Capítulo 8Capítulo 8Modelo Modelo

Conceptual Conceptual OperacionalOperacional

• Una buena dosis de experiencia, ser capaz de transformar mentalmente un sistema en un modelo de simulación.

• Desarrollar habilidades como modelador requiere un conocimiento de la dinámica del sistema y cómo capturar esta dinámica en un modelo de simulación.

• Un conocimiento práctico de uno o más lenguajes de simulación de modo que el sistema pueda ser realmente traducido en forma de un modelo.

Para Modelar se requiere :

Para Modelar se requiere :

• Un Paradigma de Modelación consiste en una serie de constructos -“ladrillos” o bloques lógicos de construcción- y lenguaje asociado que “obligan” al modelador “a como ver” el sistema a ser modelado.

• Es el proveedor del software quien desarrolla su lenguaje bajo estas perspectivas o esquemas de representación; estos pueden estar basados en

– las actividades– los eventos– los procesos– objetos

Paradigmas de Modelación

Paradigmas de Modelación

• Para construir el modelo de simulación o simulador a partir del modelo conceptual es necesario visualizar cómo puede ser traducido el sistema en un modelo operacional utilizando los constructos del lenguaje seleccionado.

Abstracción ElementosAbstracción Elementos

Los elementos típicos del área de manufactura o de servicios que se incorporan en el simulador son

– Entidades (fluye, cambio de estado)– Recursos – Movimiento de Entidades y Recursos– Ruteo de Entidades– Procesamiento de Entidades– Llegada de Entidades– Programas de Disponibilidad de Recursos– Puesta en Marcha (set up) de los Recursos– Fallas y Reparaciones de los Recursos– Lógica Especial de Decisiones

Elementos TípicosElementos Típicos

Las Entidades son las unidades procesados a través del sistema (las entradas y salidas del sistema).

• Estas pueden ser de diferentes tipos y tener diferentes características tales como velocidad, tamaño, condición, etc.

• Pueden dividirse en otras entidades o combinarse en una sola.

• Pueden llegar desde afuera del sistema o ser creadas interiormente.

• Usualmente salen del sistema después de visitar una secuencia definida de localización. Otras pueden permanecer cautivas tales como un container o un canasto.

EntidadesEntidades

• No siempre es necesario ni tampoco deseable definir un modelo de entidad diferente por cada tipo de entidad del sistema real.

• No es necesario que cada entidad del sistema sea representada por una entidad en el modelo. Algunas veces un grupo de entidades del sistema podrían estar representadas por una entidad de modelo única.

• Cuando el flujo de entidades es alto, se puede modelar el nivel (cantidad) de entidades utilizando una variable en lugar de entidades individuales.

EntidadesEntidades

• Los recursos son utilizados para apoyar, directa o indirectamente, el procesamiento de las entidades.

• Para propósitos de simulación, clasificaremos los recursos sobre la base de sus características funcionales (algunos lenguajes de simulación proveen

constructos especiales):– Estaciones en la Ruta: (Route Locations)– De Uso General– Consumibles– Manejo de materiales

RecursosRecursos

• Son lugares dónde las entidades – Reciben Tratamiento, se procesan (un servidor o un área de

tratamiento), – Esperan por tratamiento (en cola o en áreas de almacenamiento) – Para una toma de decisión respecto al paso siguiente

• Route Location pueden tener asociados atributos especiales (factores de costo, tamaño, etc.).

• Pueden tener también reglas de– control (para seleccionar entre múltiples entidades esperando

entrar) y – espera (para determinar la secuencia de la entidad que sale de la

cola).

Recursos: EstacionesRecursos: Estaciones

• Detener una entidad por un tiempo dado mientras se le ejecuta una actividad (fabricación, inspección, limpieza)

• Detener una entidad hasta que se obtienen uno o más recursos.

• Detener una entidad hasta que una o más entidades adicionales se juntan.

• Remover una o más entidades desde una entidad madre.

