simulación de sistemas

5/17/2018 Simulación de Sistemas - slidepdf.com

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SIMULACIÓN DESISTEMASSíntesis, importancia de la Simulación y algunasaplicaciones en software AweSim - Visual Slam

El siguiente trabajo monográfico trata los temas más relevantes de laSimulación de Sistemas, SU IMPORTANCIA, CONCEPTOS Y algunas aplicacionesbásicas con programas especiales.

2010

Edward LAMAS CABREDOUniversidad “Alas Peruanas” Filial Piura

30/11/2010



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I. RESUMEN Definición: Simulación es el DESARROLLO DE UN MODELO lógico-

matemático de un sistema, de tal forma que se obtiene una imitación de laoperación de un proceso de la vida real o de un sistema a través del tiempo.Sea realizado a mano o en una computadora.

Ventajas: Una vez construido, el modelo puede ser modificado de manerarápida con el fin de analizar diferentes políticas o escenarios, generalmente esmás barato mejorar el sistema vía simulación que hacerlo directamente en elsistema real. En algunos casos, la simulación es el único medio para lograr unasolución.

Desventajas: Los modelos de simulación en una computadora son costosos yrequieren mucho tiempo para desarrollarse y validarse, el caso de simular unvuelo por computadora, se requiere gran cantidad de corridas computacionalespara encontrar "soluciones óptimas", lo cual repercute en altos costos. Es difícilaceptar los modelos de simulación.

Importancia: Dentro de la sociedad y del avance de las compañías mundialesque tienen muchos procesos y que no tienen una perceptiva clara de cómo es elproceso productivo, del tiempo, del recurso humano que se utiliza es importantela simulación de sistemas que dará una visión de las actividades y como sedesarrollan en el tiempo y en diferentes circunstancias.; además de este existesmuchas empresas que ofrecen servicios de simulación una de ellas esPowerWorld Corporation la cual brinda soluciones al análisis y a la operación delos sistemas.

Software de Simulación "Awesim": Un proyecto de simulación incluyerecolección de datos, construcción de modelos, ejecución de corridas,

generación de alternativas, análisis de resultados, presentación de resultados yrecomendaciones de implementación basadas en los resultados; Awesimprovee el soporte para todas estas actividades y explicare un ejemplo con estesoftware.



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II. INTRODUCCIÓN

La siguiente monografía trata los temas de la Simulación de Sistemas y sumodelado así como un ejemplo o aplicación de los procesos que se realizan en unempresa y que son muy importantes y de mucha relevancia en la toma dedecisiones por parte de los gerentes y además ayudan a evaluar y verificar lostiempos y el número de procesos adecuados.

Como ingeniero de sistemas me siento comprometido con este curso ya quenosotros tenemos que estar capacitados y debemos conocer a fondo si es quequeremos sobresalir entre los demás; aparte que es una técnica que brinda muchosfrutos dentro de las empresa tanto manufactureras pasando por financieras hastaaeronáuticas, etc.

Y con el fin de demostrar lo aprendido he realizado esta monografía dando unasíntesis de lo que es simulación de sistemas, su importancia y una pequeñaaplicación con software AweSim a través del lenguaje Slam.

Edward Lamas Cabredo



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III. CONTENIDO

1. DEFINICIÓN

Simulación es el DESARROLLO DE UN MODELO lógico-matemático de un

sistema, de tal forma que se obtiene una imitación de la operación de unproceso de la vida real o de un sistema a través del tiempo. Sea realizado amano o en una computadora, la simulación involucra la generación de una historiaartificial de un sistema; la observación de esta historia mediante laMANIPULACIÓN EXPERIMENTAL, nos ayuda a inferir las característicasoperacionales de tal sistema.

En la definición anterior se citan dos pasos básicos de una simulación:a) Desarrollo del modelob) Experimentación

El desarrollo del modelo incluye la construcción de ecuaciones lógicas

representativas del sistema y la preparación de un programa computacional. Unavez que se ha validado el modelo del sistema, la segunda fase de un estudio desimulación entra en escena, experimentar con el modelo para determinar cómoresponde el sistema a cambios en los niveles de algunas variables de entrada.

Los términos "sistema" y "modelo" también son importantes en la definicióndescrita. Un sistema es una colección de variables que interactúan entre sí dentrode ciertos límites para lograr un objetivo. El modelo por su parte es unarepresentación de los objetos del sistema y refleja de manera sencilla lasactividades en las cuales esos objetos se encuentran involucrados.

