SIMULACINDE PROCESOS PRODUCTIVOS

M. EN I. ELOY DIMAS CELESTINOSIMULACINDE PROCESOS PRODUCTIVOS

El desarrollo de nuevas tecnologas en el rea de la computacin ha trado innovaciones igualmente importantes en los terrenos de toma de decisiones y el diseo de procesos y productos. En este sentido una de las tcnicas se mayor impacto es la simulacin.

La simulacin se refiere a un gran conjunto de mtodos y aplicaciones que buscan imitar el comportamiento de sistemas reales, generalmente en una computadora con un software apropiado.

La simulacin es un trmino muy general dado que se utiliza en muchos campos, industrias y aplicaciones, por lo mismo, en la actualidad se cuenta con una gran cantidad de software de simulacin en temas muy diversos.Simulacin

Por ejemplo: Determinar la mejor localizacin de una nueva plantaDisear un nuevo sistema de trabajoLa programacin requerida de algn sistema automtico.Analizar una planta de manufactura con mquinas, personas, mtodos de transporte, bandas transportadoras y espacio de almacenamientoUn banco con diferentes tipos de clientes, servidores e instalaciones como ventanillas de cajeros, cajeros automticos, etc.Introduccin

Un aeropuerto con pasajeros que facturan, que pasan por seguridad y que van a la puerta de embarque y embarcan; vuelos de salida que compiten por los remolcadores de empuje y de retorno, pistas de aterrizaje.Una red de distribucin de plantas, almacenes y enlaces de transporte.Un supermercado con control de inventarios, cajas y servicio al cliente.Etc.

Qu es manufactura?Es la transformacin de materias primas en productos terminados o semi-terminados.

La manufactura en su dinmica est conformada por un conjunto de operaciones que conforman un proceso total y que en ocasiones se asocia con sistema de produccin.

Todo proceso se debe administrar y se entiende por administracin: como la encargada de la planificacin, organizacin, direccin y control de los recursos (humanos, financieros, materiales, tecnolgicos, del conocimiento, etc.) de una organizacin con el fin de obtener el mayor beneficio posible.

INTRODUCCINSimulacin: disear un modelo matemtico o lgico a partir de un sistema real y experimentar sobre dicho modelo para describir, explicar y predecir el comportamiento del sistema real

Simulacin: Evaluar un modelo numricamente en un periodo de tiempo de inters a travs de una computadora, durante este periodo se recolectan datos para estimar las caractersticas verdaderas del sistema.Conceptos bsicosImitar un sistema real mediante ordenador No aspira a encontrar una solucin analtica No est enfocado a obtener resultados exactos Permite estudiar modelos reales complejos

Sistema real = Componentes + Estructura + Entorno Fabricacin: programacin, control de inventarios Servicios al pblico: bancos, oficina de correos,... Logstica y distribucin Servicios de salud: urgencias, quirrgico Sistemas de ordenadores Telecomunicaciones Operaciones militares Proteccin civil: planes de emergencias, juicios,...Qu hace la simulacin?

Sistemas realesEstudiar su comportamiento Medir su calidad, mejorarlo o controlarlo Disearlo (si no existe)Objetivo1. Modelos discretos/continuos

2. modelos probabilistcos /deterministicos

3. Modelos estticos /dinmicosModelos No se puede o debe interrumpir el sistema realNo es costeable experimentar con el sistema realEs imposible cuando el sistema todava no existeEl sistema es demasiado completo para usar una solucin analtica

RAZONES DE LA SIMULACINVentajas de la simulacinMuchos sistemas reales no pueden ser descritos por modelos matemticos. La simulacin es el nico medio de anlisis en estos casos.Varios sistemas se comparan usando simulacin para elegir el mejorSimulacin 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 simulacin. Este modelo usualmente toma su forma a partir de un conjunto de postulados sobre la operacin del sistema real.Otras generalidades

Amplia visin del efecto producido por cambios en el sistema de manufactura, ya sea que exista o no.Gran capacidad de crear modelos realistasBeneficios potenciales:Incrementar produccin, reducir inventariosIncrementar utilizacin de mquinas y trabajadores, reducir requerimientos de capitalBeneficios de la simulacin

SITUACIN En un momento determinado un contenedor tiene 100 litros de cierto componente. El contenido es vertido a una velocidad de 1 litro por minuto.

PROPSITODeseamos saber cuanto tiempo toma que el contenedor se vace.

EjemploFormas de solucionarloCLCULO:Si la velocidad de vaciado es de 1 litro por minuto y la capacidad del contenedor es de 100 litros, el vaciado tomar 100 minutos.

