Simulacin - Introduccin

Francisco J. Ramis, Ph.D.Fono 56-41-2731755

framis@ubiobio.cl

Introduccin a la simulacin, 2

Lo que haremos...

Simulacin Definiciones Modelos Aplicaciones Objetivos y propsitos Medidas de comportamiento tpicas Ventajas y desventajas Lo factible

Introduccin a la simulacin, 3

Simulacin

DefinicinHerramienta que permite obtener

conclusiones sobre el comportamiento dinmico de un sistema estudiando un modelo computacional del mismo.

Sistema simple de procesamiento (M/M/1)

Llegada deentidades

Salida entidadesterminadas

Cola (FIFO) Entidades en servicio

4567

Tiempo medio entre llegadas = 1 minutos Tiempo medio de servicio = 0.99 minutos

Modelo M/M/1

Sistema simple de procesamiento (M/M/1)

Llegada deentidades

Salida entidadesterminadas

Cola (FIFO) Entidades en servicio

4567

Tiempo medio entre llegadas = 1 minutos Tiempo medio de servicio = 0.99 minutos

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.00.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Density Function Plot

X-Value

f

(

x

)

Introduccin a la simulacin, 4

La simulacin...

Es un trmino muy amplio, en realidad un conjunto de enfoques para analizar problemas Requiere MODELOS -- problemas de validez

No es una solucin analtica No obtiene resultados exactos (malo) Permite modelos complicados y realsticos (bueno)

Consistentemente calificada como la tcnica de modelacin matemtica ms til

Introduccin a la simulacin, 5

reas de aplicacin Industria: asignacin de recursos, inventarios,

programas de produccin Necesidades de personal y/o equipo Salud - Sala de urgencia, salas de operaciones,

flujo de pacientes Telecomunicaciones Fuerzas armadas Poltica pblica (desastres)

Sistemas

Definicin de Sistema Sistema Objetivo: Proceso o instalacin fsica,

real o planificado Estudiar comportamiento

Medir Mejorar Disear (si no existe) A veces, controlar en tiempo real

A veces es posible jugar con el sistema, pero usualmente es imposible hacerlo Interrumpe operacin Caro

Introduccin a la simulacin, 7

Modelos

Una abstraccin o simplificacin de un sistemausada como substituto del sistema mismo

Permite probar un gran rango de ideas Equivocarse en el computador es mejor que hacerlo

en la vida real!

Los modelos deben ser vlidos!

Cmo estudiar un sitema?

Cmo estudiar un sistema?SISTEMA

ExperimentarCon el sistema

Experimentarcon modelo

ModeloFsico

ModeloMatemtico

SolucinAnaltica SimulacinIconos

SimulacinDiscreta

SimulacinContinua

SimulacinMonte Carlo

Simulacin deAgentes

Escala

Introduccin a la simulacin, 8

Tipos de modelos Estticos versus dinmicos

Importa el tiempo?

Cambio continuo versus cambio discreto Cambia el estado del sistema en forma continua? Cambia tanto como para considerar tiempo real?

Determinstico versus estocstico Hay incertidumbre en el sistema?

Simulacin discreta Modelos dinmicos, de cambio discreto, estocsticos

Qu hacer con los modelos

Si el modelo es simple, use tcnicastradicionales (Investigacin operativa) Respuestas nicas y exactas (y, a veces, ptimas) A veces requieren simplificar demasiado para poder

resolver -- validez?

Muchos sistemas complejos requierenmodelos complejos para dar respuestasvlidas -- se necesita simular

Introduccin a la simulacin, 10

Simulacin - Objetivos

Evaluar el comportamiento de un sistemabajo condiciones diferentes de operacin

Dada una medida de comportamientopara el sistema, determinar la mejorpoltica de operacin del sistemacomparando diferentes alternativas(escenarios)

Introduccin a la simulacin, 11

Simulacin Implica

Construir modelos en un computador Anlisis de procesos como punto de partida Validar el modelo contra la vida real Usar modelo para experimentar diferentes escenarios

Sacar inferencias acerca de posibles cambiosen el sistema

Sin modificar el sistema Sin construirlo (si no existe)

Por qu usar simulacin?

Experimentacin con el sistema mismo es imposible

Experimentacin con el sistema real es disruptivo

Experimentacin con el sistema real no es costo-efectivo

Alta complejidad del sistema bajo estudio.

Simulacin - Dudas Tpicas

Trabajar el sistema como se espera?(evaluacin y prediccin).

Porqu no trabaja el sistema?(determinacin de cuellos de botella y optimizacin).

Cules son los estndares para medir desempeo?(determinacin de estndares y metas)

Cul es la mejor alternativa?(comparacin, anlisis de sensibilidad, qu pasa si...?).

Introduccin a la simulacin, 13

Simulacin - Resultados Tpicos

Medidas tpicas del comportamiento deun sistema Utilizacin de recursos: ocioso, ocupado, en

reparacin, no disponible. Tiempo de espera: en cola, bloqueado,

esperando servicio Tiempo de ciclo: flujo total, por rea, por recurso Tasa de produccin: por producto, rea, turno Comportamiento contra programa Sobretiempo

Introduccin a la simulacin, 14

Simulacin: Ventajas y desventajas

Ventajas Hardware barato y rpido -- todo tipo de empresas

Se usa en las fases de diseo, operacin y control Flexible, analiza sistemas como realmente son

Situaciones inciertas y no-estacionarias Evaluacin de RIESGOS

Extrapolacin y prediccin, cuellos de botella artificiales, datosartificiales

Una gran experiencia de enseanza y aprendizaje

Desventajas No obtiene respuestas exactas, slo estimaciones Respuestas aleatorias - anlisis estadstico (los mtodos

tradicionales no sirven) y diseo de experimentos Caro (tiempo analista y tiempo cliente)

Simulacin - Lo Factible Evaluar los efectos de:

Agregar o reemplazar recursosCambiar flujo de los procesosCambiar los tiempos de proceso Introducir nuevos servicios o tipo

de clientes

Eliminar servicios o recursos existentes

Cambiar los mtodos de manejo de materiales

Cambiar los mtodos de programacin de las actividades

Recuerde: GIGO (garbage in, garbage out) Respuesta aproximada a un

modelo real

Introduccin a la simulacin, 17

Ejemplos de simulaciones

Embotelladora Laboratorio Celulosa Bodegas Puerto Aeropuerto Fluidos Imagenologa Unidad de emergencia

Definicin del Problema-Oportunidad

4 Constante preocupacin por mantener competi-tividad de la industria.

4 Potencialidades de la Simulacin son conocidas en la industria mundial (WINTERSIM, SIMSOL, APCOM, etc.)

4 Herramienta percibida como compleja y requiere personal altamente calificado.

4 Recientes desarrollos de TIC (OOP y hardware)

4 Los nuevos software posibilitan desarrollar herramientas, personalizadas para la industria, bajando su complejidad a profesionales de la lnea.

Introduccin a la simulacin, 17

Lo que hicimos...

Simulacin Definiciones Modelos Aplicaciones Objetivos y propsitos Medidas de desempeo tpicas Ventajas y desventajas Lo factible Oportunidades