unidad iv redes visual slam y awesim - gustavo leonuat.gustavoleon.com.mx/ssu4 - visual slam y redes...

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TAMAULIPAS UNIDAD ACADÉMICA MULTIDISCIPLINARIA REYNOSA-RODHE

SIMULACIÓN DE SISTEMAS: Un enfoque práctico

Pag 1-1 Gustavo León 2013

UNIDAD

IV

REDES VISUAL SLAM® Y AWESIM®

4.1 Visual SLAM II

Visual SLAM (Simulation Language for Alternative Modeling) es un lenguaje

gráfico orientado a la simulación de Sistemas y Procesos. SLAM fue desarrollado en 1979 por Dennis Pedge y Alan Pritsker y fue distribuido por Pritsker Corporation. La parte de SLAM que se orienta a los procesos emplea una estructura reticular compuesta por símbolos de nodos y ramas tales como colas, servidores y puntos de decisión. Modelado significa incorporar esos símbolos a un modelo de red que representa el sistema y en donde diversas entidades pasan a través de la red. SLAM contiene un procesador que convierte la representación visual del sistema a un conjunto de instrucciones.

El Visual SLAM II requiere de un programa modelador que construya una red que represente el sistema/proceso (problema), que haga una compilación y finalmente lo ejecute. Una vez que la ejecución ha sido completada con éxito, SLAM II produces algunas formas de salida.

4.1.1 Componentes del SLAM II

Existen tres componentes básicos de las redes SLAMII, estos componentes son

Entidades, Nodos y Arcos.

4.1.1.1 Entidades

Las entidades son las unidades que van a ser transformadas en el tiempo. Las

entidades no son parte de la red pero se mueven a través de ella. Todas las entidades que fluyen a través de la red, necesitan ser idénticas.

4.1.1.1.1 Atributos Para determinar la función específica de una entidad y diferenciarla de otra, y de

esta forma permitir al modelador el registro de datos, SLAM II provee a cada entidad un conjunto de atributos (ATRIB’s). Los ATRIB’s son localidades de almacenamiento de variables que van anexas a cada entidad y en las cuales el modelador puede almacenar y llamar datos.




4.1.1.2 Nodos

Son funciones de red que cambian el estado del sistema. Las redes son

construidas de algunas diferentes clases de nodo. Cada tipo de nodo ejecuta una función única. Algunas de estas funciones incluyen.

Creación de nuevas entidades.

Proveer un espacio virtual (cola) en donde las entidades puedan esperar.

Anexar recursos a las entidades o anexar entidades a otras.

Modificar variables de simulación

Capturar estadísticas

4.1.1.3 Arcos

Son elementos de red que controlan la ruta y el servicio de las entidades. Nodos

que son conectados a otros también llamados actividades, las cuales pueden utilizarse para realizar muchas funciones entre las que se incluyen:

Dirigir una entidad de un nodo a otro.

Rutear una entidad a diferentes nodos basados en alguna condición.

Retrasar el avance de una entidad a través de la red.

4.2 Awesim

Awesim es un Programa de Computadora denominado “Sistema de Simulación

Integrada” el cual fue desarrollado por A. Alan B. Pritsker y Jean J. O’Reilly. Awesim usa las capacidades desarrolladas por el lenguaje de Simulación SLAM y

las transporta a un entorno visual más amigable. Aún cuando el uso del programa no requiere de conocimientos de programación, Awewsim tiene la habilidad de integrar código en Visual Basic, C y C++.

A la fecha según información de Mr. Alan Pritsker el proyecto ha sido cerrado y la compañía que lo desarrolló fue absorbida por otra que decidió no aplicar más recursos a la simulación, por lo que el soporte al mismo ha sido descontinuado.

Sin embargo la última versión 3.0 es ampliamente usada, principalmente en medios de docencia, debido a un sinnúmero de características que lo hacen todavía muy competitivo incluyendo el hecho de que su uso legal no requiere de una licencia para su instalación. Cabe aclarar que el software no es compatible con Windows Vista.

