Sistema Experto

20 Cuadernos de Administracin / Universidad del Valle / Vol. 30 N 52 / julio - diciembre de 2014

Diseo de sistema experto para toma de decisiones de compra de materialesDesign of Expert System for Decision Making in Materials PurchasingConception dun systmes expert pour la prise de dcisions dans l achat de matriels

Carlos A. Torres Navarro Profesor Investigador Departamento de Ingeniera Industrial,

Director Diplomado en Ingeniera Industrial,Universidad del Bo-Bo, Concepcin, Chile.

Licenciado en Ciencias de la Ingeniera, Ingeniero Civil IndustrialUniversidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

E-mail: [email protected]

Javier A. Crdova Neira Ingeniero de Planificacin de Abastecimiento en Farmacias,

Cruz Verde S.A., Santiago, Chile.Ingeniero Civil Industrial, Licenciado en Ciencias de la Ingeniera. Universidad del Bo-Bo, Concepcin, Chile.

E-mail: [email protected]

Artculo de investigacin cientfica y tecnolgicaSegn clasificacin COLCIENCIAS

Recibido: 19/05/2014Revisado: 29/10/2014Aprobado: 09/12/2014

ResumenEl objetivo de esta investigacin es verificar la factibilidad de integracin entre las teoras de inventarios y de sistemas expertos

a travs del diseo de un sistema informtico basado en el conocimiento para apoyar el proceso de toma de decisiones en el rea de logstica y abastecimiento de una empresa forestal lder en Latino Amrica. La metodologa utilizada consisti en una revisin de publicaciones cientficas de acceso online sobre modelos de inventarios, criterios de clasificacin multicriterio ABC e identificacin de los componentes de sistemas expertos basados en el conocimiento. Los resultados permiten disponer de un diseo de sistema experto soportado por planillas Excel, programacin de macros en Visual Basic e interaccin con un sistema informtico de plani-ficacin de recursos empresariales. Las principales conclusiones son que es factible la integracin entre la teora de inventarios, la utilizacin de una clasificacin multicriterio ABC con la teora de sistemas expertos basados en conocimientos de tipo tcito y explcito y adems, es posible lograr una reduccin del 40% del capital de trabajo retenido en inventarios.

Palabras clave: logstica y abastecimiento, modelos de inventario, multicriterio ABC, sistema experto.

AbstractThe aim of this research was to verify the feasibility of integration between inventory theories and expert systems theories by

designing an information system based on knowledge to support the decision making process in the logistics and supply area of a leading forestry company in Latin America. The methodology used consisted in a review of scientific publications, accessed online, on inventory models, multiple criteria ABC classification criteria, and identification of the components of expert systems based on knowledge. The results permit having an expert system design supported by Excel spreadsheets, macro programming in Visual Basic, and interaction with an information system on entrepreneurial resource planning. The main conclusions indicate that it is feasible to integrate between the theory of inventories, the use of a multiple criteria ABC classification with the theory of expert systems based on tacit and explicit type knowledge and, additionally, it is possible to achieve a reduction of 40% of the working capital retained in inventories.

Keywords: logistics and supply, inventory models, multiple criteria ABC, expert system.

RsumeL objectif de cette recherche est de vrifier la faisabilit de lintgration entre les thories de stocks et des systmes experts

travers la conception dun systme informatique bas sur la connaissance pour appuyer le processus de prise de dcisions dans le domaine logistique et de provisionnement dune entreprise forestire leader en Amrique Latine. La mthodologie utilise consiste en une rvision des publications scientifiques d accs online sur des modles de stock, des critres de classification multicritre ABC, et

21Carlos A. Torres Navarro y Javier A. Crdova Neira

de lidentification des composants des systmes experts bass sur la connaissance. Les rsultats permettent de disposer dune conception dun systme expert support par des feuilles de cal-cul Excel, programmation de macros en Visual Basic et interaction avec un systme informatique de planification de ressources. On a pu conclure quil est possible l intgration entre la thorie de stocks, lutilisation dune classification multicritre ABC avec la thorie de systmes experts bass en connaissances du type tacite et explicite, et en plus quil est possible d atteindre une rduction du 40% du capital de travail retenu en stocks.

Mots-cls: logistique et provisionnement, modles de stocks, multicritre ABC, systmes expert.

1. IntroduccinLa funcin de compras dentro de una organizacin es

la encargada de gestionar de manera oportuna y al menor costo posible los materiales (productos, repuestos e insumos) que se requieren para satisfacer sus necesi-dades, cumpliendo con los requisitos de precio, calidad, condiciones de entrega y condiciones de pago. Utilizar de forma ptima el capital de trabajo involucrado en in-ventarios, es crucial para obtener mayores rendimientos del dinero invertido, es por ello, que llevar estrategias acordes con las caractersticas de cada producto, va en beneficio directo de las utilidades que obtenga la organi-zacin (Domnguez, Garca, Martnez y Pozas, 2006).

