01 simulacion de sistemas semana1 - elvis del aguila lopez

UPOUniversidad Peruana del Oriente

Docente: Ing. Elvis DEL ÁGUILA López

Curso: Simulación de Sistemas

Abril . 2014

Agenda:

SIMULACIÓN

1. Introducción.

2. Clasificación de sistemas.

3. Clasificación de modelos.

4. Modelos de simulación de eventos discretos.

5. El proyecto de simulación.

6. Ventajas y desventajas de la simulación.

7. Aplicaciones empresariales de la simulación.

8. Resumen.

Ing. Elvis del Aguila López


1. Introducción

La simulación digital es una técnica de experimentación, ensayos que

permite imitar en un computador el comportamiento de un sistema físico o

teórico según ciertas condiciones particulares de operación(Law y Kelton,

1991).

La simulación digital es una técnica de diseño, relativamente reciente y en

constante evolución, pero como metodología de trabajo es una actividad muy

antigua, usada para predecir el comportamiento futuro.

Una definición más formal, es que la simulación es el proceso de diseñar un

modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la

finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas

estrategias dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto

de ellos para el funcionamiento del sistema.

Simuladores: (ProModel, Arena, Witness, etc.)


¿Cómo funciona?

¿Como se haría?

¿Qué pasaría si …?

¿Qué acciones provocan cambios de estado?

¿Tiene que ser una réplica?

¿…?

Simulación?:


1. Introducción

Sistemas

Conjunto de procesos o servicios que puede ser real o planeado.

Ejemplos:

Servicios de manufactura

Operaciones bancarias

Operaciones de un aeropuerto

Operaciones de

transporte/logística/distribución

Sistema de autopistas

Procesos de negocios

Plantas químicas

Restaurantes de comida rápida

Supermercado


2. Clasificación Sistemas

Sistema: colección de objetos o entidades que interactúan entre sí

para alcanzar cierto objetivo.

Entidad: Es la representación de flujos de entrada a un sistema.

Ejemplo los clientes de un banco.

Atributo: característica o particularidad de una entidad.

Evento: Es el cambio en el estado actual del sistema, se pueden

catalogar eventos actuales y futuros.

Estado del sistema: conjunto mínimo de variables necesarias para

describir todos aquellos aspectos de interés de un sistema en un

instante determinado de tiempo.

Sistemas Continuos

Las variables de estado del sistema evolucionan de modo continuo a

lo largo del tiempo.

2. Clasificación de Sistemas

estado

tiempo


Sistemas Continuos


Sistemas Discretos

Las variables de estado del sistema

cambian en un cierto instante o

secuencia de instantes, y permanecen

constantes el resto del tiempo. La

secuencia de instantes sigue un patrón

periódico.

estado

tiempot0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7


Sistemas Continuos


Sistemas Discretos

estado

tiempot0 t1 t2t3 t4 t5 t6 t7

Sistemas Orientados a Eventos Discretos

Las variables de estado del sistema

cambian en un cierto instante o

secuencia de instantes, y permanecen

constantes el resto del tiempo. La

secuencia de instantes sigue un patrón

aleatorio.


Sistemas Continuos


Sistemas Discretos

Sistemas Orientados a Eventos Discretos

Sistemas Combinados

Combinan subsistemas que siguen metodologías continuas y

discretas. Poseen componentes que deben ser modelados según

alguno de los dos enfoques.



Ejercicios


Entrada Salida

Sistema


Materia Prima

Presupuesto

Información

PRODUCTO

TERMINADO

FACILIDADESSistema de Transformación

(distribución y asignación)

Sistema de Manufactura de Madera

EVALUACION

1. Eficiencia.

2. Costos de Transformación.

3. Inventario en Proceso.

4. Tiempo en Proceso.

5. Producción Hora .

6. Área Ocupada.


ClientesCLIENTES

SATISFECHOS

SISTEMA DE SERVICIO:Disciplina del Servicio

Espacio Disponible

Sistema de Servicio de Mtto. de Computadora

EVALUACION

1. Costo del Sistema.

2. Tiempo en cola.

3. Tiempo en el sistema.

4. Longitud de la cola.

5. Ocupación de los empleados.


3. Clasificación de Modelos

: Utilizados para representar sistemas cuyo estado varía con el

tiempo.

