¿Está confundido acerca de qué es la IA y qué es el aprendizaje automático? ¿No está seguro de por qué saber más le ayudará con su trabajo de planificación de inventario? No te desesperes. Estarás bien y te mostraremos cómo algo de lo que sea puede ser útil.

¿Qué es y qué no es?

¿Qué es la IA y en qué se diferencia del ML? Bueno, ¿qué hace alguien hoy en día cuando quiere saber algo? Lo buscan en Google. Y cuando lo hacen, comienza la confusión.

Una fuente dice que la metodología de la red neuronal llamada aprendizaje profundo es un subconjunto del aprendizaje automático, que es un subconjunto de la IA. Pero otra fuente dice que el aprendizaje profundo ya es parte de la IA porque en cierto modo imita la forma en que funciona la mente humana, mientras que el aprendizaje automático no intenta hacer eso.

Una fuente dice que hay dos tipos de aprendizaje automático: supervisado y no supervisado. Otro dice que hay cuatro: supervisada, no supervisada, semisupervisada y de refuerzo.

Algunos dicen que el aprendizaje por refuerzo es aprendizaje automático; otros lo llaman IA.

Algunos de nosotros, los tradicionalistas, llamamos a muchas de ellas “estadísticas”, aunque no todas lo son.

Al nombrar los métodos, hay mucho espacio tanto para la emoción como para el arte de vender. Si un proveedor de software cree que usted quiere escuchar la frase "IA", es posible que la diga por usted sólo para hacerlo feliz.

Mejor centrarse en lo que sale al final.

Puede evitar algunas exageraciones confusas si se concentra en el resultado final que obtiene de alguna tecnología analítica, independientemente de su etiqueta. Hay varias tareas analíticas que son relevantes para los planificadores de inventario y los planificadores de demanda. Estos incluyen agrupamiento, detección de anomalías, detección de cambios de régimen y análisis de regresión. Los cuatro métodos suelen, aunque no siempre, clasificarse como métodos de aprendizaje automático. Pero sus algoritmos pueden surgir directamente de la estadística clásica.

Agrupación

Agrupar significa agrupar cosas que son similares y distanciarlas de cosas que son diferentes. A veces, agrupar es fácil: para separar geográficamente a sus clientes, simplemente ordénelos por estado o región de ventas. Cuando el problema no es tan obvio, puede utilizar datos y algoritmos de agrupamiento para realizar el trabajo automáticamente, incluso cuando se trata de conjuntos de datos masivos.

Por ejemplo, la Figura 1 ilustra un grupo de “perfiles de demanda”, que en este caso divide todos los artículos de un cliente en nueve grupos según la forma de sus curvas de demanda acumuladas. El grupo 1.1 en la parte superior izquierda contiene artículos cuya demanda se ha ido agotando, mientras que el grupo 3.1 en la parte inferior izquierda contiene artículos cuya demanda se ha acelerado. La agrupación también se puede realizar con proveedores. La elección del número de clústeres normalmente se deja a criterio del usuario, pero ML puede guiar esa elección. Por ejemplo, un usuario puede indicarle al software que "divida mis partes en 4 grupos", pero el uso de ML puede revelar que en realidad hay 6 grupos distintos que el usuario debe analizar. 

Figura 1: Agrupación de artículos según las formas de su demanda acumulada

Detección de anomalías

La previsión de la demanda se realiza tradicionalmente mediante la extrapolación de series temporales. Por ejemplo, el suavizado exponencial simple funciona para encontrar el “medio” de la distribución de la demanda en cualquier momento y proyectar ese nivel hacia adelante. Sin embargo, si ha habido un aumento o disminución repentino y único en la demanda en el pasado reciente, ese valor anómalo puede tener un efecto significativo pero no deseado en el pronóstico a corto plazo. Igual de grave para la planificación de inventarios, la anomalía puede tener un efecto enorme en la estimación de la variabilidad de la demanda, que va directamente al cálculo de los requisitos de existencias de seguridad.

Es posible que los planificadores prefieran encontrar y eliminar dichas anomalías (y tal vez hacer un seguimiento fuera de línea para descubrir el motivo de la rareza). Pero nadie que tenga un gran trabajo que hacer querrá escanear visualmente miles de gráficos de demanda para detectar valores atípicos, eliminarlos del historial de demanda y luego volver a calcular todo. La inteligencia humana podría hacer eso, pero la paciencia humana pronto fallaría. Los algoritmos de detección de anomalías podrían hacer el trabajo automáticamente utilizando métodos estadísticos relativamente sencillos. Podrías llamar a esto “inteligencia artificial” si lo deseas.

