Modelo Conceptual Operacional

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Capítulo 8 Modelo Conceptual Operacional
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Para Modelar se requiere

• 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.

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Paradigmas de Modelación

• 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

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Abstracción Elementos

• 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.

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Elementos Típicos

• 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

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Entidades

• 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.

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Entidades

• 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.

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Recursos

• 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

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Recursos Estaciones

• 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).

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Recursos Estaciones, ejemplos

• 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.

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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.)

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Recursos Estaciones, reglas de entrada

• 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.

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Recursos Estaciones, reglas de salida

• 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.

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Recursos Propósito General

• 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.

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Recursos Consumibles

• 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

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Desplazamiento/Traslados

• 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.)

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Recursos Manejo de Materiales

• 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)

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Desplazamiento/Traslados
NO se Utilizan Recursos para el Transporte
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Desplazamiento/Traslados
SE Utilizan Recursos para el Transporte
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Desplazamiento/Traslados
Cuando Ignorarlos...

• 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.

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Procesamiento

• 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

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Procesamiento
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Procesamiento
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Llegadas o Arribos

• 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

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Llegadas 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

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Disponibilidad del Recurso

• 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.

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Preparación/Set up

• 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.

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Detenciones y Reparaciones

• 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.

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Confiabilidad

• 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)

S Tiempos de Operación MTBF
Número de Fallas
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Mantenibilidad

• 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)

S Tiempos de
Recuperación MTTR
Número de Fallas
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Disponibilidad

• 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.

MTBF Disponibilidad
MTBF MTTR
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Tiempo entre Fallas

• 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).

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Tiempo de Reparación

• 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

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Lógica Especial
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Lógica Especial
Lógica de Programas
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.
Interface con Datos y Código Externos
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).