Utilizados para representar sistemas cuyo estado es invariable a

través del tiempo. Representa el sistema en un instante de tiempo. No se

considera el avance del tiempo.

Representan la realidad en forma abstracta de muy diversas

maneras. Está construido a partir de aproximaciones e hipótesis. Compromiso

entre la simplicidad y la necesidad de recoger todos los aspectos esenciales del

sistema en estudio.

Son aquellos en que la realidad es representada por algo

tangible, construido en escala o que por lo menos se comporta en forma

análoga a esa realidad (maquetas, prototipos, modelos analógicos, etc.).

Stock = Stock inicial + Material entrada – Material consumido


3. Clasificación de Modelos

La realidad se representa por fórmulas matemáticas. Estudiar el

sistema consiste en operar con esas fórmulas matemáticas (resolución de

ecuaciones).

Se tiene el comportamiento numérico de las variables

intervinientes. No se obtiene ninguna solución analítica.

Representan sistemas cuyos cambios de estado son graduales.

Las variables intervinientes son continuas.

Representan sistemas cuyos cambios de estado son de a saltos.

Las variables varían en forma discontinua.

Son modelos cuya solución para determinadas condiciones

es única y siempre la misma.

Representan sistemas donde los hechos suceden al azar, lo cual

no es repetitivo. No se puede asegurar cuáles acciones ocurren en un

determinado instante.

Se conoce la probabilidad de ocurrencia y su distribución probabilística. (Por

ejemplo, llega una persona cada 20 ± 10 segundos, con una distribución

probable dentro del intervalo).


4. Modelos de Simulación de Eventos Discretos

Los modelos de eventos discretos son modelos

dinámicos, estocásticos y discretos en los que las variables de

estado cambian de valor en instantes no periódicos de tiempo.

Ejemplo: Sistema de procesado de órdenes o pedidos

EXPEDICIÓN

RECEPCIÓN

DE ÓRDENES

O PEDIDOS

PROCESADO

DEL PEDIDO

Un evento es el acontecimiento que hace variar el estado del

sistema.


• En promedio se reciben 10 pedidos al día: el 40% son

ordinarios y el 60% restante son prioritarios

• El tiempo de procesado es de 2 horas para los pedidos ordinarios

y de 4 horas para las órdenes prioritarias

• Hay 4 trabajadores que trabajan 8 horas (de 9 a 17 horas)

• Sólo se aceptan pedidos hasta las 13 horas.

• La jornada se puede alargar hasta que se procesan todos los

pedidos pendientes.

EXPEDICIÓN

RECEPCIÓN

DE ÓRDENES

O PEDIDOS

PROCESADO

DEL PEDIDO



a) Simulación del modelo estático:

Órdenes ordinarias = 4 órdenes/día x 2 horas/orden = 8 horas/día

Órdenes prioritarias = 6 órdenes/día x 4 horas/orden = 24 horas/día

Capacidad necesaria = 32 horas/día

Capacidad disponible = 4 trabajadores/día x 8 horas/trabajador

Capacidad disponible = 32 horas/día

% utilización =Capacidad necesaria

Capacidad disponible= 100 %



b) Simulación manual: llegada de

un pedido

El pedido

entra en cola

Se inicia el

proceso del

pedido

Los 4

trabajadores

ocupados

NO SI



b) Simulación manual: Orden

expedida

Quitar una orden

de la colaTrabajador/es en

espera de órdenes

Hay órdenes

en la cola

NO SI

Se inicia el proceso de la orden



b) Simulación manual:

Órdenes

/ hora

Probabilidad

(%)

Prob.

acumulada

Números

Aleatorios

1 40 40 00 – 39

2 30 70 40 – 69

3 20 90 70 – 89

4 10 100 90 – 99

Tipo de

orden

Probabilidad

(%)

Prob.

