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SIMULACIN DE REDES DE SIMULACIN DE REDES DE PETRIPETRI

Simulacin y herramientas

Procedimiento de simulacin

Redes coloreadas

Ejemplos

Contenido

Simulacin y herramientas

Un modelo de eventos discretos se compone de bloques de un sistema y una caledarizacin o reglas que gobiernan el flujo de trabajo en un FMS.

La simulacin de eventos discretos es un proceso en el cual se reproduce el comportamiento de un sistema que se rige por eventos discretos tal como los eventos de un FMS.

Uno de los objetivos de la simulacin es e de obtener datos cualitativos y cuantitativos de un proceso para predecir el comportamiento y rendimiento del sistema.

Simulacin y herramientas

La simulacin tiene dos motivaciones principales: Prototipos rpidos para determinar el comportamiento del sistema, y prediccin de rendimiento.

Algunas medidas de inters son el flujo de material, utilizacin de recursos, capacidad de buffers, resistencia a fallas y efectos de las misma.

El modelo de software debera de capturar toda la dinmica e interacciones del sistema real. Dado que los sistemas reales de manufactura son difciles de construir, la simulacin es un medio para predecir con precisin, y elegir el mejor diseo entre estas alternativas.

Procedimiento de simulacin de eventos discretos

En la simulacin de eventos discretos, el modelo contiene entidades u objetos, atributos, eventos, actividades y relaciones entre ellos. La coleccin de entidades y su estado define el estado general del sistema.

Los cambios son manejados por ocurrencias de eventos, generalmente asncronas. El sistema de manufactura, una entidad puede ser una mquinas, un robot, material (trabajo en progreso), y un controlador con su itinerario.

Procedimiento de simulacin de eventos discretos

Los atributos de una mquina incluyen su ritmo de operacin, la naturaleza de la operacin y su confiabilidad.

Ejemplos de eventos son la llegada de materia prima, carga, descarga, cambio de herramienta y el comienzo de una operacin.

La simulacin del sistema de eventos discretos se involucran los siguientes pasos:

Definicin de objetivos y especificacin de requerimientos

Determinar la especificacin de requerimientos y objetivos de simulacin del sistema de manufactura que se estudia o disea.

Los objetivos son para determinar el mejor sistema entre diversas alternativas y para investigar el comportamiento y rendimiento del sistema.

Se selecciona el nivel de detalle apropiado para empatar el objetivo de modelado.

Por ejemplo, podra optimizar el rendimiento un FMS individual o para mejorar la distribucin de las celdas en una planta de fabricacin.

Ambientes de simulacin y lenguajes relacionados podran ser usados para formular requerimientos, aunque podran diferir del lenguaje usado para construir el modelo de simulacin.

Desarrollo del modelo

Formular un modelo el cual podra ser una Red de Petri u otro modelo. Por ejemplo, un modelo de manejo de solicitudes, mquinas de estados y un modelo orientado a objetos.

La construccin de un modelo puede ser una tarea difcil, requiendo el entendimiento del modelador del problema y experiencia en modelado. El modelo ha capturado la esencia del sistema real sin un detalle excesivo.

Desarrollo del modelo

Los modelos jerrquicos que podran representar los diferentes niveles de detalle son requeridos para un sistema FMS de gran escala.

Los resultados de simulacin pueden ser presentados a planeadores y administradores para la toma de decisiones y servir de base para el diseo y la implementacin en tiempo real. Premisas y simplificaciones tienen que ser justificadas.

Construccin del modelo computacional

Construir una representacin computacional del modelo. Por ejemplo, programar una formulacin matemtica usando un lenguaje de simulacin o algn lenguaje de programacin de propsito general, o construir un modelo grfico en un editor grfico en el cual los algoritmos de simulacin estn empotrados y no aparente a un usuario.

Coleccin de datos

Analizar todos los parmetros involucran en el modelo y serie de especificaciones, y adquirir datos basados en conteos, experiencia y desde la simulacin a bajo nivel. La calidad de datos tiene directo impacto en los resultados obtenidos desde la simulacin. Es necesario tener cuidado en este proceso.

Ejecuciones de simulacinSe trata de ejecutar el modelo computacional o simulador para verificar que tan bien emula la realidad. El proceso de verificacin del modelo asegura que la simulacin modela apropiadamente al sistema.

Si la estructura lgica, entradas y salidas son representadas correctamente en el modelo computacional, entonces es cuando se completa la verificacin.