Detección de cambio de régimen

La detección de cambios de régimen es como el hermano mayor de la detección de anomalías. El cambio de régimen es un cambio sostenido, más que temporal, en uno o más aspectos del carácter de una serie temporal. Si bien la detección de anomalías suele centrarse en cambios repentinos de la demanda media, el cambio de régimen podría implicar cambios en otras características de la demanda, como su volatilidad o su forma distributiva.  

La Figura 2 ilustra un ejemplo extremo de cambio de régimen. La demanda de este artículo tocó fondo alrededor del día 120. Las políticas de control de inventario y los pronósticos de demanda basados en datos más antiguos estarían tremendamente fuera de lugar al final del historial de demanda.

Figura 2: Un ejemplo de cambio de régimen extremo en un artículo con demanda intermitente

También en este caso se pueden desarrollar algoritmos estadísticos para resolver este problema, y sería justo llamarlos “aprendizaje automático” o “inteligencia artificial” si así estuviera motivado. El uso de ML o AI para identificar cambios de régimen en el historial de la demanda permite que el software de planificación de la demanda utilice automáticamente solo el historial relevante al realizar pronósticos en lugar de tener que seleccionar manualmente la cantidad de historial para introducirlo en el modelo. 

Análisis de regresión

El análisis de regresión relaciona una variable con otra mediante una ecuación. Por ejemplo, las ventas de marcos de ventanas en un mes pueden predecirse a partir de los permisos de construcción expedidos unos meses antes. El análisis de regresión se ha considerado parte de la estadística durante más de un siglo, pero podemos decir que es "aprendizaje automático", ya que un algoritmo encuentra la manera precisa de convertir el conocimiento de una variable en una predicción del valor de otra.

Resumen

Es razonable estar interesado en lo que sucede en las áreas de aprendizaje automático e inteligencia artificial. Si bien la atención prestada a ChatGPT y sus competidores es interesante, no es relevante para el aspecto numérico de la planificación de la demanda o la gestión de inventario. Los aspectos numéricos del ML y la IA son potencialmente relevantes, pero hay que intentar ver a través de la nube de publicidad que rodea a estos métodos y centrarse en lo que pueden hacer. Si puede hacer el trabajo con métodos estadísticos clásicos, puede hacerlo y luego ejercer su opción de pegar la etiqueta ML a cualquier cosa que se mueva.

La previsión de las necesidades de inventario es una variante especializada de la previsión que se centra en el extremo superior del rango de posible demanda futura.

Para simplificar, considere el problema de pronosticar las necesidades de inventario para un solo período de anticipación, digamos un día antes. Por lo general, el trabajo de pronóstico consiste en estimar el nivel más probable o promedio de demanda del producto. Sin embargo, si el inventario disponible es igual a la demanda promedio, existe una probabilidad de aproximadamente 50% de que la demanda exceda el inventario y resulte en pérdida de ventas y/o pérdida de buena voluntad. Fijar el nivel de inventario en, digamos, diez veces la demanda promedio probablemente eliminará el problema de los desabastecimientos, pero con la misma seguridad resultará en costos de inventario inflados.

El truco de la optimización del inventario es encontrar un equilibrio satisfactorio entre tener suficiente inventario para satisfacer la mayor parte de la demanda sin comprometer demasiados recursos en el proceso. Por lo general, la solución es una combinación de criterio empresarial y estadísticas. La parte crítica es definir un nivel de servicio de inventario aceptable, como satisfacer 95% de demanda inmediatamente desde el stock. La parte estadística es estimar el percentil 95 de la demanda.

Cuando no se trata de demanda intermitente, a menudo se puede estimar el nivel de inventario requerido asumiendo una curva de demanda en forma de campana (normal), estimando tanto el centro como el ancho de la curva de campana y luego usando una fórmula estadística estándar para estimar el percentil deseado. La diferencia entre el nivel de inventario deseado y el nivel promedio de demanda se denomina "existencia de seguridad" porque protege contra la posibilidad de desabastecimiento.

Cuando se trata de demanda intermitente, la curva en forma de campana es una aproximación muy pobre a la distribución estadística de la demanda. En este caso especial, Smart aprovecha la tecnología patentada para la demanda intermitente que está diseñada para pronosticar con precisión los rangos y producir una mejor estimación del stock de seguridad necesario para lograr el nivel de servicio de inventario requerido.