El contexto de esta investigacin cientfico tecno-lgica se circunscribe en una gerencia de logstica y abastecimiento que debe tomar decisiones respecto de la adquisicin de alrededor de 12.500 materiales para apoyar los procesos de produccin de una empresa de paneles (o tableros) de madera, que forma parte de un complejo industrial siendo una de las mayores empresas forestales de Amrica Latina (Arauco, 2014). En la em-presa se carece de un mtodo eficaz para determinar los lotes de compra eficientes, porque no se hace distincin entre tipos de materiales, frecuencia y comportamiento de su demanda, entre otros, ocasionando un capital inmovilizado sin justificacin aparente de casi 14 millo-nes de dlares en productos, repuestos e insumos, los cuales se manifiestan en productos sin rotacin y niveles de reserva redundantes. Por otra parte, la gestin de los inventarios cobra relevancia porque se consideran como un amortiguador entre dos sistemas, uno de oferta y otro de demanda; el trmino amortiguador radica en que la cantidad disponible en bodega de cierto producto, debe soportar las variaciones que pueda experimentar la demanda o los tiempos de entrega en un perodo determi-nado (Aguilar, 2012). Adems, la gestin de inventarios redunda directamente en la rentabilidad y crecimiento de la empresa y por ende, es vital para alcanzar una ventaja competitiva (Aguilar, 2009).

La revisin bibliogrfica ofrece diversos modelos para apoyar la toma de decisiones de inventarios, sin pretender ser exhaustivo. Se puede resaltar que, segn diversos autores, siguen estando vigentes los modelos

clsicos de lote econmico (EOQ) y sus variantes, cuando se asume una demanda conocida con cierto grado de incertidumbre, los modelos de revisin continua, peri-dica y mixta tambin con sus variantes cuando se asume cierta aleatoriedad en la demanda, sobre todo durante los tiempos de entrega. En consecuencia, el modelo EOQ es recomendable para situaciones de alto consumo y fre-cuencias regulares (Prez, Cifuentes, Vsquez y Ocampo, 2013; Gutirrez, Panteleeva, Hurtado y Gonzlez, 2013; Aguilar, 2009). Adems, Puchades y Mula (2004) resaltan el hecho que el modelo EOQ se utiliza para productos con fecha de caducidad a largo plazo y demanda uniforme.

Por otra parte, los modelos de Wagner-Whitin y de balanceo de perodo fragmentado son utilizados, segn se indica en Bustos y Chacn (2012), para insumos con demanda irregular. El modelo Silver-Meal se utiliza, segn se indica en Torres y Rincn (2005), para artculos con demanda sin tendencia y con existencia de variabili-dad y en Amat de Swert (2009), se indica que el modelo de costo unitario mnimo presenta buenos resultados en escenarios de compra de productos que exhiben una de-manda espordica y cantidades de consumo irregulares. En Chackelson y Errasti (2010) se destacan las cualidades que ofrece el modelo de inventario base el cual presenta buenos resultados para fines de compra de materiales que muestran un bajo consumo y frecuencia irregular. Finalmente, el modelo Lote a lote ha presentado buenos resultados, segn se indica en Crdenas y Rau (2013), cuando se aplica a materiales que implican un alto costo de adquisicin, con demanda determinstica y ambiente justo a tiempo. De modo que los aportes de la literatura investigada facilitan la tarea de identificar modelos de inventarios y segmentos de materiales, segn la varia-bilidad y frecuencia de sus consumos histricos y as disponer en una primera etapa de un criterio para deducir una clasificacin multicriterio ABC.

Por la multiplicidad de variables que intervienen en los modelos de inventarios, Casanovas (2011), indica que para seleccionar las estrategias adecuadas para cada producto, es necesario definir categoras y segmentar un portafolio de compras, de modo de desarrollar un perfil de compor-tamiento de cada clase de producto. En este contexto, la metodologa multicriterio es ms flexible que los modelos unicriterios, cuando el problema a abordar requiere consi-derar mucha informacin para realizar una buena eleccin.

En el mbito de la logstica y abastecimiento, llevar un eficiente control de inventarios implica diferenciar la ges-tin de los mismos dependiendo de las caractersticas particulares de los materiales. Es ampliamente conocido el mtodo ABC para la clasificacin de inventarios pro-puesto por Pareto, sin embargo, al ser un mtodo unicri-terio, que solo considera el costo anual de consumo, hace que sea difcil adoptar estrategias diferenciadas que posibiliten una gestin eficiente de los mismos.

Cuando un anlisis ABC incluye dos o ms criterios, este problema es llamado Clasificacin ABC Multicriterio


el cual es un problema ampliamente estudiado en la lite-ratura (Castro, Vlez y Castro, 2011). En Parada (2009), se concluye que la formulacin de un enfoque multicriterio en la aplicacin del mtodo ABC y la matriz costo de adquisicin/ndice de rotacin constituyen dos mtodos para clasificar los productos y adoptar estrategias dife-renciadas que mejoran la gestin de inventario en las organizaciones. Su eleccin depender de la situacin concreta de aplicacin, adems, una clasificacin mul-ticriterio de inventarios de materiales va efectivamente en ayuda del control selectivo de productos, repuestos e insumos en un almacn, de modo de focalizar la atencin y los recursos disponibles hacia aquellos productos que requieran, por su impacto en la continuidad del proceso productivo, una mayor dedicacin.

