El siguiente artículo representa la evaluación de 2 proveedores que ofrecen un esquema de descuentos por cantidad por las unidades vendidas, asumiendo que se satisfacen los supuestos simplificadores del modelo de Cantidad Económica de Pedido o EOQ. En particular consideraremos que la demanda del producto es constante y conocida y adicionalmente que el costo unitario de compra dependerá del tamaño del pedido (en este sentido utilizaremos el modelo de Cantidad Económica de Pedido (EOQ) con Descuentos por Cantidad).
Ejemplo EOQ con Descuentos
Una compañía necesita comprar controles remotos y tiene una demanda semestral de 4.800 unidades. Los controles pueden ser comprados o del proveedor A o del B. Los precios por cantidad de cada proveedor están en la tabla abajo:
El costo por pedido es de $30 para cualquiera de los proveedores y el costo anual de inventario es 25% del costo unitario. Adicionalmente la compañía incurre en un costo fijo por emitir un pedido de $10 por concepto de gastos administrativos. ¿De cuál proveedor la compañía debe comprar y cuál es el tamaño del pedido si el objetivo es minimizar costos totales anuales?.
En primer lugar determinamos el tamaño de pedido para cada uno de los tramos de descuentos por cantidad que aplican al Proveedor A. Notar que se considera una demanda anual de 9.600 controles remotos (un año tiene 2 semestres). Para el tramo 1 el pedido se aproxima a la cota superior de dicho intervalo; para el tramo 2 se mantiene el lote obtenido dado que pertenece al intervalo de [200,499] y en el tramo 3 se aproxima el tamaño de pedido a la cota inferior del intervalo (500 unidades) lo cual permite acceder a un precio unitario de $13,60.
En consecuencia los candidatos a óptimo son pedidos de 199, 472 y 500 unidades para el Proveedor A. Para ver cuál de ellos reporta el menor costo total anual se evalúa en la función de costos totales:
El tamaño óptimo de pedido en caso de seleccionar el Proveedor A es de 500 unidades por pedido.
En el caso del Proveedor B el procedimiento es similar al descrito para el Proveedor A. En este caso los candidatos a óptimo son pedidos de 149, 349 y 474 unidades.
Al evaluar en la función de costos totales (anual) se observa que el tamaño de lote que minimiza los costos para el Proveedor B son 474 controles por pedido.
Finalmente se procede a comparar los costos mínimos para cada proveedor con lo cual se concluye que se debe comprar al Proveedor A y hacer pedidos de 500 controles, alcanzando un costo total anual de $132.178 (que incluye los costos que se incurren anualmente por concepto de compra, emisión de pedidos y almacenamiento).
En el artículo Deducción de la Fórmula del modelo de Tamaño Económico de Pedido (EOQ) discutimos los fundamentos que permiten obtener la solución de dicho modelo, en particular aquel tamaño de pedido que permite minimizar la función de costos totales. Siguiendo dicho desarrollo conceptual, a continuación presentaremos un ejemplo tipo del modelo de Cantidad Económica de Pedido (EOQ) donde con el apoyo de una planilla Excel construiremos la función de costos totales, mediante la evaluación del costo total para distintos tamaños de pedido.
La Joyería Caminante es representante exclusivo de los relojes Ballon Bleu, de la prestigiosa Maison Cartier™, elaborados con oro gris y cubiertos con alrededor de 500 diamantes. Se sabe que:
Caminante le paga a Maison Cartier 40.000€ por cada reloj que importa al país.
Los costos de transporte e internación ascienden a 4.000€ por orden, independiente del número de relojes transportados.
Una vez en el país, los relojes representan un costo de almacenamiento anual del 20% de su precio, debido a los elevados seguros involucrados.
El mercado de compradores para este artículo de lujo es obviamente limitado en el país, pero en los últimos años las ventas de este producto se han estabilizado en la cantidad de 3 relojes mensuales.
Determine el número de relojes que Caminante debe pedir cada vez que pone una orden con Maison Cartier™, de modo de minimizar sus costos totales. ¿Cual es el costo total anual que enfrenta Caminante sin incluir el costo de comprar los productos?.
