Costos de inventarios, planificación de stoks y aprovisionamiento - Simulación dinamica de estrategias de aprovisionamiento (II)

Software de simulación de dinámica de sistemas

Existen disponibles en el mercado diversos programas comerciales de simulación desarrollados específicamente para modelos dinámicos de sistemas, tales como los programas DYNAMO, POWERSIM, WITNESS, STELLA y I’THINK, entre otros. Seguidamente se describen sus características básicas.

El programa DYNAMO, desarrollado por el propio Jay W. Forrester, desde el mismo momento en que se comercializaron las primeras computadoras digitales, es el mas clásico de materia de simulación dinámica de sistemas, habiendo servido de referencia para otros paquetes informáticos, de manera análoga a como lo hace el programa MPSX de IBM, respecto al software de programación lineal. La gran mayoría de los modelos dinámicos de sistemas que ha publicado la literatura científica especializada hasta hace unos diez años han utilizado el lenguaje del programa DYNAMO. No obstante al no tratarse de un programa que funcione en entorno gráfico de tipo Windows, ha ido cediendo posiciones en los últimos años a programas con interfaces más amigables como los que se citaron al principio.

El programa POWERSIM, es un paquete para computadoras personales desarrollado por una compañía noruega de software, powersim AS, para correr en la plataforma de windows y de características similares al programa I’THINK, que será descrito mas adelante, aunque reforzadas. Esta diseñado como herramienta de "business simulation", para crear "cuadros de mando" o "cuadros de navegación" para la gestión de las empresas. Sus principales áreas de aplicación son las siguientes:

• Planificación estratégica
• Gestión de recursos
• Reingenieria de procesos

La ultima versión del programa POWERSIM 2.5, incorpora prestaciones multimedia galerías de objetos y efectos de colores para realizar presentaciones de cierta espectacularidad de cara a los usuarios, no tan avanzadas, por ejemplo las que ofrece el programa WITNESS, pero superiores a las presentaciones relativamente planas del I’THINK.

El precio de la licencia individual básica de powersim 2.5 esta en el entorno de los $ 9.000.

El programa witnes es también un paquete para computadoras personales desarrollado por la compañía inglesa Lanner Group, que a su vez se formo a partir de AT&T Istel. Es un programa dirigido esencialmente a la simulación dinámica de procesos industriales de producción, mas restringidos que los otros paquetes descritos bajo el punto de vista de la dinámica de sistemas, pero dotado de múltiples herramientas para su función principal. Puede modelizar sobre la base de dichas herramientas todo tipo de actividades relacionadas con los fluidos y cuenta con elementos de monetización específicos para la industria del petróleo, como pueden ser tanques, tuberías, etc.

Dispone de gran capacidad de visualización gráfica de los modelos y de los resultados de la simulación alcanzando características de "visualización dinámica", con animación integrada, importación con CAD e incluso realidad virtual. Se puede representar, por ejemplo el layout de la planta simulada y los movimientos de personal y mercancías en la misma.

Esta potencia de calculo y sobre todo su gran espectacularidad de cara a las presentaciones de resultados, tiene como contrapartida un precio relativamente elevado en comparación con las otras opciones de software. El precio de la licencia individual básica del witnes esta en el entorno de los $ 30.000.

Todo el software existente, quizás los programas mas conocidos y difundidos entre los expertos en simulación dinámica de sistemas son los paquetes stella y i’think, ambos desarrollados por high perfomance systems inc. De New Hampshire, U.S.A compañía fundada por seguidores y alumnos de Jay W. Forrester, el creador de la dinámica de sistemas que a sus 81 años aun imparte clases como profesor emérito en la Sloan School of managment en (MIT).

En realidad, tanto stella como i’think son el mismo desarrollo informático aunque preparado específicamente para diferentes entornos de trabajo. Así, stella esta diseñado par aplicaciones científicas y de ciencias sociales, mientras que el i’think esta diseñado para servir de soporte a aplicaciones del ámbito de la empresa.

Por los propios orígenes de su creación, el i’think respeta escrupulosamente la doctrina de la dinámica de sistemas por Forrester, quedando matemáticamente justificado su empleo como herramienta de simulación. La resolución por el procedimiento de los incrementos finitos de las ecuaciones diferenciales que generan los modelos se basa en los métodos de Euler y de Runge-Kutta.

Se trata de un programa para computadoras personales, para correr bajo el OS. Windows. La visualización de los modelos sigue escrupulosamente de la simbología de Forrester antes descrita, sin concesiones estéticas como las que aportan los programas powersim y sobre todo witnes. Así, el modelo correspondiente al caso ejemplo anterior (Modelo de reaprovisionamiento continuo), si se modeliza con ayuda del programa i’think, presentaría el aspecto que se indica en la figura incluida seguidamente.

Las ecuaciones que reflejan las relaciones entre elementos se obtiene con ayuda de i’think de forma casi automática, mediante sistemas de monitorizacion. Dichas ecuaciones serán mostradas seguidamente del gráfico siguiente.