Una de las variables determinantes en la eficacia de la aplicacin de los modelos de inventario es el desafo de identificar criterios para estimar la demanda de pro-ductos o materiales; en este contexto, en Rivera (2012) se presentan los resultados de la aplicacin de modelos de series de tiempo para la misma planta de tableros de madera, donde se utilizaron los siguientes modelos segn los criterios de clasificacin establecidos: pro-medios mviles, suavizamiento exponencial simple, suavizamiento exponencial doble (o mtodo de Holt), suavizamiento exponencial triple (o mtodo de Holt-Winters) y el mtodo de demanda intermitente (o mtodo de Croston). Estos aportes sern integrados en el sistema experto propuesto.

Por la multiplicidad de variables que intervienen en la toma de decisiones, tales como decisiones de compras, criterios de reposicin, costos de ordenamiento y costos de mantenimiento, entre otros, la literatura especializada ofre-ce modelos de apoyo a la toma de decisiones en ambientes de alta complejidad basados en el conocimiento, tales como los sistemas expertos. Los sistemas expertos pertenecen a una rama de la inteligencia artificial, especficamente a los sistemas basados en conocimiento, los que a su vez son parte de la ingeniera del conocimiento, disciplina que naci para capturar y representar el conocimiento humano llevando esta actividad de un arte, a un proceso de inge-niera (Alonso, Guijarro, Lozano, Palma y Taboada, 2004) y representan actualmente una herramienta muy utilizada de la inteligencia artificial, segn se indica en Cuadrado, Gonzlez, Curbelo, Luna, Casas y Gutirrez (2011).

La idea principal de los sistemas expertos es rescatar el conocimiento de uno o varios expertos humanos de un rea especfica y simular mediante un software el razonamiento que este tendra frente a una situacin y proporcionada dentro del dominio seleccionado, dando como resultado conclusiones o consejos que sirven de gua a un tomador de decisiones (Liao, 2005; Esquivias, Zamora, Merino y Prieto, 2013) y as, poder interrelacionar de una manera ms eficaz las mltiples variables, que en este caso, estn presenten en la toma de decisiones de inventarios.

El diseo de un sistema experto requiere precisar e identificar sus componentes fundamentales y son los siguientes: la base de conocimiento (donde se aloja el conocimiento del experto humano y configurada a travs de reglas de decisin): base de hechos (unidad de me-moria auxiliar de naturaleza dinmica que contiene los datos especficos de la situacin que se desea analizar): un componente de explicacin (configuracin de un mdulo encargado de revelar al usuario los pasos que utiliz el sistema para entregar sus resultados); un motor de inferencia (unidad del software que se encarga de utilizar el conocimiento alojado en la base de datos para inferir conclusiones acordes con el problema planteado utilizando mtodos de encadenamientos hacia atrs o hacia adelante para relacionar situaciones de entrada y soluciones factibles, o viceversa); y una interfaz con el usuario (componente que facilita la interaccin entre el sistema experto y el usuario final a travs de preguntas segn el patrn de conversacin escrito entre seres hu-mano).

De modo que el objetivo principal de un sistema experto es simular, mediante software, el razonamiento de un experto en un rea especfica para obtener conclu-siones o consejos que guen el proceso de toma de deci-siones (Alonso et al. 2004; Liao, 2005; Ruiz y Agudelo, 2006; Pino, Gmez y De Abajo, 2001; Armendriz, Ortiz y Schouwenaars, 2007; Tabares, Monsalve y Diez, 2013).

En la literatura consultada, sobre todo publicaciones cientficas seriadas de acceso online, se reconocen dos tipos de conocimiento que deben incorporarse en un sistema experto, el conocimiento tcito, que es el que proviene de las buenas prcticas, es subjetivo, est en la mente de las personas; y el conocimiento explcito, que es aquel que se encuentra documentado, se dice que es un conocimiento tangible al cual podemos recurrir y consultar cuando sea necesario (Arbonies y Calzada, 2004). Para efectos de este estudio, el conocimiento tci-to se rescata del personal involucrado en las compras de materiales quienes reconocen, por su experiencia, qu materiales son ms prioritarios que otros, pero muchas veces en un contexto de subjetividad y poca precisin.

Para representar el conocimiento tcito, existen va-rias tcnicas; entre las ms destacadas estn las reglas de produccin, redes semnticas, mapas conceptuales, mapas mentales y los diagramas de flujo (Henao-Calad y Rodrguez-Lora, 2012). En esta investigacin se optar por la regla de produccin por su facilidad de comprensin por parte de los encargados de compra. El conocimiento explcito, que complementa el conocimiento tcito, est constituido por la teora de los modelos de inventarios y documentos afines que describen prcticas relevantes sobre gestin de inventarios.