Aún cuando lo habitual es la introducción del Visual SLAM para generar las redes de simulación y una vez dominadas estas, utilizar alguna herramienta de cómputo para su ejecución, me parece que el manejo simultáneo del lenguaje gráfico y el entorno de programación de manera simultánea, es adecuado y despierta un mayor interés en el estudiante.

Awesim proporciona una herramienta interactiva al lenguaje visual de las redes SLAM II, que permite al usuario crear redes y subredes que pueden ser utilizadas en diferentes proyectos a través de la creación de escenarios bajo los cuales se logran crear simulaciones de manera ágil y sencilla. Aquí se muestra un diagrama de bloques de la interacción de Awesim y sus componentes con Visual SLAM.




4.2.1 Estructura Awesim

Hay cuatro elementos principales que componen la estructura de Awesim y que los podemos visualizar en el diagrama de bloques aquí mostrado.

Cada uno de estos elementos interactúan dentro de un entorno creado en el programa y que es denominado Proyecto.




4.2.1.1 Red

La red contiene de manera gráfica el flujo del proceso, utilizando la simbología estándar SLAM conteniendo nodos y arcos que describen de manera visual la interconexión de los elementos que representan el comportamiento del sistema. La red describe el proceso ó sistema bajo estudio.

4.2.1.2 Controles

Los controles determinan los límites bajo los cuales la simulación se ejecutará y especifica diverso parámetros como tiempo de duración, cuántas entidades serán permitidas en el modelo a la vez y qué reportes van a ser generados.

4.2.1.3 Escenarios

Un escenario representa un conjunto de controles y al menos una red

4.2.1.4 Proyecto

Un Proyecto en Awesim contiene todos los elementos necesarios para ejecutar una simulación y en cualquiera de los casos contiene todos los escenarios, por lo que necesariamente para construir un modelo nuevo se tiene que empezar por declarar el proyecto.

4.3 Construcción de una Red Visual Una red simple puede quedar representada de la manera como veremos a

continuación:




Utilizaremos directamente el constructor de redes Awesim para familiarizarnos con el uso del simulador. Abrir Awesim V3.0 y en el menú de “Project”, seleccionar “New” en la ventana de diálogo teclear ENSAYO1

Y hace “click” en “NEW” Activar el constructor de Redes SLAM II (Network Builder), Haciendo click en

y se abrirá la siguiente caja de diálogo en donde haremos click en New




Lo cual nos abrirá el constructor de RED (Network Builder)

4.3.1 Nodo CREATE Regresando al ejemplo del banco, ahora nos concentraremos en la llegada de clientes al sistema, vemos como las entidades (clientes) son insertadas a la red. Visual SLAM utiliza el nodo CREATE (crear) para insertar entidades el símbolo y los parámetros utilizados se muestran abajo.




4.3.1.1 Ejercicio 1 con Nodo CREATE Crear entidades que inicien en el tiempo 0 y cada 10 unidades de tiempo posteriormente. Poner una marca de tiempo dentro del atributo 2 de la entidad. Toma todas las ramas (branches) saliendo del nodo CREATE

Valores default para MC = ∞ y M = ∞

4.3.1.2 Ejercicio 2 con Nodo CREATE Crear 50 entidades iniciando en el tiempo 100.0. El tiempo entre creaciones debe ser 30. Tome al menos 2 ramas saliendo del nodo. El valor default para MA es no almacenar los valores de las entidades creadas

4.3.1.3 Ejercicio 3 con Nodo CREATE Crear 1 entidad en el tiempo 75 que lleve todas las ramas(branches) que salgan del

nodo. Los valores default son no marcar atributos, TBC = ∞ y M = ∞




4.3.1.4 Ejercicio 4 con Nodo CREATE

Crear entidades que respondan a un modelo de arribo de Poisson, es decir un tiempo exponencial con una media de tiempo de 10. Tomar todos los valores default con excepción del tiempo entre creaciones.