El tamaño óptimo de pedido que permite minimizar el valor de la función de costos totales es:
Donde el costo total (mínimo) asociado a dicho tamaño de pedido es:
Notar que se han omitido los costos de compra los cuales en este ejemplo al no existir descuentos por cantidad es el mismo independiente del tamaño del pedido.
Con la ayuda de una planilla Excel se puede evaluar cuál es el costo total anual para distintos tamaños de pedido. En particular resulta de interés evaluar el valor que alcanza la función de costos totales para tamaños de pedido entre 1 y 36 relojes (la siguiente tabla muestra un extracto de dicho procedimiento).
La información completa se puede graficar lo que permite apreciar la convexidad de la función de costos totales. Se ha incluido una línea punteada de color rojo que intercepta el eje vertical (costo total anual) para un valor de 48.000€ el cual se alcanza para un tamaño de pedido de 6 relojes.
El siguiente artículo desarrolla un ejemplo de la Planificación de Requerimientos de Materiales o MRP para una empresa de manufactura que se dedica a las operaciones de ensamblaje, como lo que se podría observar en un sistema productivo Flow Shop. En particular consideraremos una empresa que produce carros de golf, la cual ha recibido una orden de 100 carros para la semana 6, 100 para la semana 8 y 100 para la semana 9. La información sobre la producción de los carros de golf se presenta en la tabla a continuación. Las partes en la primera columna alineadas a la izquierda se hacen con las partes centradas.
Notar que la empresa utiliza distintas políticas de lotificación lo que vuelve más complejo el desarrollo del MRP. Se propone la siguiente abreviación para las mismas: LxL: Lote a Lote; C.T.M: Costo Total Mínimo; C.U.M: Costo Unitario Mínimo; EOQ: Cantidad Económica de Pedido). Para cada ítem el costo de emitir un pedido es de $400 (independiente del tamaño del pedido) y el costo unitario semanal de almacenamiento de inventario es de $1. En base a la información anterior se solicita:
Realizar el Bill of Materials (BOM) para el carro de golf.
El BOM o lista de materiales es un registro donde figuran todos los componentes de un articulo, las relaciones padre – componente y las cantidades de uso derivadas de los diseños de ingeniería y de procesos. Una forma tradicional de representar la información del BOM es a través del árbol estructural del producto el cual se presenta a continuación:
Cada carro de golf requiere de un «Top» y una «Base». Adicionalmente cada «Top» necesita de 4 «Supports» y 1 «Cover». Análogamente cada «Base» necesita 1 «Motor», 1 «Body» y 2 «Seats». Finalmente cada «Body» necesita 1 «Frames», 1 «Controls» y 4 «Wheel Assemblies». Por cierto la información es consistente con lo detallado en la tabla inicial pero la representación gráfica de la lista de materiales facilita su rápida interpretación.
Con esta información desarrollamos el MRP del carro de golf, siendo el producto final el que establece las necesidades brutas de 100 unidades en las semanas 6, 8 y 9, según lo indicado en los datos del problema. En este sentido al no disponer de inventario inicial del carro de golf (terminado) las necesidades brutas de los períodos indicados son al mismo tiempo necesidades netas. Por ello se requiere entradas de pedidos planeados de 100 unidades en las semanas 6, 8 y 9 para lo cual la emisión (expedición) de las mismas debe ser con una semana de antelación dado el tiempo de reposición o lead time de una semana.
En el caso del ítem «Top» las necesidades brutas corresponden al mismo período en el cual se emiten los pedidos planeados del carro de golf. Ahora bien, se dispone de 40 unidades de inventario inicial de «Top» lo que se traduce a que el requerimiento neto de este producto de demanda dependiente sea de 60 unidades en la semana 5. En consecuencia se requiere la entrada de un pedido planeado de 60 unidades de «Top» en la semana 5, el cual se emite en la semana 4 (lead time de 1 semana).