MEDICINAsumiendo que no sabemos como calcular, y simplemente tomamos el tiempo con un reloj. El vaciado se terminar cuando el reloj marque 100 minutos.

SIMULACINSi no tenemos un contenedor, podemos decidir poner 100 gramos de azcar en una pequea caja y entonces hacer un agujero en la caja de tal forma que un gramo de azcar salga por minuto. Medimos el tiempo que toma a la caja quedarse vaca y concluimos que ese mismo tiempo es probablemente el tiempo de vaciado del contenedor.

SistemaModelo

ConceptoLa simulacin proporciona un modelo virtual en el que se puede experimentarSimulacin vs Modelos AnalticosLa simulacin no es la nica forma de estudiar un sistema; otra posibilidad es construir un modelo analtico.Modelo analticoMx Z = 3* unidades producidas 2* tiempo de ocio de operadores

Sujeto a: 2 Nmero de operadores 8 10 velocidad de la banda 100 5 Tamao del lote 20 Solucin OptimaInconveniencia de los modelos analticos Dificultad de encontrar el modelo de ecuaciones que representen al sistema realDificultad para resolver el modelo

Modelo de simulacinXoModelo deSimulacinYoDatos deentradaProceso . . . . .ResultadosInconvenientes de un modelo de simulacinXoModelo deSimulacinY ptimaDatos deentradaProceso . . .XnYnPuede un problema ser solucionado analticamente?Se desea una solucin analtica?Solucionar analticamenteEs posible la experimentacin?Es deseable?Experimentar en la realidadSIMULACINNoSiSiSiSiNoNoNo Cmo decidir cual es mas conveniente?Etapas para realizar un estudio de simulacin Definicin del sistema Formulacin del modelo Coleccin de datos Implementacin del modelo en la computadora Validacin Experimentacin Interpretacin DocumentacinLas cuatro Ss de la simulacin System Simulation Statistics SoftwareLa simulacin es conveniente cuando: Se requiere analizar cambios en la informacin y su efecto Se desea experimentar con diferentes diseos o polticas Se desea verificar soluciones analticas Un modelo analtico es imposible o difcil 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 analtico resulta imposible o inconveniente.

Aplicaciones de manufactura

Ingeniera industrialManufactura esbelta (Lean Manufacturing)Evaluacin de Inversin en equipoReduccin de inventario en procesoPlaneacin de mantenimientoManejo de materialesDistribucin de plantaJusto a tiempoPlaneacin de capacidadProgramacin de centros de trabajoBalanceo de lneasEvaluar cambios de tecnologa

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 inters en un sistema. Un atributo es una propiedad de una entidad. La actividad se realiza en un periodo de tiempo. Un evento est definido como la ocurrencia instantanea que puede cambiar el estado del sistema. A su vez el estado del sistema puede definirse por la coleccin de variables necesarias para describir el sistema a cualquier tiempo, relativas al objeto de estudio.

Sistema y sus componentes Ejemplos:SistemasEntidadesAtributosActividadEnventosVariablesde estadoBancoClientesCuenta de chequesHacer depsitosLlegada, salida# de cajeros ociososProduccinMquinasVelocidad, capacidadSoldado, estampadoFallasEstatus de la mqinaComunicacinMensajesTamao, destinoTransmisinLlegada al destino# de mensajes esperandoInvetario AlmacnCapacidadAlmacenarDemandaInventario devueltoEn 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 QU HACEN LAS COSAS.Locaciones: (Locations) Las locaciones representan lugares fsicos fijos en el sistema donde ocurren las cosas. Las locaciones pueden ser objetos como mquinas, fila de espera, banda de transporte , un escritorio o una estacin de trabajo.Entidades: (Entities) Cosas que se mueven a travs del modelo se llaman entidades. Algunos ejemplos incluyen piezas, productos, personas o documentos. Las entidades viajan de locacin a locacin, realizando actividades.Llegadas: (Arrivals) Cuando una entidad aparece inicialmente en una locacin en el modelo, se le llama llegada. Las llegadas pueden ocurrir de acuerdo al tiempo, o a alguna otra condicin.Proceso: (Processing) El proceso describe las operaciones que toman lugar cuando una entidad est en una locacin, como la cantidad de tiempo que la entidad permanece ah, los recursos que necesita para completar el proceso y cualquier otra cosa que sucede en la locacin, 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 interactuan con otros subsistemas dando como resultado un sistema complejo.

Tratar con un sistema complejo en organizaciones significa tratar con una situacin problemtica todava 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 nmero grande de elementos, una multiplicidad de percepciones y una nueva experiencia por ser vivida.