Cómo calcular la Probabilidad de Instock asociado al Inventario

Una supuesto frecuente de los modelos de Gestión de Inventarios sencillos es considerar que la demanda a la cual una empresa se enfrenta es conocida, es decir, no existe incertidumbre. Este supuesto da origen a Modelos Deterministas de inventarios como el de Cantidad Económica de Pedido (EOQ) con o sin Descuentos por Cantidad, Producción y Consumo Simultaneo (POQ), entre otros.

Si bien los Modelos Deterministas para la Gestión de Inventarios resultan ser útiles, en la mayor parte de las aplicaciones prácticas, es muy difícil mantener como razonable y representativo el supuesto de una demanda constante y conocida.

Para enfrentar esta situación se proponen Modelos Estocásticos, es decir, donde la demanda presenta un comportamiento aleatorio el cual puede o no ser estimado por una distribución de probabilidad conocida o en su defecto por una distribución empírica.

En este contexto de demanda aleatoria no se puede asegurar a ciencia cierta si una determinada cantidad de unidades en inventario serán suficientes para satisfacer los requerimientos de demanda de un producto. Sin embargo, si se logra perfilar el comportamiento de la demanda (aleatoria) se estará en condiciones de poder estimar que tan probable es satisfacer la demanda dada una cierto tamaño del inventario.

Uno de los indicadores de gestión que se utiliza frecuentemente es el Instock, el cual bajo un escenario de demanda con incertidumbre indica la probabilidad de satisfacer en forma íntegra la demanda (es decir, evitar quiebres de stock) para un determinado nivel de inventario.

Ejemplo del Cálculo del Instock

Para graficar este concepto consideremos que una empresa tiene 900 unidades de un producto en inventario y enfrenta una demanda por el mismo que se puede representar por una Distribución Normal con media 800 unidades (\mu=800) y Desviación Estándar de 100 unidades (\sigma=100). Nos interesa calcular la Probabilidad de Instock, es decir, la probabilidad que la demanda sea menor o igual a 1.000 unidades:

Probabilidad de Instock

La Probabilidad de Instock por tanto es de un 84,13%. Para obtener la probabilidad asociada a un determinado valor de Z utilizando la Distribución Normal Estándar podemos utilizar una tabla de probabilidad que frecuentemente se incluyen como anexos en los libros de probabilidad básica o en su defecto podemos utilizar la fórmula de Excel =DISTR.NORM.ESTAND(Z). (En nuestro caso Z=1 destacado con color rojo en la tabla a continuación).

tabla distribución normal estandar

De este modo, la probabilidad de incurrir en un quiebre de stock dado un inventario de Q=900 unidades es de un 15,87% que se representa como el área achurada a la derecha de las 900 unidades.

Instock Distribución Normal

Cantidad Económica de Pedido (EOQ) con Descuentos por Cantidad

Uno de los supuestos del modelo de Cantidad Económica de Pedido (o EOQ según sus siglas en inglés) es que el costo de adquisición unitario es independiente del tamaño del pedido, sin embargo, este supuesto es factible de flexibilizar debido a que en muchos casos es razonable asumir que se puede acceder a un determinado descuento por unidad en la medida de pedidos de tamaño mayor.

Para determinados productos, los proveedores suelen ofrecer una escala de descuentos dependiendo del tamaño del pedido. Este tipo de estrategia de venta es frecuentemente utilizado por mayoristas y distribuidores que buscan con esto tener una mayor Rotación de Inventario y en consecuencia disminuir los Días de Inventario (con la correspondiente disminución de los costos de almacenamiento del inventario). Adicionalmente, la escala de descuentos suele estar previamente tabulada y accesible para el comprador.

Ejemplo EOQ con Descuentos por Cantidad

A continuación tomaremos nuevamente los datos del ejemplo de EOQ analizados en el tutorial del Cálculo de la Cantidad Económica de Pedido con WINQSB, sin embargo, en esta oportunidad consideraremos que el costo de almacenamiento anual se puede representar como un porcentaje del costo de adquisición.

  • D: Demanda Anual = 6.000 unidades
  • S: Costo de Emisión = $750
  • H: Costo de Almacenamiento Anual (unitario) = 10% del costo de adquisición (i)

El precio unitario a pagar dependerá del tamaño del pedido según muestra la siguiente tabla:

Descuentos EOQ

Para poder determinar el tamaño de pedido que minimiza los costos totales se debe evaluar cada uno de los tramos de precios.

Notar que H=i*C, es decir, se considera que el costo de almacenar un producto se puede representar como un porcentaje de su costo de adquisición (compra). De esta forma, al aumentar los descuentos (y en consecuencia disminuir el precio de compra) el costo unitario de almacenamiento representado por H=i*C disminuirá y generará un incentivo a pedidos de mayor tamaño (dado que el denominador de la formula a continuación disminuye en magnitud).