El proceso de diseo y desarrollo de un sistema ex-perto requiere que se demuestren evidencias suficientes en relacin con la verificacin y validacin del sistema; estos requisitos proveern una mayor satisfaccin de los


usuarios porque proporcionan herramientas y recursos para la realizacin eficiente del trabajo (Garca, De Ames-cua y Velasco, 2006). Sin embargo, en un sistema experto se debera verificar el cumplimiento de las especificacio-nes, base de conocimiento y adems, incluir criterios de validacin. En este contexto, se rescatan los aportes de Hernndez (2000), que proporciona la aplicabilidad del estadstico Kappa (k) que es una medida de acuerdo entre cada par de expertos, que introduce un ajuste eli-minando del porcentaje de acuerdo, aquel que puede ser debido a la casualidad). La expresin de este estadstico se presenta en la ecuacin 1.

Las principales etapas que se consideraron para el diseo y desarrollo del sistema experto fueron las siguientes:

Una etapa de entrenamiento al personal involucrado en el proceso de adquisiciones para reconocer los do-minios de conocimiento terico con la finalidad de com-prender y sustentar el desarrollo del sistema experto, adems de establecer reuniones tcnicas para reconocer variables de inters e importancia que tiene cada una en el contexto de la gestin de inventarios (Palma, Paniagua, Martn y Martn, 2000).

Aplicacin de un cuestionario tipo Likert-Thurstone para calificar las principales variables cualitativas que consideran los encargados de compra dentro de su pro-ceso decisional (Guil, 2005).

Utilizacin de los resultados de Rivera (2012) para disponer de una herramienta que permita realizar las estimaciones de consumo a travs de series de tiempo para cada uno de los productos sujetos a verificacin y validacin.

Anlisis de las caractersticas de cada material, tales como el registro histrico de consumos, frecuencia de compras durante los ltimos doce meses a travs de los recursos que aportaba el mdulo de mariales del programa de planificacin de recursos empresariales de la empresa.

Revisin y anlisis de bases de datos cientficas con acceso online, tales como SciELO y Dialnet, para rescatar los aportes de la literatura especializada en relacin con teoras efectivas de gestin de inventarios y diseo de sistemas expertos.

Organizacin de una base de conocimiento que alber-g el conocimiento tcito de los encargados de compra, esto fue complementada por el conocimiento explcito que ofreca la teora sobre modelos de gestin de inven-tario. Este conocimiento fue representado por medio de reglas de produccin del tipo s condicin, entonces ac-cin. Se opt por este tipo de representacin, debido a la uniformidad de su estructura y la naturalidad que ofrece para expresar el conocimiento, adems, es una de las tcnicas utilizadas con mayor xito para la programacin de sistemas basados en conocimiento (Barcel, Alonso, De la Cruz y Cendejas, 2009). Diseo y validacin de un motor de inferencia que fue validado con el personal invo-lucrado en el proceso de adquisiciones y se consensu la utilizacin del razonamiento con encadenamiento hacia adelante, donde las variables de entrada determinan el resultado.

Conformacin de una base de hechos con los con-sumos registrados en el sistema de planificacin de recursos empresariales con un horizonte de antigedad de doce meses.

Diseo de un componente de explicacin a partir de los aportes de la literatura de inventarios porque en el rea bajo estudio no exista una explicacin formal de las lgicas que utilizaban los encargados de compra, estas

k=Po - Pc1 - Pc [-1,1] (1)

Donde, po es la proporcin de acuerdo observadopc es la proporcin de acuerdo esperado debido a la

casualidad

Un valor de +1.00 de este estadstico indicar un acuerdo total y un valor de 0.00 indicar que el acuerdo se debe por completo a la casualidad. Los valores negativos se obtendrn slo cuando el acuerdo entre los expertos sea menor incluso que el acuerdo esperado por la ca-sualidad. Los valores mayores a 0.75 indican un nivel de acuerdo excelente; los valores entre 0.40 y 0.75 muestran un acuerdo bastante bueno a bueno, y los valores por debajo de 0.40 indican un acuerdo bastante pobre, ms all del cual, el acuerdo se podra deber simplemente a la casualidad o a una casustica poco representativa.

En resumen, esta investigacin tiene como objetivo principal verificar la factibilidad de integracin entre las teoras de inventarios y de sistemas expertos a travs del diseo de un sistema informtico basado en el cono-cimiento para apoyar el proceso de toma de decisiones en el rea de logstica y abastecimiento de una empresa forestal lder en el mercado latinoamericano.