• Consolidar una o más entidades en un grupo.

• Separar una entidad en dos o más entidades.

• Detener una entidad hasta que se produzca o alcance una condición en particular.

Recursos: Estaciones, ejemplos

Recursos: Estaciones, ejemplos

• Destruir una entidad (generalmente cuando sale del sistema o se descarta).

• Crear una o más entidades nuevas.

• Ejecutar un bloque de lógica de programa que asigne valores a los parámetros de entidades u otras variables.

• Señalar el comienzo o inicio de otra acción dentro del simulador.

• Tomar algunas decisiones acerca de la ruta que sigue a continuación (un desvío de un camión, o un punto de decisión donde los clientes seleccionan uno entre varios servidores.)

Recursos: Estaciones, ejemplos

Recursos: Estaciones, ejemplos

Reglas para seleccionar la entrada de una entidad, entre muchas que están esperando ser atendidas, a una RL consiste en decidir el orden en que podrían entrar:

– Entidad que más ha esperado

– Entidad que menos ha esperado

– Entidad con más alta prioridad

– Entidad con el valor más alto en un atributo específico

– Entidad con el valor más bajo en un atributo específico

– Lógica especial definida por el usuario.

Recursos: Estaciones, reglas de entrada

Recursos: Estaciones, reglas de entrada

Reglas de Salida de una Cola. Si la RL es capaz de contener más de una entidad como una línea de espera, se debe decidir en que orden saldrán, puede ser

– No hay espera.

– FIFO.

– LIFO.

– Máximo Valor del Atributo.

– Mínimo Valor del Atributo.

– Lógica especial de prioridad definida por el usuario.

Recursos: Estaciones, reglas de salida

Recursos: Estaciones, reglas de salida

• Incluyen personas, equipos y otras ayudas que podrían ser utilizadas para procesar entidades, mover entidades o servir a otros recursos.

• Puede consistir de ítemes múltiples de un mismo tipo, tales como un pool de operadores, y pueden tener ciertos instantes durante los cuales no están disponibles.

– A menudo tienen características operativas específicas (como por ejemplo, velocidad de movimiento y confiabilidad)

– Y realizan tareas asignadas basadas sobre prioridades o programas ad-hoc.

Recursos: Propósito GeneralRecursos: Propósito General

Puede ser necesario modelar este tipo de recurso dependiendo del propósito de la simulación y su grado de influencia sobre el comportamiento del sistema. Son recursos consumibles:

• Servicios tales como energía (como electricidad, petróleo) o aire comprimido

• Materiales de oficina como corchetes y papel o material de máquinas herramientas.

• Dinero

Recursos: ConsumiblesRecursos: Consumibles

Tanto las entidades como recursos se mueven o desplazan dentro de un sistema.

• Las entidades se mueven dentro del sistema entre Punto y Punto para que se realicen ciertos procesos (actividades).

• Los recursos también se mueven en el sistema para mover entidades (grúas horquillas) o para procesar entidades o para realizar servicios de mantención sobre otros recursos. (más aún, pueden desplazarse para su propio mantenimiento, descansar, prepararse para un proceso o

simplemente para esperar hasta que sean requeridos.)

Desplazamiento/Traslados

Desplazamiento/Traslados

• En sistemas avanzados de manufactura, lo más complicado suele ser modelar el sistema de manejo de materiales.

• Imponen un desafío al modelador debido a su complejidad y – algunas veces – complicados controles.

