Un Enfoque Basado en Modelos para la Toma de Decisiones Colaborativa en la Cadena de Suministro

Un Enfoque Basado en Modelos para la Toma de Decisiones Colaborativa en la Cadena de Suministro M.A. Barcelona12, M.J. Escalona2, and I. Ramos2 1Instituto Tecnol´ogico de Arag´on, c/ Mar´ıa de Luna 7, 50018 Zaragoza, [email protected] 2Universidad de Sevilla, Av. Reina Mercedes S/N, 41012 Sevilla, [email protected], [email protected], [email protected] Abstract. En el entorno empresarial actual la colaboraci´on en la toma de decisiones se ha convertido en un elemento clave para mejorar la competividad. Hay numerosos estudios orientados a crear modelos formales de procesos en la CdS para analizarlos, simularlos y optimizarlos, si bien no han tenido un enfoque inter-organizacional. La ingenier´ıa del software dirigida por modelos (MDE, del ingl´es Model Driven Engineering) se basa en la generaci´on de metamodelos y en transformaciones entre los mismos. Este trabajo propone el uso de un enfoque basado en modelos para representar procesos de una CdS, con el objetivo de facilitar la toma de decisiones de forma colaborativa y aplicarlo a un entorno real. En este trabajo emergente se presenta el problema a resolver, el estado del arte, la metodolog´ıa que vamos a seguir y los principales resultados que esperamos obtener con nuestra investigaci´on. Keywords: Gesti´on de la Cadena de Suministro, Enfoque Basado en Modelos, Supply Chain Management,Model Driven Engineering 1 Introducci´on Desde que en 1982 Oliver y Webber[1] empezaron a hablar del t´ermino gesti´on de la cadena de suministro (SCM, del ingl´es Supply Chain Management), ha habido mucho inter´es tanto a nivel industrial como a nivel cient´ıfico. En el entorno empresarial actual, en el que existen complejas y din´amicas cadenas de suministro, cada vez las decisiones que toma una organizaci´on se ven m´as influenciadas por las que toman otras con las que se relaciona en una cadena de valor, por lo que es preciso colaborar en ese proceso de toma de decisiones[2]. En los ´ultimos a˜nos se han realizado numerosos estudios encaminados a mejorar ciertos aspectos en la SCM mediante la generaci´on de modelos formales de ciertas actividades y su an´alisis, simulaci´on y optimizaci´on, si bien estos trabajos se han desarrollado desde la perspectiva de una organizaci´on individual y no han tenido un enfoque inter-organizacional[3]. En el problema concreto de la toma de decisiones colaborativa, entendido como el proceso de tomar decisiones conjuntamente alcanzando alg´un tipo de 2 acuerdo entre varias partes[4], se han desarrollado iniciativas si bien no hay un enfoque homog´eneo y t´erminos como integraci´on, colaboraci´on, cooperaci´on y coordinaci´on son a veces complementarios y en ocasiones contradictorios en los diversos estudios[5]. Hay trabajos que se centran en: i) mejorar la visibilidad mediante el intercambio de informaci´on, a trav´es de est´andares, plataformas y contenidos sem´anticos; ii) mejorar la integraci´on de los procesos a trav´es de su descripci´on formal con un enfoque distribuido; iii) definir mecanismos que permitan evaluar las mejoras que la colaboraci´on tiene en la operativa log´ıstica y con el resto del negocio. En todos estos estudios sigue faltando una visi´on hol´ıstica en la que las decisiones se tomen conjuntamente, algo que sigue siendo un gran reto pendiente[5]. La ingenier´ıa del software dirigida por modelos (MDE, del ingl´es Model Driven Engineering) es un paradigma metodol´ogico de desarrollo de software que se centra en la creaci´on y explotaci´on de modelos de dominio (es decir, representaciones abstractas de los conocimientos y las actividades que rigen un dominio de aplicaci´on particular) y no en algoritmos[6]. El metamodelado y la transformaci´on entre modelos son los elementos clave de MDE[7]. La arquitectura dirigida por modelos (MDA, del ingl´es Model Driven Architecture)[8] es el enfoque MDE propuesto y patrocinado por el Object Management Group[9], como una arquitectura que proporciona un conjunto de gu´ıas para estructurar especificaciones expresadas como modelos. El enfoque basado en modelos para representar procesos en un dominio espec´ıfico presenta una serie de ventajas como[7]: i) tener una forma com´un de representar procesos; ii) facilita la compatibilidad con otros