Se usan casos simples y sentido comn en el proceso. Tcnicas de animacin pueden facilitar el entendimiento de la dinmica. Finalmente, la validacin asegura que el modelo es una buena representacin de la realidad.

Evaluacin de resultados de simulacin

Se trata de obtener y evaluar los resultados de la simulacin. Este es una etapa de anlisis estadstico aplicado a los resultados de la simulacin y para validarlos. El sistema es simulado dentro de un rango aceptable de parmetros operacionales y configuracin optima pueden ser determinados.

DocumentacinDocumentar los datos de entrada, mtodos, herramientas de simulacin, tiempo computacional y los resultados. Los resultados debern ser presentados en grafos para patrones y tendencias sobre los parmetros de inters.

El uso de tcnicas de descripcin formal en la construccin de los modelos de simulacin, permite la verificacin de estos modelos, con respecto para sus propiedades de comportamiento, usando tcnicas matemticas estrictas.

Por ejemplo, las redes de Petri permiten la construccin de modelos de simulacin, de igual manera que su verificacin formal a travs de mtodos de anlisis.

DocumentacinLos resultados de simulacin deben de ser comparados con los datos del mundo real, si estn disponibles, para los sistemas existentes, o con los resultados producidos por modelos tericos.

Para sistemas complejos, obteniendo soluciones analticas para modelos que involucran todas las caras de la funcionalidad de un sistema es, a menudo, difcil de hacer. Los modelos de la teora de filas son usados, en la mayora de los casos, para obtener los resultados de referencia.

Estos efectos se deben al periodo de transicin, lo cual sigue el inicio de la ejecucin de la simulacin,e influido por la naturaleza del sistema simulado tal como el ambiente de simulacin.

Modelos de simulacin, esquemas y herramientas

Hay tres tipos bsicos de modelos de sistema de eventos discretos: Modelos de filas, modelos de transicin de estados cuyos representantes son las mquinas de estados y redes de Petri, y los modelos orientados a objetos.

Modelos de filas

En modelo de filas de un sistema de manufactura puede ser obtenido si se tratan los recursos tales como mquinas y robots como servidores, reas de almacenamiento, bandas transportadoras como buffers (filas), y trabajos o partes como clientes.

Cuando se tienen premisas estrictas, quizs no realistas o simplificadas, que se hacen para el modelo, los resultados analticos pueden ser derivados de la evaluacin del rendimiento. Cuando las premisas no pueden mantenerse, la simulacin o los mtodos de aproximacin pueden ser usados para derivar los resultados deseados.

Modelos de transicin de estados

Los modelos tpicos de transicin de estados incluyen mquinas de estados finitos y redes de Petri. Cuando un sistema es complejo, la representacin grfica de una mquina de estados podra no ser prctica o posible debido a la explosin exponencial a que estara sujeto el problema.

Note que el nmero de estados est relacionado con un crecimiento exponencial con el nmero de componentes en el sistema.

Es posible incorporar el tiempo y efectos de retardo en la simulacin. Hay dos formas de considerar el efecto del tiempo:

El tiempo asociado con los eventos: por ejemplo, aquellos eventos que tienen un tiempo fijo de ejecucin como las operaciones de mantenimiento programadas, cargas y descargas de material, etc.

Tiempo y probabilidad asociado con los estados: tiempo fijo o aleatorio de retardo asignado a cada estado, implicando que el retardo en el momento en que el sistema entra al estado para pasar antes del disparo a eventos futuros.

Un sistema de manufactura puede ser vista como una coleccin de objetos con reglas que gobiernan su dinmica e interacciona para generar los objetos deseados (producto). Los objetos pueden ser representados grficamente y ser guardados en bases de datos como miembros de clase similar y compartir propiedades comunes.

Tales objetos pueden ser construidos a partir de una base de datos para representar un modelo de sistema real. Estos modelos pueden crear libreras y ser re-utilizadas como componentes de simulacin.

Modelos orientados a objetos

Esquemas de simulacin y herramientas

Un sistema de simulacin puede ser usado para la calendarizacin de eventos o para un esquema orientado a procesos.

Un proceso puede ser tratado como una secuencia de funciones o eventos disparados por una entidad

En un esquema de calendarizacin de eventos, el proceso de simulacin funciona con los siguientes pasos:

1. Se definen las variables iniciales de las variables, incluyendo los eventos posibles y sus tiempos de aparicin en algo llamado 'Lista de eventos calendarizados'. Los eventos son ordenados por el sistema en base que el primero es que tienen menor