2. Metodologa Los principales participantes lo constituyeron los

encargados de compra de la unidad bajo anlisis quienes posean el conocimiento tcito, tipo de conocimiento que es reconocido como una fuente de competitividad en empresas manufactureras, segn se precisa en Boisier (2001). Lo anterior debido a la experiencia de los encarga-dos en el rea de abastecimiento y compras de la empre-sa, sobre todo en la habilidad demostrada para reconocer las variables de inventario relevantes que inciden en los procesos de compra, variables tales como destreza para anticiparse a eventuales inexistencias, conocimiento del desempeo y efectividad de proveedores, experiencia para relacionarse con proveedores y capacidades efecti-vas de comunicacin en su mbito de accin, entre otros.


solo se encontraban albergadas en el conocimiento tcito de ellos.

Diseo de una interfaz con el usuario, la cual consid-er la compatibilidad del sistema en uso con los archivos utilizados por los encargados de compra, porque de esta forma se potencia la aplicabilidad del sistema.

La clasificacin multicriterio ABC consider diversas etapas con la finalidad de reconocer la importancia para la empresa entre los diferentes artculos, las caractersticas de variacin de los consumos y la identificacin de grupos de artculos con consumos homogneos entre ellos.

Para reconocer la importancia entre los tems de inventarios se identificaron cinco factores de inters: a) parmetros de reposicin, b) rea donde se utiliza un material, c) criticidad de un material, d) frecuencia de consumo ltimos 12 meses y e) tiempo entre la emisin de un pedido y su llegada a la planta (tiempo de aprovi-sionamiento).

Con la finalidad de reconocer la importancia (o pon-deracin) de los anteriores factores se consideraron los siguientes atributos: a) clasificacin administrativa in-terna de la empresa para cada factor (individualizndose un total de 35 componentes, distribuidos en los cinco factores); b) Calificacin de la relevancia de cada com-ponente por los encargados de compra utilizando una escala Likert-Thurstone de 1 a 5 (de muy irrelevante a muy relevante) en atencin a los criterios utilizados para fines similares de clasificacin contenidos en Guil (2005). Lo anterior consider las propuestas contenidas en Castro et al. (2011); en ella se estableci una normalizacin de los valores que puede tomar cada variable a travs de las ecuaciones 2 y 3, esto a raz de que las partidas no comparten las mismas unidades de medida. Los valores normalizados se encuentran entre 0 y 1, siendo los cerca-nos a 1, los de mayor importancia.


disponibilidad de informacin de costos de compra y ordenamiento de los productos,

- capacidades del personal involucrado en los proce-sos de compra,

- disponibilidad de parmetros en el sistema de plani-ficacin de requerimientos de la empresa para utilizar determinados modelos tericos.

Para efectos de establecer los consumos y por ende alimentar el parmetro de demanda, se consideraron los aportes de Rivera (2012), porque ofreca una estrategia de pronsticos con base en series de tiempo y que haba sido aplicada con xito a los mismos tipos de productos.

Los modelos que se consideraron en esta investi-gacin para apoyar la toma de decisiones de compra y dems parmetros se indican en la Tabla 2, as como la

segmentacin multicriterio ABC. Por otra parte, el criterio de decisin utilizado en los modelos de inventarios es de minimizacin de costos totales. Una mayor precisin del criterio adoptado segn clasificacin de consumo y clasi-ficacin multicriterio ABC utilizado, se indica en la Tabla 3.

Tabla 2. Modelos de inventario a utilizar

Fuente: Torres y Crdoba (2014).

A

BCDEFGH

Clasificacin ABC multicriterioA

EOQ con stock de seguridad

El sistema experto selecciona, para estos mbitos de consumo, el modelo que presente costo mnimo entre los siguientes modelos: Algoritmo Wagner-Whitin (WW), Algoritmo Silver-Meal (SM), Costo Unitario Mnimo (CUM) o Balanceo de Perodo Fragmentado (BPF).

EOQ bsico

Inventario baseSin modelo, se debe analizar puntualmente

Lote a lote

B C

Clas

ifica

cin

estad

stic

a

Tabla 3. Justificacin de los modelos a utilizar


Clasificacin estadstica

Clasificacin ABC multicriterio Justificacin

A

A

B;C;D;E;F

B;C;D;E;F

G

G

H

A

B o C

A

B o C

A

B o C

A;B;C

Productos que cumplen con los supuestos del modelo EOQ, sus consumos son constantes y uniforme en el tiempo, requieren disponer, dada su relevancia, con un stock de seguridad. El modelo de un solo lote se propone cuando el tamao de lote del modelo EOQ cubra la demanda anual prevista.

Igual al grupo anterior pero de menor relevancia para la continuidad del proceso productivo, no es imprescindible disponer de un stock de seguridad.

El sistema experto, por la importancia de estos productos, selecciona entre cuatro modelos alternativos, el que arroje el menor costo total de inventarios, adems, se consider incluir un punto de pedido con stock de seguridad para evitar quiebres de stock.

El sistema experto selecciona entre cuatro modelos alternativos, el que arroje el menor costo total de inventarios.