De forma análoga se puede completar la información correspondiente para la «Base» que al igual que «Top» utiliza la política de lotificación lote a lote, por tanto se satisface de forma exacta el requerimiento neto positivo de cada período (si lo hubiere).
En el caso del ítem «Supports» se utiliza el método de Costo Unitario Mínimo. Descontando de las necesidades brutas el inventario inicial, los requerimientos netos de dicho componente son 40, 400 y 400 en las semanas 4, 6 y 7, respectivamente. Con ello se aplica el Costo Unitario Mínimo agrupando las necesidades: por ejemplo, un pedido de 40 unidades para satisfacer la necesidad neta exacta de la semana 4 no genera costos de inventario (C.Inv) pero sí un costo de emisión (C.Em) de $400 (el costo unitario es $400/40=$10). En el caso de consolidar las necesidades de la semana 4 y 6 se deberá hacer un pedido de 440 unidades. En este caso el costo de emisión (que es independiente del tamaño de pedido) seguirá siendo $400 y el costo de inventario es de $800 (al final se la semana 4 y 5 quedaran 440-40 unidades en inventario, con un costo unitario de almacenamiento semanal de $1, es decir, 400*$1+400*$1=$800). El costo unitario en este caso es ($800+$400)/440=2,727 (aprox). Finalmente se analiza la alternativa de realizar un pedido único de 840 unidades (para cubrir los requerimientos netos de las semanas 4, 6 y 7). El costo de emisión es de $400 y el de almacenamiento es $2.000 (800*$1+800*$1+400*$1), con un costo unitario de ($2.000+$400)/840=$2,857 (aprox).
En consecuencia el Costo Unitario Mínimo se alcanza agrupando las necesidades netas de la semana 4 a la 6 y se deberá realizar un pedido de 440 unidades. Luego se requerirá un pedido de 400 unidades el cual satisface el requerimiento neto de la semana 7.
Para el producto «Cover», sus necesidades brutas dependen de la emisión de pedidos planeados del «Top» en una razón 1 a 1. Como el ítem «Cover» utiliza la política lote a lote, los pedidos satisfacen las necesidades netas exactas (notar que no se dispone de inventario inicial) y en cada caso son emitidos con una semana de antelación dado el tiempo de reposición.
Un «Motor» es necesario para cada «Base» (según se detalla en el BOM) y este producto utiliza al igual que «Supports» la política de Costo Unitario Mínimo. No obstante se dispone en este caso de un inventario inicial suficiente (300 unidades) para cubrir los requerimientos brutos en las semanas 4, 6 y 7.
El ítem «Body» al igual que el «Motor» depende de la «Base». Este producto («Body») utiliza la política de Tamaño Fijo de Pedido de Q=300 unidades, es decir, cada vez que se necesite se emite un pedido de esa magnitud. Adicionalmente se dispone de un inventario inicial de 50 unidades de «Body» por lo cual la necesidad neta es de 30 unidades en la semana 4 (80-50). Por ello se emite un pedido de 300 unidades (en la semana 3) el cual se recibe al inicio de la semana 4, en consecuencia, el saldo disponible proyectado al final de la semana 4 es de 270 unidades (que de hecho es suficiente para cubrir las necesidades brutas de las semanas 6 y 7).
Por cada «Base» se necesitan 2 «Seats», luego las necesidades brutas de este último ítem es de 160, 200 y 200 (semanas 4, 6 y 7, respectivamente). Este producto utiliza la lotificación de Costo Total Mínimo la cual se detalla a continuación.
Notar que para la semana 4 es sólo necesario 40 unidades (dado el inventario inicial de 120 unidades). Naturalmente un pedido de este tamaño no genera costos de almacenamiento pero si el costo fijo de pedido de $400. Por otra parte un pedido de 24o unidades que cubre las necesidades netas de la semana 4 a la 6 tiene un costo de emisión de $400 y un costo de inventario de $400 (200*$1+200*$1). En este caso el diferencial en valor absoluto entre el costo de preparación de pedido y de inventario es de $0 que es el primer Costo Total Mínimo. Luego se realiza un pedido adicional de 200 unidades para enfrentar los requerimientos de la semana 7.
