Optimización de inventarios basado en Confiabilidad

Introducción

El mantenimiento industrial desde los años 80 ha jugado un papel preponderante dentro de las actividades de un sistema productivo, tomando en cuenta que la gerencia y administración óptima del mantenimiento incide directamente sobre la rentabilidad en el ciclo de vida de los activos y como consecuencia se traduce en un mayor beneficio económico para el negocio. Uno de los pilares fundamentales para la excelente gestión del mantenimiento está representado por una adecuada administración del inventario de partes, repuestos y consumibles con la finalidad de cubrir la demanda requerida para los mantenimientos planificados o eventos no deseados que ocurren en el sistema productivo. El problema principal que se presenta en la administración del inventario es que en muchas ocasiones una gran parte del presupuesto de funcionamiento de cada empresa es desperdiciado en exceso de inventario.

Entre las características más resaltantes de ese comportamiento típico se tiene que solamente entre el 5 % y el 10 % de los artículos son utilizados frecuentemente y por tanto tienen una demanda pronosticable. El resto, entre 90 % y 95 %, son artículos cuya demanda es muy baja y por tanto su pronóstico resulta complejo y se dificulta su ejecución por métodos convencionales. Otro aspecto muy importante a considerar es que alrededor del 5 % de los materiales almacenados representa alrededor del 80 % del valor total del inventario. (1)

Aunado a esto según las estadísticas alrededor del 25 % de las veces, el personal de mantenimiento sale del almacén sin los artículos o cantidades solicitadas. Cerca del 10 % del material comprado hoy será material en exceso dentro de un año y alrededor del 5 % del material comprado hoy nunca será utilizado.

Con base a esto el presente trabajo propone una metodología para la estimación de los niveles de inventario óptimos para repuestos o partes de baja rotación, mediante la aplicación de la Metodología Optimización Costo Riesgo con la finalidad de alcanzar la máxima rentabilidad en este rubro.

Optimización de inventarios

La optimización de inventarios surge como una necesidad de lograr un balance financiero del número de partes o repuestos que se deben tener el almacén para mitigar las fallas de los equipos y cubrir la demanda de los mantenimientos planificados, evitando así incurrir en grandes pérdidas monetarias; por lo que constituye un punto de gran relevancia en la rentabilidad de cualquier organización.

Según Custodio José de Piño Brito entre los resultados más comunes que se obtienen al lograr el cumplimiento de este objetivo, se tienen los siguientes:

• Listados optimizados de partes y repuestos por equipos y por nivel de mantenimiento (BOM: Bill Of Materials).
• Catálogos de partes y repuestos para los equipos.
• Optimizar los registros de ítem catalogados en el sistema computarizado de inventario de la empresa.
• Establecer políticas y estrategias para la gestión de inventarios.
• Integración entre las funciones de la Organización de Mantenimiento y la Organización de Materiales.
• Incremento a niveles Clase Mundial de los indicadores de Disponibilidad, Confiabilidad y Mantenibilidad de los activos empresariales.
• Identificar y establecer estrategias y convenios con los proveedores de partes y repuestos.
• Optimizar y controlar los costos operativos y de mantenimiento.
• Expectativas de ahorros en inventarios entre 10% – 30% (indicadores Clase Mundial).

Uno de los principales problemas que enfrentan las organizaciones en relación a los inventarios, es el manejo de las partes o refacciones que son de muy baja rotación, generalmente conocidos como “inventarios estratégicos”. Estos generalmente se diferencian de los de alta rotación por las siguientes características:

• Altos costos de adquisición.
• Baja frecuencia de utilización (demanda menos de una a cinco ocasiones por año).
• Demanda con comportamiento aleatorio.
• Partes o refacciones que requieren un tiempo largo de entrega por parte de los proveedores.
• Repuestos que al fallar ocasionan altos impactos económicos si no están disponibles en almacén.

Con base a lo anterior se puede entrever que estos repuestos generalmente tienen muy altos costos de adquisición y mantenimiento en almacén para mantener las condiciones óptimas requeridas del mismo al momento que sea requerido; por lo que ocupan gran parte del presupuesto destinado al inventario.