• Afortunadamente, varios lenguajes de simulación modernos incluyen constructos que permiten modelar operativamente estos recursos con relativa facilidad (ARENA , EXTEND, etc)

Recursos: Manejo de Materiales

Recursos: Manejo de Materiales

Duración Desplazamiento V/S ProcesoN

o In

terf

iere

;

Inte

rfie

re;

No

hay

E

ncue

ntra

T

ráfic

o

Trá

fico

Ignorar

Ignorar

Modelar Redde Traslados

Ignorar

Pro

ceso

A

guas

Aba

jo

Despreciable No Despreciable

Desplazamiento/Traslados

Desplazamiento/TrasladosNO se Utilizan Recursos para el Transporte

Ignorar

Sólo Considerar Tiempo Ocupado

Ignorar

Modelar Red de Traslados

Modelar Red de Traslados

Duración Desplazamiento V/S Proceso

Despreciable No Despreciable

No

Inte

rfie

re;

I

nter

fiere

; N

o ha

y

Enc

uent

ra

Trá

fico

T

ráfic

o

Pro

ceso

A

guas

Aba

jo

Acc

esi

bili

dad

Recu

rsos

Dis

ponib

les

Sie

mpre

A

ccesi

ble

Acc

esi

bili

dad

Recu

rsos

Dis

ponib

les

No

Acc

esi

ble

Sie

mpre

A

ccesi

ble

No

Acc

esi

ble

Desplazamiento/Traslados

Desplazamiento/TrasladosSE Utilizan Recursos para el Transporte

• Esto puede hacerse sin problemas y sin incurrir en errores si este es muy pequeño cuando comparado con los tiempos de proceso en actividades.

• Si el tiempo no es despreciable, pero los desplazamientos se realizan durante los períodos de descanso, o cuando la siguiente actividad tiene una cola grande de entidades esperando a ser procesadas.

• Existen ocasiones en que el nivel de detalle necesario para la simulación no requiere tiempos de desplazamientos, como cuando el modelo es una aproximación inicial; no es necesario su modelación.

Desplazamiento/Traslados

Desplazamiento/TrasladosCuando Ignorarlos...

• El Proceso de una Entidad define que le pasa a esa entidad cuando entra a una estación o localidad. Para propósitos de modelación, la naturaleza exacta del proceso es irrelevante.

• Es esencial saber qué pasa en términos– del tiempo consumido (duración),

– los recursos utilizados, y

– cualquier otra lógica que impacte en el desempeño del sistema.

• La decisión de incluirla o no en el modelo, debe basarse en si impacta o no el desempeño del sistema

ProcesamientoProcesamiento

1 2

3 4

Consolidar Agrupar

AdjuntarUnir

ProcesamientoProcesamiento

5 6

7 8

Separar Desagrupar

SepararCrear

ProcesamientoProcesamiento

Las entidades que llegan a un sistema se clasifican a partir de la siguiente información:

• Tipo de Entidad

• Ruta de Estaciones a ocupar cuando llega

• Cantidad de entidades incluidas en cada arribo

• Número de llegadas o arribos

• Patrón de llegadas o frecuencia de arribos

Llegadas o ArribosLlegadas o Arribos

El ingreso o llegadas de entidades a sistemas de manufactura y/o de servicio ocurre, típicamente, en una de las siguientes maneras

• Programadamente: ellas siguen un programa

• Periódicamente: ocurren a una tasa constante

• Cíclicamente: la tasa de ocurrencia varía según un patrón cíclico

• Iniciadas Internamente: son “gatilladas” por un evento que ocurre dentro del sistema

Llegadas o ArribosLlegadas o Arribos

Los recursos pueden tener tiempos programados durante los cuales están disponibles para emplearlos.

Cambios de turnos, descansos, o mantenimiento preventivo de equipos hacen necesario que ciertos recursos queden no disponible. Se debe indicar:

• Períodos durante los cuales recursos no están disponibles.

• Regla que especifica si las actividades en curso deberían ser completadas o interrumpidas.

• Cualquier lógica asociada con el inicio o término del período de disponibilidad.

Disponibilidad del Recurso

Disponibilidad del Recurso

La información requerida para definir el set up incluye:• Si toda entidad requiere una actividad de set up,

incorporarla como parte de la actividad de procesamiento

• La duración y otros requerimientos para el set up son a veces función del tipo de entidad a ser procesada. Puede aún ser parcial o totalmente determinada por la actividad de set up ejecutada previamente para el tipo de entidad anterior .