4.3.1.5 Ejercicio 5 con Nodo CREATE

Crear entidades basadas en una función de usuario 1

4.3.2 Nodo QUEUE

En la secuencia de la red ahora necesitamos un lugar en donde se puedan almacenar la entidades, esto se puede lograr a partir de un nodo QUEUE y cuya estructura y configuración se muestra abajo.




4.3.2.1 Ejercicio 1 con Nodo QUEUE

Introducir un nodo QUEUE etiquetado como Inicio , 0 entidades en el inicio, de capacidad infinita.


Introducir un nodo QUEUE con 0 entidades al inicio, con capacidad de 4 entidades y que tenga una desviación (BALK) ruteada al nodo COLA2, cuya información será almacenada en el archivo# 1


Introducir un nodo QUEUE con 2 unidades al inicio, con capacidad de 10, haciendo uso del número de archivo 3 y que el nodo realice una función de bloqueo BLOCK


Introducir un nodo QUEUE sin unidades de inicio, de capacidad infinita y que utilice la función ASSERT para definir que la variable LTRIB[2] puede utilizar números de archivo del 3 al 5. El formato de la función ASSERT es ASSERT(VAR,LOW,HIGH) en donde LOW y HIGH son los limites inferior y superior de los números de archivo a utilizar por VAR




4.3.3 Nodo SELECT Cuando existen más de una actividad de servicio después de un nodo QUEUE, y las actividades no son idénticas, entonces tiene que efectuarse una selección. Esto se logra a través del nodo SELECT

4.3.3.1 Ejercicio 1 con Nodo SELECT

Introducir un nodo QUEUE con una entidad de inicio, de capacidad 2, con número de archivo 3. Crear un nodo SELECT (la encontrará en el tab de opciones marcado como “Nodes 2”) con etiqueta TYP1 con regla de selección de queue, ORDER y regla de selección de servidor ORDER también. Después de esto active con un click la opción CONNECT y haciendo click en QUE1 y TYP1 haga la conexión el diagrama debe verse como se muestra abajo

4.3.4 Nodo TERMINATE Este nodo se utiliza para destruir o borrar entidades de la red. El nodo funciona con un contador que al llegar al límite, elimina la entidad.

4.3.4.1 Ejercicio 1 con Nodo TERMINATE

Introducir un nodo TERMINATE etiquetado como FINAL que se ejecute cuando hayan llegado 50 entidades




4.3.5 Nodo ASSIGN Asigna valores a los atributos de una entidad.

4.3.5.1 Ejercicio 1 con Nodo ASSIGN

Introducir un nodo ASSIGN con etiqueta ASIGNA1 en el que se modifiquen los atributos de las entidades atravesando el nodo de la manera siguiente ATRIB[2]= 7.0, ATRIB[3]=ATRIB[3]/XX[2], XX[1]= RNORM(4,2)

4.3.6 Actividades ACTIVITY Branches o ramas son utilizadas para modelar actividades. Solamente en las ramas se pueden especificar retrasaos de tiempos de las entidades que fluyen a través de la red. Las actividades que salen de nodos QUEUE o SELECT son referidos como actividades de servicio.




Las actividades pueden ser especificadas en duración a través de un valor directo o una función.

4.4 Ejemplos básicos de redes SLAM

4.4.1 Banco con dos cajas atendiendo

Desarrollar un modelo de red considerando una situación que involucre el proceso

de los clientes que llegan a un Banco (mencionado al principio) con una distribución exponencial de media 10, comenzando en una unidad de tiempo equivalente a 5. El número de clientes de inicio es de 2 con una capacidad máxima de 10. Dos cajas están atendiendo la única línea de espera, con una distribución uniforme de entre 6 y 12 unidades. Terminar el proceso cuando se hayan arribado 100 entidades al final. Abajo se muestran los pasos que siguen de manera gráfica