Por la baja tasa de consumo de esta categora de productos (menos de cuatro veces por ao) se definira una poltica de compra (inventario base) segn sea la urgencia del requerimiento.

Por la baja tasa de consumo de esta categora de productos (menos de cuatro veces por ao) se define una compra bajo el enfoque Lote a lote.

No se aplica un modelo terico, se analiza caso acaso.

Las polticas de inventario establecidas segn cada clasificacin de productos, aparecen en la Tabla 4.

Finalmente, se definieron cuatro conjuntos de reglas de decisin para apoyar el motor de inferencia del siste-ma experto y el alcance de cada uno de estos conjuntos de reglas (Tabla 5).

3. ResultadosEl resultado de esta investigacin lo constituye princi-

palmente el diseo de un sistema experto que integra las orientaciones de la literatura especializada sobre mode-los de inventarios con la teora sobre sistemas expertos basados en el conocimiento. El sistema experto queda

conformado por los siguientes componentes: una base de conocimiento, una base de hechos, un componente de explicacin, un motor de inferencia y una interfaz con el usuario a travs de un sistema informtico de planifica-cin de recursos empresariales disponible en el rea de logstica y abastecimiento de una empresa.

La base de conocimiento se conform con cuatro tipos de reglas generales: para cuantificar variables cualitati-vas, para realizar la clasificacin ABC multicriterio, para realizar la clasificacin estadstica y para asignar los modelos de inventario segn tipos de consumo. Luego de un proceso de verificacin de coherencia de las reglas es-pecficas en cada caso, se estableci un total de 34 reglas especficas que conformaron la base de conocimiento.


La base de hechos qued conformada por los consumos registrados con un horizonte de antigedad de 12 meses. El sistema fue diseado para soportar la matriz de consumos de 12.483 materiales que fueron susceptibles de analizar con el sistema y que correspondieron al total de registros histricos contenidos en el programa de planificacin de

recursos empresariales (ERP) de la empresa, de manera que el sistema experto puede interactuar directamente con l. El sistema experto contiene un componente de ex-plicacin que permite informar al usuario las razones por las que hace cierta recomendacin; este componente es de naturaleza rgida e inalterable frente al usuario.

Tabla 4. Polticas de inventario


Clasif. estadstica

Clasif. ABC multicrite-

rio

Modelo de inventario

Pronosticar cantidad

demandada

Pronstico intervalos de consumo

Stock de seguridad(SS)

Punto de pedido(PP)

A

A

B

B

C

C

D

D

E

E

F

F

G

G

H

A

B o C

A

B o C

A

B o C

A

B o C

A

B o C

A

B o C

A

B o C

A;B;C

EOQ con SS

EOQ bsico

Evaluar WW, SM, CUM y BPF










Inventario base

Lote a lote

Analizar devolucin

Con base en los promedios histricos

Con base en los promedios histricos

Pronosticar con serie de tiempo


Demanda promedio

Demanda promedio







-

-

-

Se consumen todo el ao




Mantener intervalos consumo

Mantener intervalos consumo







-

-

-

S.S. = Z * dda diaria

-


-


-


-


-


-


-

-

P.P.= (Dda diaria * LT) + S.S.

P.P.= (Dda diaria * LT)


P.P.= (Dda diaria * LT)


-


-


-


-


-

-

Nota: Dda: Demanda diaria; LT: Tiempo de entrega; Z: Coeficiente para nivel de servicio segn distribucin normal;ddaDesviacin estndar de la demanda diaria


El motor de inferencia fue configurado con participa-cin de los involucrados en las compras de materiales y el criterio adoptado fue un encadenamiento hacia adelante, de modo que las variables de entrada determinan el resultado sugerido por el sistema experto.

La interfaz del usuario fue integrada por una plata-forma de planillas Excel, acompaadas de programacin de macros, en Visual Basic, con dos mdulos, uno de acceso general de usuarios que permite ingresar datos e interactuar con el sistema sin alterar los parmetros preestablecidos, y otro mdulo con restriccin de acceso para actualizar parmetros, base de conocimiento y base de hechos.

El proceso de verificacin de la eficacia del sistema experto consider los siguientes mbitos:

Verificacin de la incorporacin de los conceptos propios asociados con los modelos de inventario y reque-rimientos de constructo de los sistemas expertos.

Verificacin de la adecuacin de la base de conoci-miento de modo de comprobar que las reglas de decisin funcionen adecuadamente y adems, comprobar que el sistema experto funciona con razonamiento exacto, es decir, que las variables de entrada sean precisas o que no existen variables difusas que puedan generar un conflicto al utilizar este tipo de razonamiento.

Verificacin del correcto funcionamiento de la interfaz con el usuario de modo que exista fluidez en la interac-cin entre el sistema experto y las bases de datos que utilizan los encargados de compra.

Verificacin del grado de proteccin del sistema de modo de resguardar la base de conocimiento frente a usuarios no autorizados.