formalismos; iii) disponer de herramientas de soporte para la ejecuci´on de los mismos; iv) facilita la reutilizaci´on de modelos; v) est´a orientado a crear soluciones espec´ıficas de dominio y permite simular modelos como soporte a la toma de decisiones[10]. Sin embargo, a pesar de que en la literatura hay estudios que apuntan el inter´es futuro en la integraci´on de las TIC o la adopci´on de un enfoque basado en modelos[11] [12] [13], en los trabajos existentes no han usado el potencial que el paradigma MDE tiene para describir procesos a trav´es del metamodelado y de la transformaci´on entre modelos. Este trabajo emergente propone el uso de un enfoque basado en modelos para representar procesos de una CdS, con el objetivo de facilitar la toma de decisiones de forma colaborativa y aplicarlo a un entorno real. Nuestra hip´otesis de partida es que la ingenier´ıa del software dirigida por modelos es un paradigma v´alido para definir, ejecutar e integrar procesos en el dominio de la log´ıstica y que puede ser utilizada como herramienta para convertir el modelado de procesos en una herramienta de apoyo a la toma de decisiones a nivel pr´actico[14]. El resto del art´ıculo se estructura como sigue. En la secci´on 2 se presenta un an´alisis del estado del arte en la tem´atica. Seguidamente el conjunto de actuaciones previstas se detallan en el apartado 3. Por ´ultimo, los resultados esperados se enumeran en la secci´on 4. 3 2 Trabajo relacionado En la literatura el modelado de procesos en el ´ambito de la log´ıstica ha sido ampliamente trabajado, si bien en esta secci´on nos vamos a centrar exclusivamente en aquellos estudios que han abordado la cuesti´on a trav´es de un enfoque basado en modelos, esto es, metamodelado y transformaciones entre modelos, o siguiendo MDA[8]. En primer lugar, existen un conjunto de iniciativas que han propuesto lenguajes para crear modelos, pero que no han profundizado en niveles jer´arquicos de meta-metamodelado o en la transformaci´on entre modelos. En 2012 Lu et al.[15] combinan UML y redes de Petri para modelar los procesos de negocio de las CdS de empresas virtuales y luego simular como soporte a la toma de decisiones. En 2012 Tounsi et al.[16] propusieron un metamodelo gen´erico de aplicaci´on a la CdS que, siguiendo un proceso incremental permite la incorporaci´on de los conceptos, la estructura y las relaciones. Incluyen a su vez el comportamiento din´amico dentro del metamodelo, para lo que utilizan el paradigma de sistemas multiagente. Su enfoque se basa en modelar la cadena desde distintos puntos de vista, a nivel de producto, estructura de la red y procesos. En 2011 Zdravkovic et al.[17] extienden el modelo de referencia SCOR para darle contenido sem´antico y as´ı poder formalizar la operativa en la CdS. En 2009 Chatfield et al.[18] desarrollaron un lenguaje (SCML), basado en XML, para modelar a nivel cuantitativo la informaci´on para mejorar la toma de decisiones operativas en la CdS. En 2007 Hohgxiu et al.[19] presentan un procedimiento para modelar procesos de negocio, un metamodelo para definirlos y una herramienta de soporte, orientado a la colaboraci´on entre empresas. Su propuesta se basa en UML y soporta los requisitos para modelar procesos distribuidos. En 2006 Pundorr et al.[20] proponen un enfoque jer´arquico para modelar y simular las operaciones en la CdS utilizando el modelo SCOR, aunque la coordinaci´on de procesos es m´as a nivel de detalle de los modelos (verticalmente) que a nivel de cooperaci´on entre los participantes de la CdS (horizontal). Seguidamente presentamos iniciativas que han seguido un enfoque MDA para abordar el modelado de procesos en la CdS, aunque no han cubierto en su totalidad el problema de la toma de decisiones colaborativa, qued´andose en el intercambio de informaci´on o en la simulaci´on como paso previo a tomar decisiones en la pr´actica. En 2013 Jardim-Goncalves et al.[21] facilitan el intercabio de datos en la industria del mueble, extendiendo la norma ISO 10303. Siguen el paradigma MDA aunque su aplicaci´on se centra exclusivamente en el intercambio de informaci´on. En 2010 Zhang et al.[22] proponen un lenguaje espec´ıfico de dominio visual orientado al modelado y simulaci´on de operaciones en la CdS para PYMEs, como herramienta para dar soporte a las decisiones relacionadas con el dise˜no de una red, si bien el lenguaje y los metamodelos no son presentados. En 2005 Shi et al.