Según John Woodhouse las aproximaciones usadas para la toma de decisiones sobre los repuestos de baja rotación se clasifican en cuatro categorías que, desde una perspectiva evolutiva, son:

• Las recomendaciones de fabricantes (a veces “ filtradas” por el juicio de diseño).
• Las aproximaciones de EOQ y la regla “del dedo pulgar”. (Ejemplo VN + 1, donde N es número unidades instaladas).
• Los cálculos de disponibilidad objetivo: cálculos probabilísticos a menudo basados en simulación y equipados para lograr un nivel de servicio predeterminado, como 90, 95 ó 99 por ciento.
• El costo del total óptimo y los cálculos de riesgo: también es probabilístico, pero colocando precio al impacto por indisponibilidad, para que el nivel de servicio correcto (óptimo) pueda identificarse.

De esta manera, con la finalidad de obtener el número óptimo de repuestos de baja rotación, uno de los enfoques más precisos y utilizados consiste en ubicar el balance entre los costos en que se incurre por la adquisición y mantenimiento del repuesto el almacén; y los probables riesgos en que se incurriría de ocurrir una falla del repuesto y no tener disponibilidad en almacén del mismo; entiéndase riesgo traducido en unidad monetaria.

Este impacto total en el negocio es una combinación de costos por adquisición y almacenaje del repuesto y de los costos por riesgo de falta de inventario. Cuando esta combinación está en un mínimo, la tenencia del número óptimo de repuestos se ha identificado.

Numero optimo de repuestos (Optimización Costo-Riesgo)

Este análisis permite determinar a través de la aplicación de la metodología OCR (Optimización Costo-Riesgo), la cantidad óptima de repuestos con bajo índice de rotación cuyas consecuencias por ausencia de estos repuestos son operacionales y deben ser almacenados en inventario local. Con ello se logra contar, con los repuestos necesarios para el mantenimiento y las operaciones de forma óptima y con el mínimo riesgo; apuntando al incremento de la disponibilidad y confiabilidad operacional de las instalaciones de la empresa y optimizar los costos de mantenimiento. (2)

La metodología Optimización Costo Riesgo aplicada a niveles de inventario consiste en minimizar el impacto total entre el riesgo por la falta del repuesto en el momento que se requiera y el costo de tenencia del repuesto en almacén. El riesgo o costo por indisponibilidad es aquel que se deja de percibir por las insuficiencias para cubrir las fallas o mantenimientos programados debido a la falta de repuestos en almacén. El riesgo se reduce por el aumento de inventario como se puede observar en la Figura No. 1. El costo por la tenencia del repuesto incluye todos los costos derivados de la adquisición y almacenamiento del repuesto en almacén. Al contrario del Riesgo, este costo aumenta con la cantidad de inventario.

En la figura 2 se muestra un esquema/mapa que describe en términos generales el modelo de optimización; cuyo procedimiento se irá describiendo posteriormente.

Fases para la estimación del número óptimo de repuestos

En la Figura 3 se muestran las diferentes fases que se sugieren para llevar a cabo la estimación del número óptimo de repuestos bajo la Metodología Optimización Costo Riesgo. Estas fases se detallan a continuación.

Identicación y Determinación del Listado de Repuestos Críticos

Esta fase parte de la identificación de los equipos principales a cuyos repuestos se les realiza el Análisis de Optimización Costo-Riesgo. Generalmente, el criterio de selección de los equipos está asociado a los resultados de los análisis de diagnóstico de confiabilidad integral de sistemas, es decir, se seleccionan los equipos de mayor criticidad o de mayor incidencia sobre la indisponibilidad del sistema.

Entre los criterios de selección de partes y/o repuesto a analizar se encuentran:

• Repuestos que generan alto impacto al fallar.
• Repuestos de baja demanda o demanda impredecible.
• Larga duración en almacén.
• Reposición inmediata.
• Repuestos de difícil adquisición.
• Repuestos con altos costos de adquisición.
• Repuestos con largo tiempo de entrega.

Recopilación y Análisis de la Información del Sistema, Equipos y Repuestos

Esta es una de las etapas más importantes del proceso, los resultados finales obtenidos son altamente dependientes de la calidad de la información recopilada y empleada para el análisis. Está conformada por las siguientes tareas:

Recopilación de la Información

Mediante esta fase se recopila la información disponible para la generación de una base de datos de partes y repuestos a ser analizados. Se recurre a las siguientes fuentes:

• Manuales de equipos.
• Catálogo de repuestos.
• Registros de mantenimientos.
• Fabricante y proveedores de los equipos seleccionados para el análisis.
• Registros/Reportes de evidencia de movimientos, existencias y costos de materiales.
• Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (RAM).
• Opinión de expertos.
• Internet.