acumulada

Números

Aleatorios

Ordinaria 40 40 00 – 39

Prioritaria 60 100 40 – 99Ing. Elvis del Aguila López



Órdenes /

hora

Números

Aleatorios

1 00 – 39

2 40 – 69

3 70 – 89

4 90 – 99

Tipo de

orden

Números

Aleatorios

Ordinaria 00 – 39

Prioritaria 40 – 99

Ordinaria38

2 Ordinaria0254

Nº Ordenes Tipo de ordenNANAHora

9

10 12 1 11 Ordinaria

11 36 1 78 Prioritaria


21 Ordinaria


50 Prioritaria

82 Prioritaria

44 Prioritaria

27754 43502 85338 88912 29411

13092 14350 54082 15244 47723

69736 94078 64860 32447 48221

66733 74108 88222 88570 74015

Tabla de Números Aleatorios

80217 36292 98525 24335 24432

10875 62004 90391 61105 57411

54127 57326 26629 19087 24472

60311 42824 37301 42678 45990

49739 71484 92003 98086 76668

78626 51594 16453 94614 39014

66692 13986 99837 00582 81232

44071 28091 07362 97703 76447

59820 96163 78851 16499 87064

25704 91035 26313 77463 55387

22304 90314 78438 66276 18396

17710 59621 15292 76139 59526

25852 58905 55018 56374 35824

46780 56487 75211 10271 36633

59849 96169 87195 46092 26787

47670 07654 30342 40277 11049

94304 71803 73465 09819 58869

08105 59987 21437 36786 49226

27754 43502 85338 88912 29411

13092 14350 54082 15244 47723

69736 94078 64860 32447 48221

66733 74108 88222 88570 74015

24896 62880 87873 95160 59221

06368 11748 12102 80580 41867

88779 17944 05600 60478 03343

43242 66067 42792 95043 52680

73209 54244 91030 45547 70818

97066 30945 57589 31732 57260

44987 69170 37403 86995 90307

42537 08345 88975 35841 85771

13075 73035 41207 74699 09310

72681 47431 43905 31048 56699

73538 43277 58874 11446 16082

52113 53856 30743 08670 84741

71708 30540 27886 61732 75454

68424 17374 52003 70707 70214

60939 59202 11973 02902 33250

72049 83012 09832 25571 77628

35220 09504 96412 90193 79568

77837 98524 97831 65704 09514

64281 61826 18555 64937 64654 25843 41145 42820 14924 39650

66847 70495 32350 02985 01755 14750 48968 38603 70312 05682

72461 33230 21529 53424 72877 17334 39283 04149 90850 64618




Nº Ordenes Tipo de ordenHora

Ordinaria

2 Ordinaria9

1 Ordinaria10

Prioritaria111

Prioritaria212

Ordinaria

Prioritaria413

Prioritaria

Prioritaria

Prioritaria

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20




Orden TipoHora de

llegada

Hora de

salida

Tiempo en

cola

Tiempo en

el sistema

1 Ordinaria 9 11 0 2 horas



4 Prioritaria 11 15 0 4 horas




8 Prioritaria 13 18 1 hora 5 horas

9 Prioritaria 13 19 2 horas 6 horas

10 Prioritaria 13 20 3 horas 7 horasIng. Elvis del Aguila López



Tiempo de ciclo (ordinarias) = (2+2+2+2) h. / 4 órdenes = 2 h./orden

Tiempo de ciclo (prioritarias) = (4+4+4+5+6+7) h. / 6 órdenes = 5 h./orden

Tiempo promedio en cola = (1+2+3) h. / 10 órdenes = 0,6 h./orden

Nivel de servicio promedio = 7 órdenes a tiempo / 10 órdenes = 70%

3 trabajadores han tenido que trabajar un total de 6 horas extras

para completar las órdenes.



5. El Proyecto de Simulación


6. Ventajas y Desventajas de la Simulación

• A partir de la experimentación con un modelo, es posible analizar los

efectos sobre el sistema real de cambios organizativos, o de cambios

en la gestión de la información.

• El análisis del modelo del sistema puede permitir la sugerencia de

posibles mejoras del sistema real, así como detectar las variables más

influyentes en el rendimiento del mismo.