Verificacin del funcionamiento de los mecanismos de inferencia, el cual fue hecho utilizando un total de 24 artculos ficticios, cada uno de ellos representando una de las posibles combinaciones que es capaz de evaluar el sistema experto. Se utilizaron artculos ficticios para asegurar la evaluacin de todos los casos posibles, comprobando que el sistema gener recomendaciones de forma correcta para los 24 artculos.

La verificacin de la base de conocimiento consisti en anlisis de consistencia y completitud. La consistencia para comprobar la coherencia de las reglas de decisin y las condiciones IF innecesarias o redundantes. La completitud estaba enfocada en observar los valores no referenciados, ilegales o atpicos.

Finalmente, la validacin del sistema experto se hizo utilizando el estadstico Kappa, que es una medida de acierto entre el sistema y un experto humano. Se opt por esta tcnica cuantitativa, porque ofrece un rango de interpretacin de sus valores, adems, ajusta los porcentajes de acierto para eliminar aquellos que son atribuibles a la casualidad, de esta forma la validacin se realiza objetivamente. El estadstico Kappa para el rea bajo estudio registr un valor de 0.6 indicando que tiene un nivel de acuerdo de bueno a bastante bueno.

Pare efectos de verificar las prcticas en uso vs. las recomendaciones del sistema experto en relacin con sus parmetros de reposicin, se analizaron 1.930 artculos, de ellos se observ que 286 deben mantener sus parmetros de reposicin actuales, 200 deben subir sus parmetros de reposicin y 1.444 artculos deban disminuir sus parmetros de reposicin por estar sobre-dimensionados.

El criterio utilizado para identificar los materiales que deban disminuir sus parmetros de reposicin fue la cuantificacin del capital de trabajo retenido en bodega a travs de las ecuaciones 4, 5 y 6.

PPi=PPsei = PP (4)PPi X Ci = Cri (5)TCR = ni=0 CRi (6)

Dnde

PPi=punto de pedido actual del material i.

PPsei= punto de pedido propuesto por el sistema experto para el material i.

PPi= Exceso de inventario del material i.

Ci = Costo del material i.

CRi = Capital retenido del material i.

TCR = Capital de trabajo total retenido en bodega.

El resultado obtenido, indic que el capital de trabajo retenido en materiales que no tenan rotacin era del orden de US$843.000. La magnitud de la estimacin anterior se fundamenta en dos causas: por un lado, la realizacin de rdenes de compra de materiales en forma arbitraria y sin justificacin aparente y por otro lado, la falta de fundamento tcnico y terico para definir los parmetros de reposicin de inventarios.

Tabla 5. Reglas de decisin que conforman el sistema experto


Reglas de decisin Alcance1. Reglas para cuantificar variables cualitativas

2. Reglas para clasificacin ABC multicriterio

3. Reglas para clasificacin estadstica

4. Reglas para asignar modelo de inventario

Conjunto de 28 reglas de decisin para deducir el nivel de importancia que posee cada atributo de clasificacin de materiales.

Conjunto de tres reglas de decisin para realizar la clasificacin ABC multicriterio utilizando el principio de Pareto multicriterio.

Conjunto de ocho reglas de decisin para proveer de un criterio de pronstico de demanda y modelo de inventario.

Conjunto de quince reglas de decisin para relacionar clasificacin de materiales en planta, clasificacin multicriterio, punto de ordenamiento y stock de seguridad.


4. Discusin El origen de este estudio surge ante la necesidad

de reducir el capital de trabajo retenido en inventarios, reducir los costos totales de inventarios involucrados y mejorar la eficiencia de la unidad de abastecimiento y bodega de una gran empresa elaboradora de tableros de madera.

El problema principal radica en la ausencia de me-canismos efectivos para definir criterios efectivos de gestin de inventario, tamaos de lote econmicos de compra, parmetros de reposicin, definicin de niveles de stock adecuados, entre otros.

Si bien en la empresa exista un criterio de clasifica-cin ABC bsico para los materiales, este no era efectivo porque no integraba en un solo indicador, las diversas variables relevantes que caracterizaban a cada material que es de una naturaleza heterognea. No obstante, la experiencia del personal involucrado posea el conoci-miento tcito para distinguir la urgencia de una gestin de compra pero no la capacidad para realizar una gestin de compra eficiente para soportar una decisin funda-mentada en relacin con tamaos de lote, frecuencia de pedido, nivel de stock y modelo de revisin.

La literatura especializada ofreca diversos enfoques y modelos de inventario aplicados en diversos escenarios, as como modernas estrategias de clasificacin ABC, adems, ofreca aplicaciones y metodologas relaciona-dos con el diseo de modelos basados en el conocimien-to de modo, sin embargo, no se detect en la literatura investigada evidencias de una integracin entre gestin de compras y sistemas expertos.

La validez de los resultados obtenidos permiti resaltar el rol del personal de compras debido a que aportaron eficazmente su conocimiento tcito para dedu-cir las variables relevantes de cada material y su grado de importancia en la empresa, de esta forma fue posible realizar una clasificacin ABC multicriterio eficaz para una gestin de inventarios ms oportuna.