2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MODELOS DE SIMULACIÓN

Ventajas Una vez construido, el modelo puede ser modificado de manera rápida con el

fin de analizar diferentes políticas o escenarios. Generalmente es más barato mejorar el sistema vía simulación que hacerlo

directamente en el sistema real. Es mucho más sencillo comprender y visualizar los métodos de simulación que

los métodos puramente analíticos. Los métodos analíticos se desarrollan casi siempre, para sistemas

relativamente sencillos donde suele hacerse un gran número de suposiciones osimplificaciones, mientras que con los modelos de simulación es posible

analizar sistemas de mayor complejidad o con mayor detalle. En algunos casos, la simulación es el único medio para lograr una solución.

Desventajas Los modelos de simulación en una computadora son costosos y requieren

mucho tiempo para desarrollarse y validarse, el caso de simular un vuelo porcomputadora.

Se requiere gran cantidad de corridas computacionales para encontrar"soluciones óptimas", lo cual repercute en altos costos.

Es difícil aceptar los modelos de simulación. Los modelos de simulación no dan soluciones óptimas. La solución de un modelo de simulación puede dar al analista un falso sentido

de seguridad.



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3. IMPORTANCIA

Dentro de la sociedad y del avance de las compañías mundiales que tienenmuchos procesos y que no tienen una perceptiva clara de cómo es el procesoproductivo, del tiempo, del recurso humano que se utiliza es importante lasimulación de sistemas que dará una visión de las actividades y como sedesarrollan en el tiempo y en diferentes circunstancias.

No solo en empresas manufactureras sino en empresas financieras, de transporteaéreo, terrestre y marítimo, comercializadoras, etc. necesitan de la simulación porejemplo del tiempo que se demora la atención al público, el intercambio deinformación, de las transacciones y de casi todos los procesos que necesiten detiempo es realmente necesario simular estos problemas o circunstancias de la vidadiaria que afrontan las personas en todos los ámbitos como la del trabajador y ladel cliente y que de alguna manera aportaran soluciones optimas.

La implantación de sistemas computacionales de simulación otorga estas

soluciones que de ser aprovechadas al máximo y manteniendo siempre un cuidadoespecial brindara muchas ventajas como el ahorro de tiempo, y la optimización deprocesos productivos, etc.

Ahora en el mundo globalizado la importancia de una herramienta que ayude adescribir el comportamiento de procesos en general es de gran relevancia y demucha ayuda a las empresas inclusive se apertura carreras solamente para eldiseño de empresas; además de este existes muchas empresas que ofrecenservicios de simulación una de ellas es PowerWorld Corporation la cual brindasoluciones al análisis y a la operación de los sistemas.

4. INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS DE MODELADO Y SIMULACIÓN

La planeación e implementación de proyectos complejos en negocios, industrias ygobierno requieren de grandes inversiones, razón por la que es necesario realizarestudios preliminares para asegurar su conveniencia de acuerdo a su eficiencia,tamaño y ejecución económica.

CARACTERÍSTICAS DESEABLES DE UN MODELO DE SIMULACIÓN Que sea completo Adaptabilidad Credibilidad Simplicidad (menor número de parámetros y variables) Factible tanto en información como en recursos Económico (el costo máximo del modelo debe ser el mínimo beneficio que

se obtiene)

PELIGROS Y PROBLEMAS EN SIMULACIÓN Definir los límites y nivel de detalles del sistema. Subestimar el tiempo y costos involucrados en el proceso de modelación. Fallar en la selección del más simple y económico de los modelos para el fin

establecido. Ausencia o pérdida de metodología estadística. Considerar como aproximados algunos atributos de un sistema que no existe. Entendimiento superficial del sistema a ser modelado. Poca destreza para comunicarse con administradores y staff que financiarán el

proyecto.



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ÁREAS DE APLICACIÓN DE SIMULACIÓN Sistema de colas. Sistema de inventarios Proyecto de inversión.

Sistemas económicos Estados financieros. Problemas industriales. Problemas económicos Problemas conductuales y sociales Sistemas biomédicos Sistemas Justo a tiempo Sistemas de Logística

5. PROCESO DE DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN

1. Definición del sistema. Cada estudio debe comenzar con una descripcióndel problema o del sistema a través de un analista.

2. Análisis del sistema. Deben describirse las interacciones lógicas entre lasvariables de decisión, de tal suerte que se optimice la medida deefectividad en función de las variables no controlables, sin olvidar lasrestricciones del sistema. Con el fin de analizar un sistema, esindispensable definir algunos términos.

3. Formulación del modelo. Consiste en generar un código lógico-matemático que defina en forma exacta las interacciones entre lasvariables; debe ser una definición sencilla pero completa del sistema.