[23] persiguen mejorar la comunicaci´on entre el experto de la tecnolog´ıa y el del proceso de negocio, siguiendo un enfoque MDA y en el que se centran en mostrar el valor que tiene el intercambio de informaci´on entre los diversos participantes. 4 Por ´ultimo mostramos una serie de trabajos que se aproximan a nuestros objetivos, si bien hemos encontrado que su enfoque es demasiado complejo y hace que se aleje de su potencial aplicaci´on pr´actica y hasta nuestro conocimiento no han tenido continuidad, aunque evidentemente deben ser considerados como punto de partida de nuestro trabajo. En 2008 Choi et al.[24] proponen VECCF (Virtual Enterprise Chain Collaboration Framework), un marco de trabajo basado en el paradigma MDA, que permite describir los procesos de negocio de los participantes en una cadena de valor, presentando como caso pr´actico un marco de colaboraci´on en CdS. En 2006 Roser et al.[25] proponen el uso de MDA para mejorar la interoperabilidad entre empresas desarrollando arquitecturas y herramientas para dar soporte al dise˜no de procesos de negocio extremo a extremo. Su objetivo es desarrollar modelos ejecutables de colaboraciones entre empresas basados en modelos y en arquitecturas software. 3 Plan de trabajo Para poder alcanzar los resultados anteriores, se plantean las siguientes actividades como l´ıneas de trabajo: – T1: Realizar una revisi´on sistem´atica de la literatura para conocer qu´e estudios se han llevado a cabo en la aplicaci´on del paradigma basado en modelos en el ´ambito de la toma de decisiones colaborativa en la cadena de suministro. – T2: Elaborar un caso de estudio real para determinar las necesidades que debe cubrir un modelo de procesos log´ısticos para facilitar la toma de decisiones colaborativa de forma pr´actica. – T3: Analizar qu´e tendencias o est´andares en el campo de la log´ıstica pueden ser de utilidad para definir nuestros modelos. En particular se plantea un an´alisis del modelo de referencia SCOR(Supply chain operations reference model)[26], las t´ecnicas para describir procesos de negocio y los m´etodos formales que han sido usados tradicionalmente para modelar, simular y tomar decisiones en la operativa log´ıstica con un enfoque individual. – T4: Analizar qu´e paradigmas basado en modelos pueden ser de aplicaci´on en la log´ıstica y seleccionar el m´as apropiado para satisfacer las necesidades anteriormente definidas[27]. En particular, se plantea la aplicaci´on del lenguaje unificado de modelado (Unified Modeling Language, UML v2.4.1)[28], la Facilidad Meta-Objetos (OMG’s MetaObject Facility, MOF )[29], y el paradigma de los lenguajes espec´ıficos de dominio (Domain-Specific Languages, DSL)[30]. – T5: En base al paradigma MDE seleccionado, construir un meta-metamodelo para crear metamodelos de procesos log´ısticos. – T6: En base al meta-metamodelo anterior, construir un metamodelo que permita crear modelos de procesos log´ısticos. – T7: Desarrollar una herramienta basada en modelos que facilite el modelado formal de procesos log´ısticos en base a los metamodelos anteriores. – T8: Desplegar un caso pr´actico para elicitar los requisitos para ejecutar los procesos log´ısticos con soporte de una infraestructura computacional. 5 – T9: Analizar, seleccionar y adaptar las tecnolog´ıas existentes que pueden facilitar la ejecuci´on de procesos. En particular haremos un v´ınculo con aquellas que est´an siendo utilizadas en el campo de la ejecuci´on de procesos software[31]. – T10: Desplegar en un caso real los modelos y herramientas anteriores como mecanismo de validaci´on pr´actico de las propuestas presentadas y definir las l´ıneas futuras de trabajo en la tem´atica. 