Han pasado más de cinco años desde que me gradué de la universidad y entré al mundo corporativo. Desde entonces, he dedicado la mayor parte de mi tiempo a la planificación de la producción y la cadena de suministro. Además de las implementaciones de modelos basados en ERP, como, por ejemplo, la optimización del tamaño de lote o la nivelación de la producción en SAP, siempre he estado muy involucrado con el modelado de simulación de eventos discretos. He trabajado con varias herramientas y en este artículo resumiré una herramienta de análisis de cadena de suministro avícola basada en simulación de extremo a extremo que implementé en Python.
La simulación fomenta una mejor comprensión de las lógicas de control
La herramienta de simulación descrita por mí en este artículo ayudó al usuario de varias maneras:
- Mejor comprensión de los procesos y dependencias existentes a lo largo de la cadena de suministro
- Referencia común para el debate entre los distintos grupos internos de partes interesadas
- Predecir el impacto de ciertos ajustes de políticas y flujo de control
- Transparencia de costos de la cadena de suministro de extremo a extremo
- Herramienta para la formación de nuevos gestores de la cadena de suministro
La herramienta optimizó un negocio de procesamiento de carne de aves de corral integrado verticalmente en la región del Mediterráneo. El marco regulatorio para la cría de carne de aves de corral es integral y, si bien las autoridades reguladoras no participaron en el desarrollo y la implementación de esta herramienta de simulación, muy bien podría servir a las autoridades reguladoras de manera similar. Sin embargo, las restricciones reglamentarias, como, por ejemplo, las reglas Todo adentro, todo afuera (también conocidas, por ejemplo, en la producción porcina), fueron consideradas por el modelo e implementadas en consecuencia.
Descripción conceptual del modelo de cadena de suministro avícola
La cadena de suministro avícola comprende muchas etapas. La siguiente figura proporciona una descripción general.
Las entidades relevantes que me gustaría destacar para una visión conceptual son las siguientes:
- Granjero de huevos. Produce y suministra huevos a la planta de incubación.
- Criadero. Eclosiona huevos en una serie de procesos, a saber, incubación, eclosión y crianza.
- Granjero. Recibe los pollos de la criadora y los cría en gallineros.
- Faena de sacrificio. Recibe o recolecta pollos de las cooperativas de la granja una vez que han alcanzado el peso listo para el sacrificio.
- Procesador de carne. Extrae la demanda de canales para procesamiento de carne del almacenamiento de productos terminados en mataderos.
- Distribuidor. Realiza pedidos de productos terminados en el procesador de carne, almacena temporalmente y redistribuye la carne procesada a los mercados.
- Mercado. Realiza pedidos al distribuidor y vende carne procesada en el mercado al consumidor final.
A continuación, el dibujo del modelo conceptual proporciona otra descripción general de los procesos considerados por la herramienta de simulación de la cadena de suministro avícola.
La cadena de suministro avícola es una cadena de suministro fuertemente regulada. Como se mencionó, las restricciones regulatorias son parte del modelo. Dichas normas, por ejemplo, tienen como objetivo reducir el riesgo de propagación de enfermedades y son comunes a la producción de carne más allá de la producción de carne de aves (por ejemplo, la producción porcina).
Lógicas de control, normativas y modelos de flujo de información
El modelo de simulación comprende una amplia gama de lógicas de control, reglas y flujos de información relacionados con las órdenes. La siguiente tabla proporciona una descripción general.