4. Selección del lenguaje. De la selección del lenguaje dependerá el tiempode desarrollo del modelo de simulación, es importante utilizar el lenguaje

que mejor se adecué a las necesidades de simulación que se requieran.5. Codificación del modelo. Consiste en generar las instrucciones o códigocomputacional necesario para lograr que el modelo pueda ser ejecutado enalgún tipo de computadora. La duración de este proceso está directamenterelacionada con la selección del lenguaje.

6. Validación del modelo. Es el proceso que tiene como objetivo determinarla habilidad que tiene un modelo para representar la realidad. La validaciónse lleva a cabo mediante la comparación estadística entre los resultadosdel modelo y los resultados reales.

7. Experimentación. En este paso se determinan las diversas alternativasque pueden ser evaluadas, seleccionando las variables de entrada y susdiferentes niveles con la finalidad de optimizar las variables de respuesta

del sistema real.8. Implantación. Una vez seleccionada la mejor alternativa, es importantellevarla a la práctica; en muchas ocasiones este último paso es el másdifícil ya que se tiene que convencer a la alta dirección y al personal de lasventajas de esta puesta en marcha.

9. Monitoreo y control. No hay que olvidar que los sistemas son dinámicos ycon el transcurso del tiempo es necesario modificar el modelo desimulación, ante los nuevos cambios del sistema real, con el fin de llevar acabo actualizaciones periódicas que permitan que el modelo siga siendouna representación del sistema.



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6. SOFTWARE DE SIMULACIÓN "AWESIM"

Un proyecto de simulación incluye recolección de datos, construcción de modelos,ejecución de corridas, generación de alternativas, análisis de resultados,presentación de resultados y recomendaciones de implementación basadas en losresultados. Awesim provee el soporte para todas estas actividades y es laherramienta que se ha usado en mi presente ciclo académico y que cumple conmis expectativas como alumno. Awesim está implementado para ser usado con elMicrosoft WINDOWS e incorpora el lenguaje VISUAL SLAM para la construcciónde modelos.

Nodos y comandos básicos de VISUAL SLAM.Nodos básicos Comandos Básicos

ACCUMULATE ACTIVITY ASSIGN AWAIT BATCH CLOSE COLCT CREATE DETECT EVENT FREE BLOQUE GATE GOON OPEN PREEMPT QUEUE BLOQUE RESOURCE TERMINATE UNBATCH

EQUIVALENCEFINGENNAME

INITIALIZEINTLCMONTROPTIONNETWORKPRIORITYRECORDSEEDSSEVNTSIMULATETIMSTVAR

Problemas Básicos:Problema 01: Sistema de 04 puntos de Atención (Servidores)Se tiene un sistema que posee 4 puntos de atención (4 servidores), donde existeuna cola ante cada servidor con una capacidad máxima de espera de 3 por cola.El tiempo entre llegadas de clientes a los puntos de atención es RNORM(2,1)minutos, donde cada cliente elige la cola más corta al momento de su llegada. Losservidores son idénticos y demoran EXPON(6) minutos en atender un cliente. Silas colas ante los servidores están todas llenas, los clientes son desviados haciauna cola especial, en la cual existen 2 servidores (un experto y un aprendiz), elexperto demora 3.5 minutos por cliente y el aprendiz demora 8 minutos porcliente. En dicha cola prefieren al experto. Simule el sistema para atender a 500clientes, y obtenga estadísticas sobre el tiempo promedio de los clientes en elsistema.

La solución a este problema a través del programa AweSim es la siguiente: Se trata de un problema de colas que se dividen en 4 servidores homogéneos

y debemos evaluar el tiempo que se demora en realizar una operación unconjunto de clientes en este caso 500.

Utilizaremos los nodos CREATE, SELECT, ACTIVITY, QUEVE, COLCT yTERMINATE no necesariamente en ese orden.



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Proceso 01: Programando NETWORKS: (Fig. 01)1. Comenzamos programando el nodo CREATE colocamos en tiempo entre

llegadas distribución Normal de entre 2 a 1 minutos y grabamos el tiempo conATRIB[1].

2. Luego utilizamos el nodo SELECT para seleccionar la cola y elegimos comoparámetro que el cliente se dirija a la cola más corta a través de SMALLESTSIZE pero con una condición si está lleno se va a una cola especial que luegola programaremos.

3. Programamos los servidores con el nodo QUEVE que significa COLA con unacapacidad de 3 clientes por cola seguidamente programamos el tiempo deservicio en el nodo ACTIVITY y allí colocamos el tiempo que se demoran quees distribución Exponencial de 6 minutos para todos los servidores.