La Base de Datos es una herramienta en donde se almacena la información individual de cada repuesto o parte que ha sido de nido bajo estándares pre-establecidos. Es la fuente principal de información para la aplicación del modelo en donde cada dato equivale a un registro identificado, analizado, y validado. Su estructura se hace en función de la información general del repuesto y las variables de entrada del Modelo de Optimización Costo-Riesgo de partes y repuestos.

Es importante la clasificación sistemática de los ítems o renglones de acuerdo a los equipos asociados, uso y naturaleza, y la generación de descripciones homologadas y consolidadas para aquellos ítems donde exista intercambiabilidad de repuestos o ítems especiales (4).

Contenido de la base de datos de partes y repuestos

• a) Información General del Repuesto: Código Almacén, Descripción, Fabricante y Número de Parte.
• b) Información de Equipos Principales: TAG del Equipo (todos los equipos donde se puede usar el repuesto tomando en cuenta la Intercambiabilidad), Descripción del Equipo, Número de Equipos Instalados (cantidad de equipos que usan el repuesto), Número de Equipos Requeridos (cantidad de equipos requeridos para la operación normal que usan el repuesto).
• c) Información de Repuestos Instalados: Cantidad de Repuestos por Equipo, Horas Anuales de Operación del equipo principal que utiliza el repuesto.
• d) Política Actual de Inventario: Cantidad de Repuestos Disponibles en Almacén para el momento del análisis.
• e) Análisis de Tiempos: Vida Útil del Repuesto en el Almacén, Tiempo Normal de Entrega del Repuesto, Tiempo Mínimo de Entrega del Repuesto pedido como urgente, Tiempo efectivo de reparación del equipo debido a la falla del repuesto.
• f) Demanda Anual del Repuesto (DA): esta información se puede levantar de histórico de movimientos del repuesto o por opinión de experto. En defecto de estos dos, Se puede tomar la información de un archivo de data genérica.

Si no se tiene la Data Histórica de movimientos por fallas del repuesto, la Demanda puede ser estimada a través de la siguiente relación:

En el caso de repuestos que sean utilizados por más de un equipo (intercambiables) y no posean la misma demanda, para consolidar este ítem es necesario hacer un promedio ponderado de la demanda:

• g) Costo de la Orden por Emergencia: Costo de la orden de pedido por emergencia, dado que no se dispone del repuesto en almacén al momento de ocurrir una falla del equipo que lo utiliza.
• h) Costos Asociados al Repuesto: Costo del Repuesto: Es el costo total de adquirir el repuesto e incluye los costos asociados a la orden de compra, precio según proveedor, transporte/entrega, costos internos de manipulación y aseguramiento de la calidad, expresado en unidades monetarias. Costos de Mantenimiento y Almacenamiento del Repuesto: Incluyen costo de almacén, impuestos, depreciación, obsolescencia y mantenimiento. La práctica mundial recomienda valores que oscilan entre el 5 y 10% del costo del repuesto y el valor recomendado por Woodhouse Partnership oscila entre 3% – 10% del costo del repuesto.
• i) Costos por Fallas del Equipo debido a la ausencia del repuesto analizado: Costo de Reparación de Equipo: Constituye el costo de materiales y/o suministros, logística, mano de obra y recursos en que se incurre por la reparación del equipo debido a la falla del repuesto. Costos por pérdidas de producción generadas por la falta del repuesto en almacén al momento de presentarse su falla. Costos por el impacto en Seguridad Higiene y Ambiente a causa de la falla del equipo debido a la ausencia del repuesto.

Análisis de la Información

Una vez obtenida la información requerida se lleva a cabo el tratamiento y análisis de la misma con la finalidad de generar como producto las listas de los repuestos y partes de los equipos principales que conformaran la Base de Datos. En esta etapa se identifican los ítems repetidos, obsoletos, desincorporados o intercambiables. Adicionalmente, se debe veri car que las descripciones generadas para los ítems activos posean las características primordiales establecidas en el proceso de optimización. Una vez identificados los ítems se valida la información recopilada. (4)

Para la obtención de las curvas de Costo del Repuesto y Riesgo por la Ausencia del Repuesto, se debe escoger los valores a graficar en el eje X del gráfico mostrados en la figura 1 referente a la cantidad de repuestos en Almacén que se evaluarán, tomando en cuenta la demanda establecida.