4.4.1.1 Creación de nodo CREATE de Llegada

4.4.1.2 Creación de nodo QUEUE de Cola




4.4.1.3 Conexión de del nodo de Llegada y el nodo de Cola

Hacer “click” en el ícono → de ACTIVITY y hacer “click” primero en el nodo de Llegada y luego en el nodo Cola hasta que la red se vea como a continuación:

4.4.1.4 Creación de nodo TERMINATE de Final

4.4.1.5 Creación de nodo de actividad




4.4.2 Caso de dos líneas con un servidor

Considerar la situación que involucre dos tipos de trabajo procesándose en el mismo

servidor. Los tipos de trabajo se asume que llegan a una sola línea antes de arribar al servidor. Una de las entidades está programada para llegar cada 8 unidades de tiempo y sólo 100 van a ser creadas. Estas entidades van a tener un tiempo estimado de servicio que es un muestreo de una distribución exponencial con un tiempo medio de 7. Este tiempo de servicio es asignado al atributo 1 en un nodo ASSIGN. Para el otro tipo de entidad el tiempo entre llegadas es de 12 unidades de tiempo y son creadas 50 de estas entidades. El tiempo de servicio estimado para cada una de estas entidades es exponencialmente distribuida con una media de 10. Ambos tipos de entidades son ruteadas a un nodo QUEUE cuya etiqueta es QOFS. Las entidades en QOFS esperan en el archivo uno y se les asignará un rango mediante el comando PRIORITY que se verá un poco m’as adelante. El servidor es modelado como una actividad 1 en donde el tiempo de servicio es especificado como atributo 1 más una muestra de una distribución normal

4.4.3 Casos incluyendo bloqueos y desvíos

Considerar el caso de una compañía con un taller de mantenimiento que involucra

dos operaciones en serie. Cuando una máquina requiere mantenimiento y cuatro




máquinas están esperando la operación 1, las operaciones de mantenimiento son subcontratadas a un proveedor externo.

4.5 Modelación de un Problema en Awesim

Como el enfoque de este escrito está

orientado al aprendizaje práctico, lo encausaremos a través de ejercicios con el simulador.

Supongamos que tenemos el sistema de un Banco en donde llegan los clientes a una línea de espera en espera de ser atendidos en una caja.

Observemos el flujo típico del mencionado proceso en la figura de abajo y que podemos listar:

1. Llegada de Clientes 2. Clientes en espera de ser atendidos 3. Clientes en caja siendo atendidos 4. Cliente saliendo del proceso.




En este caso podemos identificar los clientes como entidades, el cajero como recurso que va a ser modelado como servidor y la fila de clientes será configurada como cola (Queue). El cliente saliendo nos denota el fin del proceso.

Desarrollar un modelo clásico M/M/2:

Los clientes llegan en intervalos de tiempo exponenciales (=10). 50% van a la cola1 y el resto va a la cola2 2 clientes pueden ser atendidos a la vez El tiempo de Servicio es exponencial para todos los servidores de

este sistema (=15). Abrir el Awesim versión 3.0 para estudiante

4.5.1 Creación del Proyecto

Crear un nuevo proyecto llamado PROY1 - Hacer click en el menú Project y seleccionar “New Ctl+N” y en la caja de diálogo como la que se muestra abajo introducir el nombre en este caso PROY1

4.5.2 Declaración del Escenario

Declarar el escenario en la opción de menú Scenario y seleccionar “New Ctl+N” y en la caja de diálogo como la que se muestra abajo introducir el nombre en este caso ESCE1




4.5.3 Descripción del Proyecto Teclear una breve descripción del proyecto en la caja “Description” como por Ejemplo Proyecto #1

La red, que de acuerdo al enunciado del problema, queremos crear es la siguiente:

4.5.4 Constructor de Redes SLAM Activar el constructor de Redes SLAM II (Network Builder), Haciendo click en

el botón y se abrirá la siguiente caja de diálogo mostrada a la derecha en donde haremos click en New.




Posterior a esto y de manera inmediata se abrirá la ventana mostrada abajo y estaremos listos para agregar los elementos de red arriba descritos con sus parámetros correspondientes. Se muestra gráficamente el desarrollo de la construcción de la red en las páginas siguientes.