La ultima versión del programa i’think 5.1.1, incorpora algunos elementos de visualización gráfica "amigable" de resultados del tipo "simulador de vuelo" y mayor potencia de calculo.

Finalmente simplemente se citan otros programas de simulación dinámica presentes en el mercado, tales como Taylor, Vensim, Simulink.

Con objeto de dejar medianamente clara la potencia de las herramientas de simulación dinámica de sistemas, cosa que ya se ha adelantado en menor escala con el ejercicio planteado en las paginas anteriores, se expone ahora un ejemplo de aplicación más complejo, que se modeliza con el programa i’think.

El ejemplo es el siguiente:

1. Un fabricante de licores va a iniciar sus actividades en una nueva localización.
2. Tiene previsto vender 800.000 botellas al año.
3. Dispondrá de una fabrica, con un almacén en la fabrica correspondiente, situada en el lugar de producción y de un almacén situada en el centro de su mercado objetivo.
4. Las botellas las producirá envasadas en packs de 3 unidades
5. Los packs irán en cajas a razón de 36 packs por caja, en tres capas
6. El transporte primario entre el almacén de fabrica y el almacén de distribución lo realiza en camiones completos que admiten 38 cajas cada uno.
7. La distribución capilar se realiza desde el almacén de distribución con los medios de transporte necesarios para cada tipo de pedido de sus clientes.
8. El problema que se esta planteando el fabricante es estos momentos es dimensionar los almacenes de fabrica y distribución. Es decir, estimar el volumen máximo de Stocks que será necesario almacenar y el numero de células de almacenamiento de cajas que la hará falta disponer para que no sobre ni falte espacio de almacenamiento.
9. Considera que tanto la fabrica como el almacén de distribución estarán operativo 250 idas al año.
10. En consecuencia la demanda media será de 3.200 botellas diarias, equivalentes a 29 o 30 cajas al día. La producción de botellas se ajustara a esta demanda media.
11. Como la capacidad de los camiones de transporte primarios superior a la producción diaria, y no todos los días ira un camión a cargar, estima que en el almacén de fabrica le deberá caber al menos la producción de dos idas (equivalente a 60 huecos por caja ) y en el almacén de distribución tiene que tener espacio para la descarga de un camión completo y para excedentes no vendidos del camión anterior (es decir, algo menos de 50 huecos por caja).
12. No obstante. No se fía de esta estimación grosera, porque así como la producción la puede programar y ajustar bastante a la demanda media de 3.200 botellas diarias, la demanda real es aleatoria y puede variar de un día a otro. Incluso la producción puede tener altibajos por problemas de aprovisionamiento de materiales o por problemas laborales. En principio considera que tanto la producción como la demanda real tendrá una distribución normal y serán aproximadamente iguales a la demanda media, pero con unas desviaciones típicas de, respectivamente mas/menos 5% y el 20%
13. También le preocupa el hecho de que los camiones no pueden tener una secuencia exacta de llegada, debido a la diferencia entre la capacidad de carga de los camiones y la producción, que tampoco es exactamente previsible. Habrán idas en que existirá cantidad suficiente para cargar un camión y otros en los que no se podrá llenarlos, y deba avisar al transportista que no vaya hasta el día siguiente.
14. Vistas estas circunstancias, el fabricante ha optado por simular el comportamiento de los dos almacenes en las circunstancias indicadas, y dimensionar los mismos en función de los resultados que obtenga la simulación de un numero adecuado de idas.

La simulación la realiza con ayuda de i’think , y el modelo resultante al respecto se puede ver en la figura siguiente en la pagina siguiente.

En la línea superior del modelo a situados todos los parámetros (es decir los valores de partida) que se utilizaran en las ecuaciones, dichos parámetros son:

El "core" de modelo esta constituido por dos elementos tipo stock, que miden los inventarios (con la unidad caja) ubicados en los dos almacenes de que consta el sistema logístico. Dicho stock se denomina:

Los elementos tipo stock se alimentan entre si con tres elementos tipo flujo, que representan los movimientos físicos existentes entre los dos almacenes, las entradas desde producción y las salidas a clientes. Dichos flujos se denominan:

El modelo se completa con una serie de variables auxiliares. En cuatro de ellas se realizan cálculos intermedios y se denominan:

Las otras dos variables auxiliares son los datos de salida del modelo para la toma de decisiones, cuya evolución en el tiempo puede visualizarse en formas de gráficos o de tablas generadas por el programa i’think. Dichas variables se denominan

Las ecuaciones que ligan estos elementos del modelo, cuya definición la monitoriza el propio programa i’think, pueden verse en la tabla siguiente.

La situación dinámica se realiza por el método de EULER, en intervalos diarios durante un periodo de un año, pudiéndose observar para cada una de las simulaciones la evolución de cualquiera de las variables incluidas en el modelo a lo largo del citado año. Se pueden realizar cuantas simulaciones se deseen para obtener conclusiones del análisis.