4 Resultados esperados Al finalizar el presente trabajo de investigaci´on se plantean tener los siguientes resultados: –Disponer de un meta-metamodelo que permita crear metamodelos de procesos log´ısticos. –Disponer de una herramienta que permita definir metamodelos y modelos de procesos log´ısticos en base a los lenguajes definidos. –Integrar herramientas que faciliten la ejecuci´on de los procesos log´ısticos definidos en un entorno real para mejorar la toma de decisiones colaborativa. –Tener un conocimiento validado, de forma emp´ırica, del despliegue de los lenguajes y metalenguajes definidos en un entorno real. Agradecimientos Esta investigaci´on ha sido parcialmente financiada por el proyecto NDTQ Framework (TIC5789) de la Junta de Andaluc´ıa, el proyecto TEMPROS (Testing Temprano y Modelos de Simulaci´on H´ıbrida en la Producci´on de Software) del Ministerio de Educaci´on y Ciencia (TIN201020057C0302) y el proyecto MIDAS (Model and Inference Driven Automated testing of Services Architectures) del S´eptimo Programa Marco (FP7-ICT-2012-8/318786). References 1. Oliver, R.K., Webber, M.D.: Supply-chain management: logistics catches up with strategy. (1982) 2. Stock, J.R.: A research view of supply chain management: Developments and topics for exploration. (2009) 3. Badole, C.M., Jain, D.R., Rathore, D.A., Nepal, D.B.: Research and opportunities in supply chain modeling: A review. (2013) 4. Noordin, N.A., Bititci, U.S., Van Der Meer, R.: Review on collaborative decision making in supply chain: The relationship between e-collaboration technology and development of inter-organizational trust. (2012) 5. Arshinder, K., Kanda, A., Deshmukh, S.: A review on supply chain coordination: Coordination mechanisms, managing uncertainty and research directions. (2011) 6. Schmidt, D.C.: Model-driven engineering. (2006) 6 7. Cetinkaya, D., Verbraeck, A.: Metamodeling and model transformations in modeling and simulation. (2011) 8. Soley, R., et al.: Model driven architecture. (2000) 9. OMG: Object management group, http://www.omg.org, accessed 2013-06-20 10. Mohagheghi, P., Gilani, W., Stefanescu, A., Fernandez, M.A.: An empirical study of the state of the practice and acceptance of model-driven engineering in four industrial cases. (2013) 11. Min, H., Zhou, G.: Supply chain modeling: past, present and future. (2002) 12. Perego, A., Perotti, S., Mangiaracina, R.: Ict for logistics and freight transportation: a literature review and research agenda. (2011) 13. Pires, S.R., de Camargo Junior, J.B.: Using cloud computing to integrate processes in the supply chain. (2010) 14. Semini, M., Fauske, H., Gran, E.: Use of model-driven decision support methods for supply chain design. (2011) 15. Lu, M., Zhao, H.: Modeling and analysis of the business process of the supply chain of virtual enterprises. (2012) 16. Tounsi, J., Habchi, G., Boissi`ere, J., Azaiez, S.: A multi-agent knowledge model for smes mechatronic supply chains. (2012) 17. Zdravkovic, M., Panetto, H., Trajanovic, M., Aubry, A.: An approach for formalising the supply chain operations. (2011) 18. Chatfield, D.C., Harrison, T.P., Hayya, J.C.: Scml: An information framework to support supply chain modeling. (2009) 19. Hongxiu, W., Gang, W., Xiaoxian, W., Guoan, G.: Business process modeling for multi-enterprise cooperation. (2007) 20. Pundoor, G., Herrmann, J.W.: A hierarchical approach to supply chain simulation modelling using the supply chain operations reference model. International journal of simulation and process modelling (2006) 21. Jardim-Goncalves, R., Agostinho, C., Sarraipa, J., Grilo, A., Mendon˜ A§a, J.P.: Reference framework for enhanced interoperable collaborative networks in industrial organisations. (2013) 22. Zhang, R., Hosking, J., Grundy, J., Mehandjiev, N., Carpenter, M.: Design of a suite of visual languages for supply chain specification. (2010) 23. Shi, X., Han, W., Huang, Y., Li, Y.: Service-oriented business solution development driven by process model. (2005) 24. Choi, Y., Kang, D., Chae, H., Kim, K.: An enterprise architecture framework for collaboration of virtual enterprise chains. (2008) 25. Roser, S., Bauer, B., Muller, J.P.: Model-and architecture-driven development in the context of cross-enterprise business process engineering. (2006) 26. Council, S.C.: Supply chain operations reference model. (2008) 27. Dalgarno, M., Fowler, M.: Uml vs. domain-specific languages. (2008) 28. UML: Unified modeling language 2.4.1 specification, http://www.omg.org/spec/uml/2.4.1/, accessed 2013-04-05 29. OMG: Omg’s metaobject facility, http://www.omg.org/mof, accessed 2013-06-20 30. Chen, K., Sztipanovits, J., Neema, S.: Towards formalizing domain-specific modeling languages. (2004) 31. Garc´ıa-Borgo˜non, L., Garc´ıa-Garc´ıa, J.A., Ortega, M.A., Escalona, M.J.: Software process management: A model-based approach. In: 21st International Conference on Information Systems Development. (2012)