| ETAPA, CATEGORÍA | DESCRIPCIÓN | IMPLEMENTACIÓN |
| Proveedor de huevos, lógica de pedido del cliente | El proveedor de huevos envía según el registro de pedidos | Con un intervalo específico, el proveedor de huevos verifica el libro de pedidos y envía la cantidad solicitada |
| Proveedor de huevos, lógica de envío de pedidos | Cantidad total del pedido enviada | La cantidad total se envía el mismo día, pero llega después de un tiempo de entrega de transporte especificado |
| Planta de incubación, lógica de gestión de inventario | Inventario de huevos entrantes antes de la incubadora | Las políticas de punto de pedido controlan el inventario de huevos. Cuando la demanda cae por debajo de un nivel específico, se realiza un pedido al proveedor de huevos que apunta a un nivel de inventario fijo más alto |
| Proceso de incubación, incubación y eclosión | Procesos de caja negra de incubación y eclosión | La incubación y la eclosión tienen una duración específica y una capacidad de producción específica. También hay una tasa específica de éxito de eclosión y una mortalidad específica |
| Criadero, crianza en criadora | El proceso de crianza sigue a la incubación y la eclosión exitosa | Antes de que los pollitos sean enviados a una cooperativa de granja, permanecen en la criadora durante un período específico. Las tasas de mortalidad también se definen para este proceso. |
| Incubadora, asignación de lotes a cooperativas de incubación | Después de que los pollitos han permanecido en la criadora durante un tiempo mínimo especificado, se envían a una cooperativa de granja. | Los gallineros deben estar listos para un nuevo rebaño y no se pueden mezclar machos y hembras. Las cooperativas agrícolas tienen diferentes capacidades, ya que están ubicadas en diferentes granjas. Los pollos deben asignarse a gallineros con el menor exceso de capacidad. |
| Cooperativas agrícolas, crecimiento de pollos | El crecimiento de los pollos en una granja cooperativa difiere de la especie y el sexo de los pollos | Los pollos, dependiendo de su sexo y especie, permanecen en el gallinero de la granja por un período de tiempo específico. Este tiempo de duración modela el crecimiento del pollo hasta el peso listo para el sacrificio |
| Cooperativas agrícolas, que envían pavos de pollo al matadero | Pollos enviados al matadero cuando están maduros | Una vez que los pollos han alcanzado el peso listo para el sacrificio, se envían si el matadero tiene capacidad. De lo contrario, esperan en el gallinero de la granja. Después de eso, la cooperativa de la granja se desinfecta. En esta etapa, se consideraron las normas reglamentarias pertinentes y se integraron en el modelo de simulación. |
| Matadero, proceso de sacrificio | Proceso diario de matanza | El matadero sacrifica pollos hasta una capacidad máxima de producción diaria especificada |
| Matadero, inventario de canales | Producción en stock, pero inventario tirado por la demanda | El procesador de carne saca su demanda de canales del inventario del matadero |
| Matadero, acumulación de pedidos | El procesador de carne acumula trabajo en el matadero si el inventario de canales no es suficiente | La cartera de pedidos se satisface en el próximo ciclo de producción y la carcasa solo se produce en stock si no hay pedidos pendientes abiertos |
| Matadero, compra externa de pollos | Se compran pollos externos si el inventario del matadero y el volumen actual del proceso de matanza son demasiado bajos | Si la demanda de canales de aves es mayor que el inventario de canales y las canales actualmente en producción se compran y sacrifican aves externas, ocupando la capacidad de producción en consecuencia. Las aves de corral compradas externamente siempre se sacrifican primero |
| Procesador de carne, demanda de canales | Distribución de la demanda de canales, para ser extraídos del inventario de canales del matadero | Se pueden implementar diferentes modelos de demanda. Por ejemplo, se puede implementar un programa de demanda determinista o estocástico con una demanda específica por período. |
Toda la lógica resumida en la tabla anterior fue parametrizada. Los valores relacionados se pueden ajustar en un archivo de configuración. Esto permite a los usuarios ejecutar diferentes escenarios, obteniendo así una mejor comprensión de la cadena de suministro.
Implementación del modelo de simulación en Python usando SimPy
A lo largo de los últimos 5 años de desarrollo de modelos, he trabajado con varias herramientas y software para el modelado de simulación de eventos discretos. Algunas herramientas populares son FlexSim, simio, AnyLogic, SIEMENS Plant Simulation, VisualComponents, Simul8 y muchas más. Existen muchas herramientas comerciales de simulación , y todas las que se acaban de mencionar son software comercial. Este modelo, sin embargo, lo desarrollé en SimPy , un marco de simulación de eventos discretos en Python. Este marco es gratuito, pero esa no fue la razón por la que lo elegí.