Continuando el desarrollo del MRP del carro de golf, los ítems «Frames» y «Controls», ambos dependen del «Body» en una relación 1 a 1. En cada caso es suficiente con un único pedido de la magnitud que establece el Tamaño Fijo de Pedido.
Finalmente se requieren 4 «Wheels» por cada «Body» lo que determina el requerimiento bruto de 1.200 unidades de «Wheels» en la semana 3. Como se dispone de un inventario inicial de 240 unidades y no hay más requerimientos después de la semana 3, es suficiente con un pedido único de 960 que se emite en la semana 2.
La siguiente tabla resumen muestra el resultado final de la Planificación de Requerimientos de Materiales (MRP):
A nivel táctico-operacional se necesita contar con un plan detallado que coordine las decisiones del Plan Maestro de Producción con todos los ítems de demanda dependiente relacionados con el plan óptimo de elaboración de productos finales. A ello contribuye precisamente el empleo de la técnica de la Planificación de Requerimientos de Materiales (MRP). Sin embargo, existen varias limitaciones y dificultades en esta técnica que en muchas situaciones obligan a considerar extensiones y mejoras de la misma.
Los problemas más serios y comunes del MRP son:
1. No toma en cuenta restricciones a la disponibilidad o capacidad de los recursos escasos: En consecuencia se asume que se puede implementar (al menos que se indique explícitamente lo contrario) cualquier lotificación que sea factible y que logre cubrir los requerimientos. Por ejemplo consideremos las siguientes necesidades brutas de un producto con demanda dependiente:
Asumiendo un costo de emisión de pedido de $10, un inventario inicial de 45 unidades, un costo unitario semanal de inventario de $0,02 y un lead time de 2 semanas, al aplicar la técnica del Costo Total Mínimo se alcanzan los siguientes resultados:
El primer pedido debe ser de 205 unidades el cual satisface las necesidades de la semana 4 a la semana 8. No obstante no tenemos certeza si es posible emitir un pedido de esa magnitud, en particular si se dispone de una capacidad de producción por período suficiente para llevar a cabo tal alternativa.
2. El tiempo real que demora en completarse una orden de fabricación o de compra depende muchas veces más de la congestión del sistema que del ítem propiamente tal: Efectivamente para el desarrollo del MRP se asume que el tiempo de reposición o lead time es conocido y no existe incertidumbre en su comportamiento lo que claramente corresponde a una simplificación del análisis. Si en el ejemplo anterior el lead time es superior al estimado esto podría generar un quiebre de stock.
3. Lo sensible que resultan los lotes de fabricación o compra frente a pequeños cambios en las necesidades brutas o netas requeridas, especialmente ante la presencia de lotes mínimos: Para visualizar esta dificultad es suficiente con sensibilizar las necesidades brutas del ejemplo anterior y verificar que aun frente a modificaciones que se podrían considerar marginales perfectamente puede afectar el tamaño de los lotes de compra o fabricación.
En consecuencia a lo anteriormente expuesto en relación a las dificultades asociadas al uso del MRP, el empleo de dicha herramienta de planificación obliga a su uso de manera iterativa, reprogramando y modificando las capacidades en el plan agregado y/o el plan maestro una y otra vez hasta respetar los límites disponibles de capacidad del plan detallado a que da origen en MRP.
De manera alternativa, es posible emplear modelos de planificación de necesidades, llamados de MRP II (Planeación de Recursos de Manufactura), que extienden la técnica de MRP mediante el uso de modelos de optimización que representan de mejor forma las dificultades comentadas.
La política de lotificación de Costo Unitario Mínimo en el Plan de Requerimientos de Materiales (MRP) al igual que la alternativa de Costo Total Mínimo consiste en una técnica iterativa que compara los costos de realizar (emitir) pedidos con los costos de almacenamiento de inventario (ver clasificación de los Costos de Inventario) para distintos tamaños de pedido, seleccionando aquel donde al prorratear el costo total en el tamaño del lote solicitado se alcanza el menor costo unitario.
