No se puede o debe interrumpir el sistema
No es costeable experimentar con el sistema real
Es imposible cuando el sistema todavía no existe
El sistema es demasiado completo para usar una solución analítica
RAZONES DE LA SIMULACIÓN
Ventajas de la simulación
Mucho sistemas reales no pueden ser descritos por modelos matemáticos. La simulación es el único medio de análisis en estos casos.
Varios sistemas se comparan usando simulación para elegir el mejor
Simulación permite estudiar un sistema con un marco de tiempo largo en un tiempo comprimido. Tambien es posible analizar expandiendo el tiempo.
El comportamiento de un sistema durante determinado tiempo puede ser estudiado por medio de un modelo de simulación. Este modelo usualmente toma su forma a partir de un conjunto de postulados sobre la operación del sistema real.
Otras generalidades
Amplia visión del efecto producido por cambios en el sistema de manufactura, ya sea que exista o no.
Gran capacidad de crear modelos realistas
Beneficios potenciales:
Incrementar producción, reducir inventarios
Incrementar utilización de máquinas y trabajadores, reducir requerimientos de capital
Beneficios de la simulación
SITUACIÓN
En un momento determinado un contenedor tiene 100 litros de cierto componente. El contenido es vertido a una velocidad de 1 litro por minuto.
PROPÓSITO
Deseamos saber cuanto tiempo toma que el contenedor se vacíe.
Ejemplo
Formas de solucionarlo
CÁLCULO:
Si la velocidad de vaciado es de 1 litro por minuto y la capacidad del contenedor es de 100 litros, el vaciado tomará 100 minutos.
MEDICIÓN
Asumiendo que no sabemos como calcular, y simplemente tomamos el tiempo con un reloj. El vaciado se terminará cuando el reloj marque 100 minutos.
SIMULACIÓN
Si no tenemos un contenedor, podemos decidir poner 100 gramos de azúcar en una pequeña caja y entonces hacer un agujero en la caja de tal forma que un gramo de azúcar salga por minuto. Medimos el tiempo que toma a la caja quedarse vacía y concluimos que ese mismo tiempo es probablemente el tiempo de vaciado del contenedor.
(Gp:) Sistema
(Gp:) Modelo
(Gp:) Concepto
La simulación proporciona un modelo virtual en el que se puede experimentar
Simulación vs Modelos Analíticos
La simulación no es la única forma de estudiar un sistema; otra posibilidad es construir un modelo analítico.
Modelo analítico
Máx Z = 3* unidades producidas –
2* tiempo de ocio de operadores
Sujeto a:
2 ?Número de operadores ? 8
10 ? velocidad de la banda ? 100
5 ? Tamaño del lote ? 20
Solución Optima
Inconveniencia de los modelos analíticos
Dificultad de encontrar el modelo de ecuaciones que representen al sistema real
Dificultad para resolver el modelo
(Gp:) Modelo de simulación
(Gp:) Xo
(Gp:) Modelo de
Simulación
(Gp:) Yo
(Gp:) Datos de
entrada
(Gp:) Proceso . . . . .
(Gp:) Resultados
Inconvenientes de un modelo de simulación
(Gp:) Xo
(Gp:) Modelo de
Simulación
(Gp:) Y óptima
(Gp:) Datos de
entrada
(Gp:) Proceso . . .
(Gp:) Xn
(Gp:) Yn
(Gp:) ¿Puede un problema ser solucionado analíticamente?
(Gp:) ¿Se desea una solución analítica?
(Gp:) Solucionar analíticamente
(Gp:) ¿Es posible la experimentación?
(Gp:) ¿Es deseable?
(Gp:) Experimentar en la realidad
(Gp:) SIMULACIÓN
(Gp:) No
(Gp:) Si
(Gp:) Si
(Gp:) Si
(Gp:) Si
(Gp:) No
(Gp:) No
(Gp:) No
¿Cómo decidir cual es mas conveniente?
Etapas para realizar un estudio de simulación
Definición del sistema
Formulación del modelo
Colección de datos
Implementación del modelo en la computadora
Validación
Experimentación
Interpretación
Documentación
Las cuatro “Ss” de la simulación
(Gp:) System
Simulation
Statistics
Software
La simulación es conveniente cuando:
Se requiere analizar cambios en la información y su efecto
Se desea experimentar con diferentes diseños o políticas
Se desea verificar soluciones analíticas
Un modelo analítico es imposible o difícil de construir
Se desea estudiar un sistema real y resulta peligroso o costoso hacerlo en el propio sistema real y la posibilidad de hacerlo mediante un modelo analítico resulta imposible o inconveniente.
Aplicaciones de manufactura
Ingeniería industrial
Manufactura esbelta (Lean Manufacturing)
Evaluación de Inversión en equipo
Reducción de inventario en proceso
Planeación de mantenimiento
Manejo de materiales
Distribución de planta
Justo a tiempo
Planeación de capacidad
Programación de centros de trabajo
Balanceo de líneas
Evaluar cambios de tecnología
Se dice que un sistema consiste de entidades, actividades, recursos y controles. Estos elementos definen el quien, que, donde, cuando y como del procesamiento de las entidades.
En Promodel hablamos acerca de que el sistema esta compuesto por: Locaciones, entidades, recursos, llegadas y proceso.
una entidad es el objeto de interés en un sistema. Un atributo es una propiedad de una entidad. La actividad se realiza en un periodo de tiempo. Un evento esté definido como la ocurrencia instantanea que puede cambiar el estado del sistema. A su vez el estado del sistema puede definirse por la colección de variables necesarias para describir el sistema a cualquier tiempo, relativas al objeto de estudio.