El resultado de la utilizacin del sistema experto permite clasificar los materiales de acuerdo con su real importancia, utilizando el concepto de multicriterio, presenta el resultado de los parmetros ptimos de cada material con base en el comportamiento de sus consumos histricos y entrega una estrategia de compra que ayuda a disminuir los costos totales anuales.

El sistema experto fue validado mediante el esta-dstico de Kappa, que es una medida de acierto entre el sistema y un experto humano. Este estadstico arroj un grado de acierto de bueno a bastante bueno, por lo tanto, las recomendaciones que genera se pueden considerar adecuadas y mejores que antes se utilizaban para aten-der las necesidades reales de cada material.

Se efectuaron pruebas piloto con 1.930 materiales (utilizando un enfoque de juicio) que tenan definido los criterios de reposicin explcitos, obteniendo resultados

conformes en trminos de identificar aquellos que re-sultada adecuado mantener sus niveles de reposicin, a diferencia de otros en que era ms adecuado subir o bajar los niveles de reposicin segn el tipo de material bajo anlisis.

Por otra parte, el sistema experto tambin ofrece una estrategia diferenciada para estimar el consumo futuro presentando modelos de pronstico alternativos segn se haya comportado la demanda de cada material durante los ltimos doce meses (utilizacin del promedio de con-sumos cuando se trate de consumos con bajo coeficiente de variacin y uso de series de tiempo en caso contrario).

Las limitantes que presenta el sistema experto, por una parte, es la no inclusin de restricciones de capa-cidad para las rdenes de pedido ptimas quedando en manos de los usuarios la decisin cuando se detecte la no factibilidad de almacenar los materiales en las instalaciones disponibles; por otra parte, es el criterio establecido para determinar los stock de seguridad los cuales, en trabajos futuros, se debera analizar la opcin de tratar la demanda de manera dinmica para introducir comportamientos ms factibles que sucedan en el futuro, mejorando as la calidad de esas estima-ciones.

El sistema experto fue diseado para una planta de tableros nacional, el que puede ser replicado en las otras plantas del complejo porque participan en el mismo tipo de industria, o incluso en otros tipos de empresas, pues la gestin de inventarios es una importante fuente de competitividad en empresas de manufactura.

Los resultados obtenidos en las pruebas piloto del sistema experto, reafirman que la utilizacin de una poltica de lotificacin poco rigurosa, produce un stock redundante generando costos que se pueden disminuir al conjugar la teora de inventarios con los recursos que ofrecen los sistemas basados en el conocimiento.

5. Conclusiones La revisin del estudio del arte permite identificar

un conjunto de modelos de inventarios que pueden ser utilizados en la toma de decisiones de compra en una empresa de paneles de madera segn variabilidad y fre-cuencia de los consumos. Los modelos utilizados fueron EOQ con stock de seguridad, EOQ bsico, Wagner-Whitin, Silver-Meal, Costo unitario mnimo, Balanceo de perodo fragmentado, Inventario base y Lote a lote.

Es factible integrar la teora de inventarios con los requisitos que impone el diseo de un sistema experto. El sistema experto propuesto incluye una base de cono-cimiento participativa, un motor de motor de inferencia conformado por 33 reglas del tipo If-Then, una base de hechos soportada a travs de un sistema ERP, un com-ponente de explicacin conformado por ocho modelos de inventario alternativos para generar polticas de aprovisionamiento de materiales en un contexto de cla-


sificacin multicriterio ABC a mnimo costo y una interfaz de usuario utilizando los recursos de Office.

La validacin y verificacin del sistema experto presenta un grado de acuerdo satisfactorio segn los usuarios directos (encargados de compra) debido a que el ndice Kappa utilizado para contrastar la respuesta del sistema experto y el criterio tcito de los usuarios, arroja un valor de 0,6.

El sistema experto permite reconocer que de un total de 1.930 artculos analizados, 15% debera mantener sus parmetros de reposicin, 10% debera subir sus par-metros de reposicin y 75% debe bajar sus parmetros de reposicin establecidos.

Los resultados de esta investigacin permiten afirmar que con la aplicacin de los modelos de inventarios se pueden cambiar los parmetros de reposicin existiendo un potencial de reduccin del capital de trabajo retenido en inventarios de un 40% y que para efectos de planificar las cargas de trabajo del personal involucrado esta po-dra abocarse de manera preferente solo al 21,5% de los artculos bajo su mbito de accin.

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Cuadernos de Administracin / Facultad de Ciencias de la Administracin / Universidad del VallePeriodicidad: semestral / ISSN impreso N 0120-4645 - ISSN electrnico N 2256-5078 / Nombre abreviado: cuad.adm.Edicin Vol. 30 N 52 (julio - diciembre de 2014)Diseo de sistema experto para toma de decisiones de compra de materiales / Carlos A. Torres Navarro y Javier A. Crdova Neira

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