EOQ con descuento por cantidad

En el primer tramo (sin descuento) el tamaño de pedido recomendado es de 150 unidades.

En el segundo tramo el tamaño de pedido óptimo según EOQ es de 160,3 unidades, sin embargo, dicho pedido es insuficiente para acceder al precio descontado de $3.500 por tanto para el tramo 2 el pedido óptimo se aproxima a 200 unidades.

Finalmente para el tercer tramo el tamaño del pedido es también insuficiente para acceder al precio unitario de $3.200 por tanto se aproxima a 300 unidades.

En resumen, para el tramo 1 ==> Q=150[u/ped]; tramo 2 ==> Q=200[u/ped]; tramo 3 ==> Q=300[u/ped].

Los fórmula de Costos Totales del Modelo EOQ es: CT=C*D+(D/Q)*S+(Q/2)*H

  • Tramo 1: CT=$4.000*6.000+(6.000/150)*$750+(150/2)*10%*$4.000=$24.060.000
  • Tramo 2: CT=$3.500*6.000+(6.000/200)*$750+(200/2)*10%*$3.500=$21.057.500
  • Tramo 3: CT=$3.200*6000+(6.000/300)*$750+(300/2)*10%*$3.200=$19.263.000

El menor costo se alcanza en el tramo 3 y la cantidad de pedido que minimiza los costos totales será de 300 unidades. Es importante destacar que no necesariamente el tramo con el menor precio unitario será el que tenga el menor costo asociado y por tanto el resultado obtenido en este ejemplo no se puede extrapolar para cualquier caso.

Cantidad Económica de Pedido (EOQ) con WINQSB

El modelo de Cantidad Económica de Pedido o simplemente EOQ (Economic Order Quantity) por sus siglas en inglés, es una de las herramientas más sencillas en la Gestión de Inventarios que permite obtener el tamaño del pedido que minimizan los costos totales asociados a la gestión del inventario.

Como todo modelo necesita de algunos supuestos que dependiendo de la situación práctica que se desee modelar serán más o menos realistas. Los supuestos más fuertes o característicos de EOQ es que la demanda es constante y conocida y que el tiempo de entrega (o lead time) del pedido es constante y conocido.

El Costo Anual total del Inventario queda definido por la suma de los costos de adquisición o compra (D*C), costos de emisión de pedidos (D/Q)*S y costos de almacenamiento (Q/2)*H.

La Fórmula del modelo de Tamaño Económico de Pedido EOQ que representa el costo total del inventario es la siguiente:

CT = D*C + (D/Q)*S + (Q/2)*H

Al respecto recomendamos leer el artículo Cómo Construir el Gráfico de Costos Totales del Modelo EOQ con Excel que muestra de forma sencilla cómo obtener el costo total para distintos tamaños de pedido.

Para obtener la cantidad de pedido que minimiza la función de costos totales se deriva la fórmula respecto a Q y se iguala a cero, para posteriormente despejar el parámetro Q. Notar que el costo de adquisición (C*D) será constante independiente de la política de pedido (tamaño de pedido) en la medida que no existan descuentos por cantidad.

Fórmula EOQ

Donde D es usualmente la demanda anual (que se asume conocida o factible de estimar con precisión), S es el costo de hacer un pedido (o costo de emisión) que se asume fijo y H es el costo anual unitario de almacenamiento en el inventario.

A continuación se presenta un ejemplo para ilustrar la aplicación de este modelo de Cantidad Económica de Pedido (EOQ):

  • D: Demanda Anual = 6.000 unidades
  • S: Costo de Emisión = $750
  • H: Costo de Almacenamiento Anual (unitario) = $400

Reemplazando los parámetros en la fórmula se obtiene Q=150 [unidades/pedido] que es la cantidad de pedido que minimiza el costo anual del inventario: CT=(6.000/150)*$750+(150/2)*$400=$60.000. El siguiente tutorial muestra cómo obtener estos resultados utilizando el software WINQSB:

Se puede corroborar (recomendamos fuertemente al lector hacer esto) que cualquier otra cantidad de pedido proporciona un costo anual del inventario superior al obtenido con el modelo EOQ. Esto debido a que el tamaño del pedido obtenido con EOQ equilibra explícitamente los costos de emisión con los costos de almacenamiento.

Notar que para tamaños de pedido grandes los costos de emisión se minimizan (se requerirá de menos pedidos en el año) y los costos de almacenamiento se maximizan (dado que se tendrá un inventario promedio mayor en las bodegas). De forma análoga, para pedidos pequeños los costos de emisión se maximizan a la vez que los costos de almacenamiento se minimizan.