• Algunos lenguajes permiten especificar el set up directa o indirectamente basado en el tipo de entidad que llega así como del tipo de entidad que abandona la estación.

Preparación/Set upPreparación/Set up

• Las detenciones son interrupciones del uso del recurso ya sea por falla o planeadas por descansos. Se pueden representar sobre la base de

– tiempo transcurrido, – tiempo de uso o – número de veces utilizado

• Las no Planeadas tales como fallas de maquinaria pueden ocurrir después de un tiempo especificado de uso real

• Las detenciones planeadas se basan en criterios de transcurrido un tiempo de reloj.

Detenciones y ReparacionesDetenciones y Reparaciones

• Confiabilidad se define como la probabilidad que un componente o un sistema funcionará adecuadamente sin presentar fallas durante un periodo dado.

• Una medida de la confiabilidad se expresa en términos del Tiempo Promedio Entre Fallas (MTBF); (Mientras mayor es MTBF se supone que el equipo pasa largos períodos

sin detenerse por fallas)

Tiempos de OperaciónMTBF = Número de Fallas

ConfiabilidadConfiabilidad

• Mantenibilidad se define como la probabilidad de que un componente o sistema sea reparado en o antes de un determinado tiempo (tiempo de reparación).

• Una medida de la Mantenibilidad es el Tiempo Promedio para Reparar (MTTR). (Mientras menor sea

MTTR se supone que el tiempo de recuperación es meno)

Tiempos de RecuperaciónMTTR = Número de Fallas

MantenibilidadMantenibilidad

• Disponibilidad del Recurso, es el tiempo que un recurso está operativo y, por lo tanto, utilizable.

• La Disponibilidad de equipos es una función de la Confiabilidad y Mantenibilidad.

MTBFDisponibilidad = MTBF + MTTR

DisponibilidadDisponibilidad

• Los eventos de detención o interrupciones no deben ser modelados en términos de MTBF y MTTR; esto no producirá los efectos deseados. Es necesario utilizar modelos probabilísticos para reflejar la aleatoridad del mundo real.

• Las fallas de los equipos deben modelarse siempre sobre la base de un tiempo de operación o número de tareas realizadas.

• Si se ocupa tiempo transcurrido se estará incluyendo tanto tiempo de operación como tiempo ocioso (no fallado).

Tiempo entre FallasTiempo entre Fallas

• Basta con especificar el tiempo de reparación, sin considerar el uso de recurso, cuando el objetivo del estudio no toma en cuenta este factor.

• Si varias actividades estén compitiendo por el mismo recurso de mantención y es importante para el desempeño del sistema global entonces modelar este recurso,

• Es importante distinguir entre:- Tiempo de detención debido a una falla- Tiempo de detención programado para descansos,

cambios de herramienta o dados, etc; y - Tiempo que es realmente tiempo ocioso debido a que no

hay entidades a las cuales atender

Tiempo de ReparaciónTiempo de Reparación

Se les puede considerar como variables asociadas con los elementos del sistema tal como una entidad o un recurso. Pueden llevar información tal como tamaño, peso, velocidad (si autopropulsada), o costo.

Atributos

Variables Por lo general de naturaleza global, lo que significa que pueden ser accesadas para modificaciones y pruebas desde cualquier parte y en cualquier instante durante la corrida de simulación.

Lógica EspecialLógica Especial

Lógica deProgramas

Aunque los lenguajes modernos tienen constructos muy flexibles, es inevitable que existan algunas situaciones complejas que requieran incorporar líneas de código de programación en el lenguaje en el que está construido el paquete de simulación.

La mayoría de los lenguajes permite acceso a archivos externos tales como planillas de cálculo o administradores de bases de datos como Access.También pueden comunicarse con leguajes de programación de propósito general (externos).

Interface con Datos y Código Externos

Lógica EspecialLógica Especial