SimPy es código puro. No tiene una interfaz gráfica de usuario (GUI). Es decir, el desarrollador del modelo no puede usar una GUI para la implementación del modelo. Además, SimPy no tiene ninguna visualización de modelo incorporada. En otras palabras, construir y verificar un modelo en SimPy es muy abstracto, pero dado que es código Python puro, también es muy flexible. Para el modelado de la cadena de suministro, con muchas entidades diferentes y una amplia gama de posibles lógicas de control, SimPy es una buena opción. En combinación con la programación orientada a objetos, eso es. La programación orientada a objetos es un requisito en este caso, ya que permite el desarrollo de marcos y la estructuración adecuada de la tarea muy compleja de modelar una cadena de suministro con todos sus procesos y entidades. Sin embargo, los usuarios del modelo deben tener algún conocimiento de Python.
Salida y resultados ejemplares del modelo
En esta sección, muestro algunos resultados de modelos ejemplares generados por el simulador de la cadena de suministro avícola. Los datos se recopilan y muestran en unidades de pollo, es decir, unidad neutral. Esto ofrece una base sólida para calcular KPI relevantes además de eso. Los KPI relevantes podrían ser costos y pesos (por ejemplo, de pollo o canal). Dichos KPI se pueden implementar para los usuarios a pedido, agregando algunas líneas de código al simulador de la cadena de suministro, o ajustando (es decir, reemplazando) algunas líneas de código existentes.
El siguiente gráfico muestra el desarrollo del inventario en el matadero, es decir, el inventario de canales. Demasiado inventario daría como resultado altos costos de mantenimiento y, en última instancia, significaría que los cadáveres tendrían que desecharse debido a las fechas de vencimiento y las políticas relacionadas.
El gráfico anterior muestra el desarrollo del inventario en el matadero a lo largo de un año simulado con 52 semanas (períodos de simulación). En esta ejecución, cada semana fue una iteración de la ejecución de la simulación. El desarrollo del inventario en el matadero está directamente relacionado con el desarrollo de la cartera de pedidos. Este desarrollo se puede ver en el siguiente gráfico.
Como queda claro en el gráfico anterior, no se acumularon inventarios de canales en el matadero. Esto se debe a que el matadero siempre se estaba quedando atrás de la demanda del procesador de carne, lo que generaba una acumulación significativa.
Debido a las políticas de pedidos relacionadas con la acumulación de pedidos existentes en el matadero, la acumulación de pedidos alta genera pedidos de compra de gran volumen en las granjas avícolas externas. Dado que las aves de corral compradas externamente siempre se sacrifican primero, esto da como resultado un inventario significativo en la criadora. La criadora está esperando que se despejen las cooperativas de la granja y, en esta ejecución de simulación, no tiene limitaciones de capacidad en ese sentido.
Como la criadora en sí no tiene límite de capacidad, la planta de incubación no se vio afectada por el cuello de botella de producción aguas abajo. Esto queda claro en el siguiente gráfico que muestra el inventario de huevos en la planta de incubación.
El desarrollo del inventario de huevos en la planta de incubación se mantuvo estable durante la ejecución de la simulación.
Observaciones finales sobre la simulación de la cadena de suministro avícola
En este artículo, demostré cómo la simulación de eventos discretos es una herramienta poderosa para modelar y analizar las cadenas de suministro avícola. Los beneficios de implementar un simulador de cadena de suministro son múltiples, y todos los beneficios apuntan en última instancia a la reducción de costos de la cadena de suministro y la mejora de la disponibilidad (es decir, la satisfacción del cliente). Esto es especialmente importante en una cadena de suministro avícola, ya que las existencias elevadas dan como resultado, por ejemplo, la caducidad y la eliminación de las canales. La implementación de un simulador de la cadena de suministro ayudó a mis usuarios a comprender mejor las lógicas y políticas de control de la cadena de suministro existentes, y equipó al equipo de gestión de la cadena de suministro con una herramienta eficaz de comunicación, capacitación y análisis.
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Ingeniero industrial especializado en optimización y simulación (R, Python, SQL, VBA)
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