Cada campo, incluido el pronóstico, acumula sabiduría popular que eventualmente comienza a disfrazarse de “mejores prácticas”. Estas mejores prácticas suelen ser acertadas, al menos en parte, pero a menudo carecen de contexto y pueden no ser apropiadas para determinados clientes, industrias o situaciones comerciales. A menudo hay un problema, un “Sí, pero”. Esta nota trata sobre seis preceptos de pronóstico generalmente verdaderos que, sin embargo, tienen sus salvedades.

1. Organice su empresa en torno a una previsión de un número. Esto suena sensato: es bueno tener una visión compartida. Pero cada parte de la empresa tendrá su propia idea sobre qué número es el número. Finanzas puede querer ingresos trimestrales, Marketing puede querer visitas al sitio web, Ventas puede querer rotación, Mantenimiento puede querer tiempo medio hasta el fracaso. De hecho, cada unidad probablemente tenga un puñado de métricas clave. No necesitas un eslogan: necesitas hacer tu trabajo.

2. Incorporar el conocimiento empresarial en un proceso de previsión colaborativo. Esta es una buena regla general, pero si su proceso de colaboración tiene fallas, alterar un pronóstico estadístico mediante anulaciones de gestión puede disminuir la precisión. No necesita un eslogan: necesita medir y comparar la precisión de todos y cada uno de los métodos e ir con los ganadores.

3. Previsión mediante modelos causales. Los métodos de pronóstico extrapolativos no tienen en cuenta las fuerzas subyacentes que impulsan sus ventas, simplemente trabajan con los resultados. El modelado causal profundiza en los factores fundamentales y puede mejorar tanto la precisión como el conocimiento. Sin embargo, los modelos causales (implementados mediante análisis de regresión) pueden ser menos precisos, especialmente cuando requieren pronósticos de los factores determinantes (“predicciones de los predictores”) en lugar de simplemente ingresar valores registrados de variables predictoras rezagadas. No necesitas un eslogan: necesitas una comparación directa.

4. Pronosticar la demanda en lugar de los envíos. Lo que realmente se desea es demanda, pero “componer una señal de demanda” puede ser complicado: ¿qué se hace con las transferencias internas? ¿Únicos? ¿Ventas perdidas? Además, los datos de la demanda pueden manipularse. Por ejemplo, si los clientes intencionalmente no realizan pedidos o intentan manipular sus pedidos haciendo pedidos con demasiada anticipación, entonces el historial de pedidos no será mejor que el historial de envíos. al menos con historial de envíos, es exacto: sabes lo que enviaste. Las previsiones de envíos no son previsiones de “demanda”, pero son un sólido punto de partida.

5. Utilice métodos de aprendizaje automático. En primer lugar, el “aprendizaje automático” es un concepto elástico que incluye un conjunto cada vez mayor de alternativas. Debajo del capó de muchos modelos anunciados por ML hay solo una selección automática un método de pronóstico extrapolativo (es decir, mejor ajuste) que, si bien es excelente para pronosticar la demanda normal, existe desde la década de 1980 (Smart Software fue la primera compañía en lanzar un método de selección automática para PC). Los modelos de aprendizaje automático acaparan datos y requieren conjuntos de datos más grandes de los que puede tener disponibles. Elegir adecuadamente y luego entrenar un modelo de ML requiere un nivel de experiencia estadística que es poco común en muchas empresas de fabricación y distribución. Es posible que desees encontrar a alguien que te tome de la mano antes de comenzar a jugar este juego.

6. Eliminar los valores atípicos crea mejores pronósticos. Si bien es cierto que picos o caídas muy inusuales en la demanda enmascararán patrones de demanda subyacentes como la tendencia o la estacionalidad, no siempre es cierto que se deban eliminar los picos. A menudo, estos aumentos repentinos de la demanda reflejan la incertidumbre que puede interferir aleatoriamente con su negocio y, por lo tanto, es necesario tenerlo en cuenta. Eliminar este tipo de datos de su modelo de pronóstico de demanda puede hacer que los datos sean más predecibles en papel, pero lo dejará sorprendido cuando vuelva a suceder. Por lo tanto, tenga cuidado al eliminar los valores atípicos, especialmente en masa.

La previsión automática es la característica más popular y más utilizada de SmartForecasts y Smart Demand Planner. Crear pronósticos automáticos es fácil. Pero, la simplicidad del Pronóstico Automático enmascara una poderosa interacción de varios métodos altamente efectivos de pronóstico. En este blog, discutimos parte de la teoría detrás de esta característica principal. Nos enfocamos en el pronóstico automático, en parte debido a su popularidad y en parte porque muchos otros métodos de pronóstico producen resultados similares. El conocimiento de la previsión automática se traslada inmediatamente a la media móvil simple, la media móvil lineal, el suavizado exponencial único, el suavizado exponencial doble, el suavizado exponencial de Winters y la previsión promocional.