En este contexto, a continuación mostraremos el desarrollo del Costo Unitario Mínimo (CUM) aplicada a la siguiente Planificación de Requerimientos de Materiales:
Ejemplo Costo Unitario Mínimo (MRP)
Consideremos las Necesidades Brutas del Producto A para un periodo de 8 Semanas:
El Lead Time logístico del Producto A es de 1 semana. Adicionalmente existe un inventario inicial de 350 unidades y una recepción de pedido programado para la semana 2 de 500 unidades. El costo de emitir un pedido es de $1.000 y el costo unitario de almacenar una unidad en inventario es de $2 por semana. Con esta información desarrolle un MRP aplicando como política de lotificación el Costo Unitario Mínimo.
Notar que la información de las necesidades brutas corresponde a la primera fila de la tabla color celeste. Adicionalmente se ha considerado el ingreso del pedido de 500 unidades en la semana 2. Por tanto al existir un inventario inicial de 350 unidades y descontando los requerimientos de 200 unidades en la semana 1 queda 150 unidades como inventario o saldo disponible proyectado al final de la semana 1. Ahora el saldo disponible proyectado al final de la semana 2 es de 450 unidades, debido a que se comienza dicha semana con 150 unidades y se reciben 500 adicionales, pero fue necesario entregar 200 unidades esa semana.
El saldo disponible proyectado que queda al final de la semana 2 permite cubrir las necesidades brutas de la semana 3 y 4, por tanto los requerimientos comienzan a contar de la semana 5. En este momento se aplica Costo Unitario Mínimo según se muestra a continuación:
Se evalúa la posibilidad de hacer un pedido por 200 unidades para satisfacer la necesidad bruta exacta de la semana 5. Dicha alternativa por cierto no genera costos de almacenar inventario al final del periodo pero si un costo de emisión de $1.000. En resumen se genera un costo total de $1.000 que al ser prorrateado en el tamaño del pedido (Q=200) genera un costo unitario de $5 ($1.000/200).
Luego se analiza la alternativa de un pedido por 350 unidades para cubrir las necesidades brutas de la semana 5 y 6. Esto genera un costo de inventario de $300 (debido a que al final de la semana 5 quedarían 150 unidades en inventario) y un costo de emisión de $1.000. El costo total para este caso sería de $1.300 que al ser dividido por el tamaño del pedido (Q=350) nos da un costo unitario de $3.714.
El procedimiento sigue de la misma forma agrupando ahora las necesidades de la semana 5 a la semana 7, sin embargo, el costo unitario ahora es de $3,818.
Por tanto se corrobora que el primer costo unitario mínimo se alcanza agrupando las necesidades brutas de la semana 5 a la semana 6.
Continuando con la metodología del Costo Unitario Mínimo, se observa que queda por programar las necesidades de las semanas 7 y 8. Un pedido de 200 unidades para satisfacer las necesidades brutas de la semana 7 no genera costos de almacenamiento pero si de emisión. Finalmente un pedido por 400 unidades para enfrentar los requerimientos de la semanas 7 y 8 genera un costo de $400 (por el almacenamiento de 200 unidades al final de la semana 7) y un costo de emisión de $1.000. Luego al prorratear el costo total de $1.400 en un pedido de Q=400 unidades se genera un costo unitario de $3,5 que resulta ser el segundo costo total mínimo.
En consecuencia el MRP para el Producto A aplicando la política de lotificación de Costo Unitario Mínimo es el siguiente:
Notar que como se agrupan necesidades de la semana 5 a la semana 6 y de la semana 7 a la semana 8 se requiere que en la semana 5 y 7 se reciban pedidos planeados por 350 y 400 unidades, respectivamente. Sin embargo, la expedición (emisión) de pedidos planeados se realiza en cada caso con una semana de antelación teniendo en cuenta el Lead Time del producto. Te recomendamos revisar a continuación otros ejemplos de MRP en los «Artículos Relacionados» al final de este artículo.
