronóstico de demanda - Producto 2
Producto MAPE (%) MAD (MAE) ECM (MSE)
Producto 2 16.33% 56561.1 4742548903

Se seleccionó la inicialización del 20% ya que ofrece un mejor desempeño predictivo y permite una mayor cantidad de observaciones para la evaluación del modelo.

Pronóstico de demanda - Producto 3

Producto MAPE (%) MAD (MAE) ECM (MSE)
Producto 3 14.48% 5078.81 45195059
Pronóstico de Demanda - Producto 4
Producto MAPE (%) MAD (MAE) ECM (MSE)
Producto 4 93.06% 7434.85 146070803

Se destinó el 60% de los datos a la inicialización ya que el 40% (17 meses) era insuficiente para capturar la estacionalidad

Sistemas de control de inventarios

Políticas de inventarios

(s, Q) — Punto de reorden con cantidad fija

En esta política el sistema monitorea el inventario continuamente. Cuando el nivel baja hasta el punto s, se emite un pedido de cantidad fija Q (la Cantidad Económica de Pedido, EOQ).

(s, S) — Punto de reorden con nivel máximo

Similar a (s,Q), pero en lugar de pedir una cantidad fija, se pide lo necesario para llevar el inventario al nivel máximo S. La cantidad pedida varía en cada ciclo.

• Nivel máximo: S = s + Q

El pedido en cada ciclo es: S − inventario actual − pedidos en tránsito. Esto permite reaccionar mejor cuando hay consumos variables entre pedidos.

(R, S) - Revisión Periódica

En esta política no se monitorea el inventario de forma continua. Se revisa el inventario en intervalos fijos de R meses (en este caso R = 1 mes) y se ordena para llevar el nivel al máximo S.

Evaluación de Desempeño por Política de Inventario

Producto Política Stock Seg. (kg) Costo Ordenar Costo Holding Costo Faltante CTR ($)
P1...1 P1 (R=1,S) 148083 1164000 253334557 45142783 299641340
P1 (s,Q) 135368 6027354 209079973 213685453 428792779
P1 (s,S) 135368 6027354 209079973 213685453 428792779
P2...4 P2 (R=1,S) 679314 1800000 1454390526 220030670 1676221196
P2 (s,Q) 669803 25360169 1107091786 3056606303 4189058258
P2 (s,S) 669803 25360169 1107091786 3056606303 4189058258
P3...7 P3 (R=1,S) 68939 102000 256708921 115587167 372398088
P3 (s,Q) 68046 2909349 174385397 3254206988 3431501734
P3 (s,S) 68046 2909349 174385397 3254206988 3431501734
P4...10 P4 (R=1,S) 99337 1440000 90658612 113560118 205658731
P4 (s,Q) 97327 4355822 80271182 336556453 421183457
P4 (s,S) 97327 4355822 80271182 336556453 421183457

Mejor política homogénea

Si la empresa prefiere una sola política para todos los productos (por simplicidad operativa), se suman los CTR de cada política en los cuatro productos y se comparan los totales. Se calcula además el ahorro que representa la política ganadora respecto a la más costosa.

Optimización Individual

ID Producto Política Óptima CTR (mín)
P1 (R=1,S) 299641340
P2 (R=1,S) 1676221196
P3 (R=1,S) 372398088
P4 (R=1,S) 205658731

Comparativa Homogénea

Política CTR Total ($) Dif. vs Ganadora Estatus
s,Q 8.470.536.228 + $5.916.616.873
s,S 8.470.536.228 + $5.916.616.873
R,S 2.553.919.355 ✓ Ganadora
RESULTADO 2.553.919.355 Ahorro: $5.916.616.873 Óptimo

Simulación de inventarios según la política

INVENTARIO PRODUCTO 1

La diferencia visual no implica un faltante en la política (R, s), al consolidar datos mensualmente, la demanda registrada parece superior al inventario inicial, aunque fue cubierta por lo recibido durante el mismo mes.

CTR PRODUCTO 1

INVENTARIO PRODUCTO 2

CTR PRODUCTO 2

INVENTARIO PRODUCTO 3

CTR PRODUCTO 3

INVENTARIO PRODUCTO 4

CTR PRODUCTO 4

Contraste de Optimización: Modelo Matemático vs. Simulación Monte Carlo

Producto Política Analítica CTR Analítico ($) Política Simulada CTR Simulado ($) Validación
P1 R,S 299.641.340 s,S 215.789.777 ✗ Desviación
P2 R,S 1.676.221.196 s,S 2.187.856.047 ✗ Desviación
P3 R,S 372.398.088 s,S 199.261.515 ✗ Desviación
P4 R,S 205.658.731 R,S 509.841.116 ✓ Coincide

La desviación indica una falta de coincidencia entre lo analítico y simulado. Esto abre el debate sobre si debemos estandarizar la política de inventarios o especificarla para cada producto, considerando que el último caso sí logró validación.

GENERACIÓN DE ESCENARIOS Y ANÁLISIS DE CAMBIO DE POLÍTICAS

Política ganadora simulando demanda homogénea

Política de Inventario CTR Total Simulado ($) Estatus
s, S 3430169456 ✓ Política Ganadora
R, S 4023821444
s, Q 12247621231

Se selecciona la política \((s, S)\) como estándar para todo el portafolio. Esta elección maximiza la eficiencia operativa, simplifica la gestión en el centro de distribución y minimiza el CTR global, consolidándose como la estrategia más rentable y robusta para el negocio.

INVENTARIO POR ESCENARIO - P1 (s,S)

CTR ACUMULADO POR ESCENARIO - P1 (s,S)

INVENTARIO POR ESCENARIO - P2 (s,S)

CTR ACUMULADO POR ESCENARIO - P2 (s,S)

INVENTARIO POR ESCENARIO - P3 (s,S)

CTR ACUMULADO POR ESCENARIO - P3 (s,S)

INVENTARIO POR ESCENARIO - P4 (s,S)

CTR ACUMULADO POR ESCENARIO - P4 (s,S)

Análisis de Sensibilidad: Robustez de la Política Óptima
Producto Escenario de Estrés CTR Obtenido Incremento en Costo (%)
Producto P1 Base (Planificado) 0.1245 -
Demanda +20% 0.1580 +26.9%
Variabilidad +50% 0.1410 +13.3%
Lead Time +50% 0.1350 +8.4%
Escenario Crítico 0.1890 +51.8%
Producto P2 Base (Planificado) 0.0890 -
Demanda +20% 0.0950 +6.7%
Variabilidad +50% 0.1120 +25.8%
Lead Time +50% 0.1050 +18%
Escenario Crítico 0.1340 +50.6%
Producto P3 Base (Planificado) 0.0560 -
Demanda +20% 0.0610 +8.9%
Variabilidad +50% 0.0680 +21.4%
Lead Time +50% 0.0920 +64.3%
Escenario Crítico 0.1150 +105.4%
Producto P4 Base (Planificado) 0.1850 -
Demanda +20% 0.2240 +21.1%
Variabilidad +50% 0.2560 +38.4%
Lead Time +50% 0.2410 +30.3%
Escenario Crítico 0.3120 +68.6%

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