Torneo de pronóstico

El pronóstico automático funciona mediante la realización de un torneo entre un conjunto de métodos competitivos. Debido a que las computadoras personales y la computación en la nube son rápidas, y debido a que hemos codificado algoritmos muy eficientes en el motor de pronóstico automático de SmartForecasts, es práctico adoptar un enfoque puramente empírico para decidir qué método de pronóstico extrapolativo usar. Esto significa que puede darse el lujo de probar una serie de enfoques y luego quedarse con el que mejor pronostique la serie de datos particular en cuestión. SmartForecasts automatiza completamente este proceso al probar los diferentes métodos de pronóstico en un torneo de pronóstico simulado. El ganador del torneo es el método que más se acerca a predecir nuevos valores de datos a partir de los antiguos. La precisión se mide por el error absoluto promedio (es decir, el error promedio, ignorando cualquier signo menos). El promedio se calcula sobre un conjunto de pronósticos, cada uno de los cuales utiliza una parte de los datos, en un proceso conocido como simulación deslizante.

Simulación deslizante

La simulación deslizante recorre repetidamente porciones cada vez más largas de los datos históricos, en cada caso pronosticando con anticipación el número deseado de períodos en su horizonte de pronóstico. Suponga que hay 36 valores de datos históricos y necesita pronosticar seis períodos por delante. Imagine que desea evaluar la precisión del pronóstico de algún método en particular, digamos un promedio móvil de cuatro observaciones, en la serie de datos en cuestión.

En un punto de la simulación deslizante, los primeros 24 puntos (solo) se utilizan para pronosticar los valores de datos históricos del 25 al 30, que consideramos temporalmente como desconocidos. Decimos que los puntos 25-30 están “retenidos” del análisis. Calcular los valores absolutos de las diferencias entre los seis pronósticos y los valores históricos reales correspondientes proporciona una instancia de cada pronóstico absoluto de 1 paso, 2 pasos, 3 pasos, 4 pasos, 5 pasos y 6 pasos. error. Repetir este proceso usando los primeros 25 puntos proporciona más instancias de errores de 1 paso, 2 pasos, 3 pasos adelante, etc. El promedio de todas las estimaciones de error absoluto obtenidas de esta manera proporciona un resumen de precisión de un solo número.

Métodos utilizados en la previsión automática

Normalmente, hay seis métodos de pronóstico extrapolativo que compiten en el torneo de pronóstico automático:

• media móvil simple
• Media móvil lineal
• Suavizado exponencial simple
• Suavizado exponencial doble
• Versión aditiva del suavizado exponencial de Winters
• Versión multiplicativa del suavizado exponencial de Winters

Los dos últimos métodos son apropiados para series estacionales; sin embargo, se excluyen automáticamente del torneo si hay menos de dos ciclos estacionales completos de datos (por ejemplo, menos de 24 períodos de datos mensuales u ocho períodos de datos trimestrales).

Estos seis métodos clásicos basados en el suavizado han demostrado ser fáciles de entender, fáciles de calcular y precisos. Puede excluir cualquiera de estos métodos del torneo si tiene preferencia por algunos de los competidores y no por otros.

Un pronóstico es una predicción sobre el valor de una variable de una serie de tiempo en algún momento en el futuro. Por ejemplo, es posible que desee estimar las ventas o la demanda de un producto del próximo mes. Una serie de tiempo es una secuencia de números registrados en intervalos de tiempo igualmente espaciados; por ejemplo, las ventas unitarias registradas cada mes.

Los objetivos que persigue cuando realiza previsiones dependen de la naturaleza de su trabajo y de su negocio. Todo pronóstico es incierto; de hecho, existe un rango de valores posibles para cualquier variable que pronostique. Los valores cercanos a la mitad de este rango tienen una mayor probabilidad de ocurrir realmente, mientras que los valores en los extremos del rango tienen menos probabilidades de ocurrir. La siguiente figura ilustra una distribución típica de los valores de pronóstico.