Sistema y sus componentes
Ejemplos:
En promodel, todo se ajusta al paradigma de locaciones, entidades, recursos, llegadas y proceso. Las locaciones, entidades y recursos son las COSAS en el sistema. Las llegadas y el proceso definen QUÉ HACEN LAS COSAS.
Locaciones: (Locations) Las locaciones representan lugares físicos fijos en el sistema donde ocurren las cosas. Las locaciones pueden ser objetos como máquinas, fila de espera, banda de transporte , un escritorio o una estación de trabajo.
Entidades: (Entities) Cosas que “se mueven a través” del modelo se llaman “entidades”. Algunos ejemplos incluyen piezas, productos, personas o documentos. Las entidades viajan de locación a locación, realizando actividades.
Llegadas: (Arrivals) Cuando una entidad aparece inicialmente en una locación en el modelo, se le llama llegada. Las llegadas pueden ocurrir de acuerdo al tiempo, o a alguna otra condición.
Proceso: (Processing) El proceso describe las operaciones que toman lugar cuando una entidad está en una locación, como la cantidad de tiempo que la entidad permanece ahí, los recursos que necesita para completar el proceso y cualquier otra cosa que sucede en la locación, incluyendo seleccionar el siguiente destino.
Recursos: (Resources) Un tipo de objeto que se utiliza por entidades o locaciones para realizar algun tipo de actividad, como un operario o un montacargas.
Los elementos de un sistema interactúan con otros subsistemas dando como resultado un sistema complejo.
Tratar con un sistema complejo en organizaciones significa tratar con una situación problemática todavía no administrable. Es decir: Se sabe que existe un problema, pero no se entiende ni se logra estructurarlo.
Un sistema complejo se caracteriza por la interdependencia de un número grande de elementos, una multiplicidad de percepciones y una nueva experiencia por ser vivida.
Ejemplo
Elabore un diagrama de flujo que describa el comportamiento del procedimiento dela reinscripción de la universidad
CONSTRUCCION DE MODELOS
Existen tres formas de modelos:
Icónico.- versión a escala del objeto real y con sus propiedades relevantes más o menos representadas.
Analógico.- modelo con apariencia distinta al original, pero con comportamiento representativo.
Analítico.- relaciones matemáticas o lógicas que representen leyes físicas que se cree gobiernan el comportamiento de la situación bajo investigación.
CONSTRUCCION DE MODELOS
Su utilidad puede tener los siguientes matices:
Ayuda para aclarar el pensamiento acerca de un área de interés.
Como una ilustración del concepto.
Como una ayuda para definir estructura y lógica
Como un pre requisito al diseño.
(Gp:) Ecuaciones algebraicas
(Gp:) Ecuaciones diferenciales
(Gp:) Relaciones estadísticas y probabilísticas
(Gp:) Simulación de eventos discretos
(Gp:) Estado estable
(Gp:) Dinámico
(Gp:) Determinista
(Gp:) No-determinista
(Gp:) V=IR
(Gp:) Max Z=5X1+2X2sa X1-X2£9 ¥Xj³0
(Gp:) Y=a+bX
(Gp:) M1
(Gp:) M2
(Gp:) K1
(Gp:) K2
(Gp:) D
(Gp:) Sistema
(Gp:) Experimentarcon elsistema
(Gp:) Experimentarcon un modelodel sistema
(Gp:) Modelofisico
(Gp:) Modelomatemático
(Gp:) Soluciónanalítica
(Gp:) SIMULACION
Simulación de Sistemas
Frecuentemente nos encontramos que sistemas y subsistemas del mundo real pueden ser descritos a través del enfoque de Líneas de Espera o Teoría de Colas
Población
Linea de espera
Servidor
Simulación de Sistemas
En teoría de colas hablamos de conceptos como:
Población
Cliente
Sistema
Linea de espera (cola, fila)
Servidor
Llegadas
Salidas
Oficina de Viajes
Clientes
Llamada en
espera
Llamada en
espera
Llamada en
espera
(Gp:) Llegadas
(Gp:) Evento de llegada
(Gp:) Servidor?ocupado
(Gp:) SI
(Gp:) NO
(Gp:) La unidad trata de
formar en la cola
(Gp:) Cola llena?
(Gp:) La unidad pasa a
formar a la cola
(Gp:) La unidad no
entra al sistema
(Gp:) SI
(Gp:) No
(Gp:) La unidad entra a servicio
Proceso de Entrada
(Gp:) Salidas
(Gp:) Otra unidad
Esperando?
(Gp:) No
(Gp:) Si
(Gp:) La unidad abandona
la cola
(Gp:) Poner servidoren ocio
(Gp:) El servidor atiende
a la unidad
(Gp:) La unidad sale
del sistema
Proceso de Salida
Ejercicios
Construya el diagrama de flujo para las llegadas y salidas del sistema de los siguientes casos:
La recepción de un hotel
Un taller de pintura de autos
Un banco de servicios financieros
una embotelladora de refrescos
Un centro de distribución
una fábrica de refrigeradores
ELEMENTOS DEL MODELO
Causas por las que un modelo de simulación no podría tener éxito
Tamaño insuficiente de la corrida: se debe cuidar que las variables de respuestas hayan alcanzado cierta estabilidad. Ejemplo: la tasa de producción de una línea de producción al inicio de la jornada.
Variable de respuesta mal definida: no permite tomar decisiones que tengan impacto en la operación del sistema. Ejemplo: políticas de producción y nivel de inventario de producto terminado.
Errores al establecer la relación entre las variables aleatorias
Errores al determinar el tipo de distribución asociado a las variables aleatorias del modelo.
Falta de análisis estadístico de los resultados
Uso incorrectos de la información. Se debe depurar y reorganizar los datos para su uso
Falta o exceso de detalle del modelo
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