Modelaje de la Curva de Costos del Inventario

Para el modelaje de la curva costos de repuesto se debe utilizar la siguiente ecuación:

En la tabla No. 1 se muestran los datos para un repuesto analizado, cada una de las variables se modela estadísticamente, y como resultado para la evaluación de los costos se obtiene la gráfica mostrada en la figura No. 4 re riéndose a las medias de las distribuciones de probabilidad obtenidas.

Modelaje de la Curva de Riesgo por Ausencia del Repuesto

El riesgo expresado matemáticamente es la relación entre la probabilidad que un evento no deseado ocurra y las consecuencias económicas de dicho evento, en este caso el evento será la indisponibilidad del repuesto cuando este es requerido.

Al momento de estimar los impactos se debe considerar la filosofía operacional del equipo o sistema y cualquier flexibilidad operacional asociada a este que permita eliminar o mitigar el impacto por su indisponibilidad.

Es muy probable es que en los análisis a realizar se encuentren repuestos que están instalados en equipos totalmente diferentes desde el punto de vista de proceso, mantenimiento e impacto en producción; de allí surge la necesidad de emplear un método que nos permita estimar de manera global los impactos considerando las variantes entre los diferentes equipo(s) y/o sistema(s) donde se encuentre instalado el repuesto. (4)

Una de las prácticas más comunes es determinar el impacto ponderado para el repuesto considerando la cantidad de unidades instaladas en cada uno de los equipos que lo comparten y sus impactos particulares. De esta manera, el Riesgo se calcula mediante la siguiente ecuación:

En la tabla No. 2 se muestran los datos para un repuesto analizado, cada una de las variables se modela estadísticamente, y como resultado para la evaluación de los riesgos se obtiene la gráfica mostrada en la figura No. 5 re riéndose a las medias de las distribuciones de probabilidad obtenidas.

Estimación del Número Óptimo de Repuestos

Una vez obtenida la curva de Costos del Inventario y la Curva de Riesgo por la Ausencia de Inventario se suman punto a punto ambas curvas para obtener la Curva de Impacto Total, cuyo punto de inflexión indicará el número óptimo de repuestos.

De modo que, la metodología determina que repuestos se deben mantener en inventario y en qué cantidad, para cada nivel de exposición al riesgo; encontrando la combinación optima o adecuada de costos de propiedad y riesgo asumido, siendo este el punto en donde se genere el mínimo “Impacto Total del Negocio” a través del método “que pasa si” permitiendo evaluar distintas opciones tales como (4):

• Posibilidad de reducir inventario, o en el caso en que el nivel de riesgo asumido (penalidad por indisponibilidad del repuesto) sea inaceptable, que cantidad de repuestos adicionales se deben mantener.
• El impacto de sub o sobre carga de repuestos en inventario.
• La sensibilidad de la data y los resultados con relación a la data.
• Opciones de proveedores (precios, tiempos de entrega).
• Opciones para un “pool” de repuestos (intercambiabilidad).

En la figura 6 se muestra la Curva de Impacto Total como resultado de la suma de las curvas de Costo de Inventario y Riesgo por la Ausencia de Inventario. También se muestra el perfil estocástico del Impacto Total, lo que permite conocer las pérdidas económicas asumidas para cada número de repuestos que se decida tener en inventario en almacén, siendo el más óptimo el punto de inflexión de dicha curva.

Referencias

1. La Optimización de los Inventarios en Mantenimiento. José Contreras Marquez. http://mantenimientoe ciente.com/wp-content/uploads/2016/05/CONTRERAS-JOS%C3%89-La-optimizaci%C3%B3n-d e-los-inventarios-en-mantenimiento.pdf
2. Optimización de Inventarios de Partes y Repuestos para el Mantenimiento. Custodio José de Piño Brito. Revista Digital Predictiva 21 Año 1, N° 1, Diciembre 2013. https://predictiva21.com/editions/e1/index.html#p=6
3. Cálculo de Repuestos Críticos. John Woodhouse. Revista Digital Énfasis 01/02/2005. http://www.logisticamx.enfasis.com/notas/3833-calculo-repuestos-critico.
4. Optimización Costo – Riesgo de Partes y Repuestos de Inventario. Yoleida Chacón/Any Balza. R2M S.A. Reliability and Risk Management. 2012.

Autores:

Edwin Gutierrez
Correo: edwin.gutierrez.ca@gmail.com

Maria Teresa Romero
Correo: romeromariatr@gmail.com