• Permite la experimentación en condiciones que podrían ser peligrosas

o de elevado coste económico en el sistema real.

• Permite analizar el efecto sobre el rendimiento global de un sistema,

de pequeños cambios realizados en una o varias de sus componentes.

Ventajas

• Permite responder a preguntas del tipo “qué ocurriría si

realizamos este cambio en ... “

• Contribuye a la reducción del riesgo inherente a la toma de

decisiones.


Ventajas


• Resultados aproximados.

• Existe el riesgo de tomar malas decisiones basadas en

modelos de simulación que no han sido validados y

verificados adecuadamente.


Desventajas



7. Aplicaciones Empresariales de la Simulación

• Procesos de Fabricación.



• Logística.




• Logística.

• Transporte.




• Logística.

• Transporte.

• Sanidad y emergencias.




• Logística.

• Transporte.


• Negocios (Business Processing).




• Logística.

• Transporte.


• Negocios (Business Processing).

• Servicios en general.



8. Resumen.

• La Simulación Digital es una herramienta de análisis que

permite experimentar con un modelo del sistema que se quiere

estudiar

• Si el modelo ha sido correctamente verificado y validado, los

resultados son extrapolables al sistema real

• Ventajas: sencillez, flexibilidad, única alternativa posible (en

ocasiones)

Desventajas: inexactitud de los resultados, posible mal uso

9. Metodología de Simulación

Definición del sistema. Cada estudio debe de comenzar con unas descripción del problema o

del sistema. Debe determinarse los límites o fronteras, restricciones, y medidas de efectividad

que se usarán.

Formulación del modelo. Reducción o abstracción del sistema real a un diagrama de flujo

lógico.

Preparación de datos. Identificación de los datos que el modelo requiere y reducción de estos

a una forma adecuada.

Selección del lenguaje: De la selección del lenguaje dependerá el tiempo de desarrollo del

modelo de simulación, es importante utilizar el lenguaje que mejor se adecué a las necesidades

de simulación que se requieran. La selección puede ser desde usar un lenguaje general como lo

es BASIC, PASCAL o FORTRAN hasta hacer uso de un paquete específicamente para simular

sistemas de manufactura como el SIMFACTORY o el PROMODEL, o lenguajes de Simulación

como: GPSS, SLAM,SIMAN, SIMSCRIPT, SIMMET, ARENA, etc.

Translación del modelo. Consiste en generar las instrucciones o código computacional o

necesario para lograr que el modelo pueda ser ejecutado en la computadora.

9. Metodología de Simulación

Validación del modelo. Es el proceso que tiene como objetivo determinar la habilidad que tiene un

modelo para representar la realidad. La validación se lleva a cabo mediante la comparación

estadística de los resultados del modelo y los resultados reales.

Planeación estratégica. Diseño del un experimento que producirá la información deseada.

Planeación táctica. Determinación de cómo se realizará cada una de las corridas de prueba

Experimentación. Corrida de la simulación para generar los datos deseados y efectuar análisis de

sensibilidad.

Interpretación. Obtención de inferencias con base en datos generados por la simulación

Implantación. Una vez seleccionada la mejor alternativa es importante llevarla a la práctica, en

muchas ocasiones este último caso es el más difícil ya que se tiene que convencer a la alta

dirección y al personal de las ventajas de esta puesta en marcha. Al implantar hay que tener cuidado

con las diferencias que pueda haber con respecto a los resultados simulados, ya que estos últimos

se obtienen, si bien de un modelo representativo, a partir de una suposiciones.

Monitoreo y control: No hay que olvidar que los sistemas son dinámicos y con el transcurso del

tiempo es necesario modificar el modelo de simulación.

Tema – Conceptos Básicos

CAPÍTULO 1 - SIMULACIÓN

10. ¿Que se pretende logar con el curso?

Creación del modelo y reunión de datos

Diseñar un programa de ordenador para el modelo

Verificar el programa

Validar el modelo

Utilizar el modelo para experimentar y contestar a las preguntas

iníciales.

Reunir, procesar y analizar los datos generados como soluciones del

modelo y en términos de validez y confiabilidad estadística.

MUCHAS GRACIAS

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