4. Al final empleamos el nodo COLCT para las estadísticas del tiempo evaluandodesde que iniciamos la simulación y que empezamos a grabar el tiempo y esolo hacemos con TNOW- ATRIB[1], utilizando un COLCT para cada servidor ypor último todos los COLCT los dirigimos por medio de ACTIVITY que tambiénsirven para unir al nodo final que es TERMINATE.

5. Todavía no hemos acabado tenemos que programar la COLA ESPECIAL estatambién utilizaría el nodo QUEVE pero su capacidad es ilimitada (INF) yseleccionamos a través del nodo SELECT a que servidor elegiremos alaprendiz o al experto, como prefieren al experto colocamos como parámetrode selección en orden (ORDER) y elegirá al Experto primero; pasamos aprogramar el tiempo de los servidores haciendo uso del nodo ACTIVITY paracada uno, para el EXPERTO colocamos en duración 3.5 minutos y para elaprendiz la duración es de 8 minutos y finalizamos con las estadísticas con elnodo COLCT y con el mismo tiempo TNOW- ATRIB[1] y esto lo llevamos alnodo TERMINATE.

Proceso 02: Programando CONTROL: (Fig. 02)

1. En GEN CONTROL colocamos nuestro nombre, el nombre del proyecto, lafecha y el número de corridas que en este caso es 1.2. Luego en LIMITS verificamos los límites globales y los atributos en este caso

tenemos un atributo.3. Y terminamos.

Estadísticas:El tiempo total de la Simulación fue de 736.632892Las estadísticas de los COLCT fue de:Etiqueta Valor

Medio DesviaciónEstándar

Número deObservaciones

Valormáximo

Valormínimo

ATENCION_S1 20.480 12.076 116 1.303 77.705

ATENCION_S2 20.288 11.242 110 0.383 43.463ATENCION_S3 20.592 15.314 105 0.018 66.049ATENCION_S4 17.209 11.356 114 0.420 46.660ATENCION_EXPER 4.975 2.107 55 3.500 11.471

Las estadísticas de QUEVE (Colas) fue de:Númeroarchivo

Etiqueta DuraciónMedia

DesviaciónEstándar

Longitudmáxima

Duraciónactual

Promediode tiempode espera

1 SERVIDOR1 2.234 0.932 3 0 14.1842 SERVIDOR2 2.061 1.054 3 0 13.8043 SERVIDOR3 1.974 1.071 3 0 13.852

4 SERVIDOR4 1.715 1.078 3 0 11.0845 COLA_ES 0.025 0.184 3 0 0.330



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Fig. 01 Programación de Nodos en AweSim (Diagrama)

Fig. 02: Programación del CONTROL en AweSim



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IV. CONCLUSIONES

La Simulación es el desarrollo de un modelo de un sistema obteniendo unaimitación de la operación de un proceso de la vida real a través del tiempo, sepuede trabajar a través de una computadora con sistemas computacionales yse debe realizar experimentos continuos para lograr mejores resultados.

La simulación posee ventajas y desventajas; la ventaja es que siempre tendráuna visión de un proceso y la desventaja es que no siempre esa visión puedeser la correcta.

Es importante en las sociedades y en las grandes empresas y algunasprincipales utilidades son: mejora del proceso productivo, ahorro de tiempo ydinero.

Comprende muchas áreas de aplicación como son: Sistema de colas, Sistemade inventarios, Proyecto de inversión, Sistemas económicos, Estados

financieros, Sistemas de Logística, etc.

A través de distintos programas podemos simular el comportamiento deprocesos y así contribuir por ejemplo con la empresa.

El programa AweSim y cuyo lenguaje de programación es Slam es muy buenopara modelar estos sistemas.



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V. BIBLIOGRAFÍA

SIMULACIÓN Y ANÁLISIS DE MODELOS ESTOCÁSTICOSAzarang M., Garcia E. - Mc. Graw Hill. México

APUNTES DE SIMULACIÓN VISUAL SLAM - AWESIMRaúl Zuñiga Arriaza – 2002



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VI. INDICE

CARATULA………………………………………………… ...………………………….(01)

I. RESUMEN………………………………………………………………………… ....(02)

II. INTRODUCCION………………………………………………………………… .....(03)

III.CONTENIDO……………………………………………………………………… .…(04)

1. DEFINICIÓN…………………………………………………………………..…(04) 2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MODELOS DE SIMULACIÓN….(04)3. IMPORTANCIA………………………………………………………….………(05)4. INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS DE MODELADO Y SIMULACIÓN…(05)5. PROCESO DE DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN…….(06)6. SOFTWARE DE SIMULACIÓN "AWESIM"………………………………….(07)

IV.CONCLUSIONES………………………………………………………………….…(10)

V. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….(11)

simulación de sistemas

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