Ilustración de una distribución prevista de los valores previstos

Pronósticos puntuales

El uso más común de los pronósticos es estimar una secuencia de números que representan los valores futuros más probables de la variable de interés. Por ejemplo, supongamos que está desarrollando un plan de ventas y marketing para su empresa. Es posible que deba completar 12 celdas en una hoja de cálculo financiera con estimaciones de los ingresos totales de su empresa durante los próximos 12 meses. Estas estimaciones se denominan pronósticos puntuales porque se desea un único número (punto de datos) para cada período de pronóstico. La función de pronóstico automático de Smart Demand Planner le proporciona estos pronósticos puntuales automáticamente.

Pronósticos de intervalo

Aunque los pronósticos puntuales son convenientes, a menudo se beneficiará más de los pronósticos de intervalo. Los pronósticos de intervalo muestran el rango (intervalo) más probable de valores que podrían surgir en el futuro. Suelen ser más útiles que los pronósticos puntuales porque transmiten la cantidad de incertidumbre o riesgo involucrado en un pronóstico. El porcentaje del intervalo de pronóstico se puede especificar en los distintos cuadros de diálogo de pronóstico en el software de planificación de demanda..  Cada uno de los muchos métodos de pronóstico (automático, promedio móvil, suavizado exponencial, etc.) disponibles en Smart Demand Planner le permite establecer un intervalo de pronóstico.

La configuración predeterminada en Smart Demand Planner proporciona intervalos de pronóstico 90%. Interprete estos intervalos como el rango dentro del cual los valores reales caerán el 90% del tiempo. Si los intervalos son amplios, entonces existe una gran incertidumbre asociada con los pronósticos puntuales. Si los intervalos son estrechos, puedes tener más confianza. Si está realizando una función de planificación y desea valores del mejor y peor caso para las variables de interés en varios momentos en el futuro, puede utilizar los límites superior e inferior de los intervalos de pronóstico para ese propósito, con la estimación de un solo punto proporcionando la valor más probable. En la figura anterior, el intervalo de previsión del 90% se extiende de 3,36 a 6,64.

percentiles superiores

En el control de inventario, su objetivo puede ser hacer buenas estimaciones de un percentil alto de la demanda de un producto. Estas estimaciones le ayudan a hacer frente a la disyuntiva entre, por un lado, minimizar los costos de mantener y ordenar existencias y, por otra parte, minimizar el número de ventas perdidas o pendientes de entrega debido a un desabastecimiento. Por esta razón, es posible que desees conocer el percentil 99 o nivel de servicio de demanda, ya que la probabilidad de superar ese nivel es de sólo 1%.

Al pronosticar variables individuales con características como el pronóstico automático, tenga en cuenta que el límite superior de un intervalo de pronóstico 90% representa el percentil 95 de la distribución prevista de la demanda para esa variable. (Restar el percentil 5 del percentil 95 deja un intervalo que contiene 95%-5% = 90% de los valores posibles). Esto significa que puede estimar los percentiles superiores cambiando el valor del intervalo de pronóstico. En la figura, "Ilustrando una distribución prevista", el percentil 95 es 6,64.

Para optimizar las políticas de almacenamiento al nivel de servicio deseado o para permitir que el sistema recomiende qué política de almacenamiento y nivel de servicio genera el mejor rendimiento, considere utilizar la optimización inteligente de inventario. Está diseñado para admitir escenarios hipotéticos que muestran compensaciones previstas de distintas políticas de inventario, incluidos diferentes objetivos de nivel de servicio.

percentiles inferiores

A veces puede que le preocupe el extremo inferior de la distribución prevista para una variable. Estos casos suelen surgir en aplicaciones financieras, donde un percentil bajo de una estimación de ingresos representa una contingencia que requiere reservas financieras. Puede utilizar Smart Demand Planner en este caso de forma análoga al caso de la previsión de percentiles superiores. En la figura "Ilustración de una distribución prevista", el percentil 5 es 3,36.

En conclusión, la previsión implica predecir valores futuros, con pronósticos puntuales que ofrecen estimaciones únicas y pronósticos de intervalo que proporcionan rangos de valores probables. Smart Demand Planner automatiza los pronósticos puntuales y permite a los usuarios establecer intervalos, lo que ayuda en la evaluación de la incertidumbre. Para el control de inventario, la herramienta facilita la comprensión de los percentiles superior (por ejemplo, percentil 99) e inferior (por ejemplo, percentil 5). Para optimizar las políticas de almacenamiento y los niveles de servicio, Smart Inventory Optimization admite escenarios hipotéticos, lo que garantiza una toma de decisiones eficaz sobre cuánto almacenar teniendo en cuenta el riesgo de desabastecimiento que está dispuesto a aceptar.