Guardar como NPROY1 Con File Save as Ahora activamos el constructor de controles haciendo “click” en el botón “Controls” y click en NEW obtendremos una ventana como la siguiente:




Hacer doble click, y al abrirse la siguiente ventana introducir los datos como se muestra

y hacer “click” en OK Hacer ahora doble “click” en LIMITS y al abrirse la siguiente ventana no introducir ningún dato como se muestra

y hacer “click” en OK




Hacer ahora doble “click” en NET y dejarlo seleccionado en READ como se muestra

y hacer “click” en OK En este punto el constructor se debe ver así

Hacer “click” en Edit → Insert, cuando aparezca la ventana como muestra abajo seleccione la opción INITIALIZE y hacer “click” en OK




Introduzca los datos como se muestra a continuación

Hacer “click” en OK

Dar “Save As” como

Regresando al menu de Networks, seleccionar NProy1 haciendo “click” en el boton < hasta que aperezca en el campo de “Selected Networks”




Seleccione EJE1 y haga “click” en Set Current

Su pantalla de Awesim se verá como a continuación:




Hacer “Click” en el símbolo ► (ó en el Menú Simulate → Run) y aparecerá la ventana siguiente




Hacer “click” en Update y observará ventanas que abren y cierran regresando a la pantalla original. Si hay algún error este será mostrado en el reporte Report → Output → Echo Que se muestra a continuación




Hay otro reporte que muestra más detalle que es el Report → Output → Intermediate y cuyo listado se muestra a continuación:

AweSim Simulator, version 3.0




Copyright (C) 1996 Pritsker Corporation

Translated file ESCE1 successfully read

Translated file ESCE1.TRN successfully read

** AweSim Version 3.0 ECHO REPORT **

Wed Nov 12 17:51:56 2008

Simulation Project : Ejemplo de Clase

Modeler : Juanita Robles

Date : 11/11/2008

Run options

Run number 1 of 1

Beginning time of run : 0.000000

Ending time of run : 10000.000000

Maximum errors during run : 1

Maximum entities in system : 300

Clear statistics between runs : YES

Execute simulation after input: YES

Warn of destroyed entities : YES

Generate summary report : EVERY(1)

Variables

Number of LL variables : 0

Number of XX variables : 0

Number of SZ variables : 0

Number of entity ATRIBs: 0

Number of entity LTRIBs: 0

Number of entity STRIBs: 0

Random Number Streams Information

STREAM SEED REINITIALIZATION

NUMBER VALUE OF STREAM

1 428956419 NO

2 1954324947 NO

3 1145661099 NO

4 1835732737 NO

5 794161987 NO

6 1329531353 NO

7 200496737 NO

8 633816299 NO

9 1410143363 NO

10 1282538739 NO

11 794026294 NO




12 977821281 NO

13 699858332 NO

14 1683733431 NO

15 96358723 NO

16 602885281 NO

17 871633513 NO

18 1984612552 NO

19 232391877 NO

20 135618479 NO

21 1814383333 NO

22 324184021 NO

23 1667630903 NO

24 1082038467 NO

25 1885999711 NO

26 111454913 NO

27 1262746665 NO

28 725514806 NO

29 2087308334 NO

30 1027457115 NO

31 1716773784 NO

32 1417840845 NO

33 1401170757 NO

34 505042365 NO

35 1554339362 NO

36 1747494519 NO

37 93505551 NO

38 194910479 NO

39 1297383121 NO

40 806401626 NO

41 1242558033 NO

42 1722906649 NO

43 1195299681 NO

44 57081438 NO

45 817128895 NO

46 1919094954 NO

47 1435250780 NO

48 1278785392 NO

49 1309679730 NO

50 1281484595 NO

51 394601628 NO

52 85886326 NO

53 1571729619 NO

54 918904909 NO

55 1864761823 NO

56 1268956513 NO

57 1034484093 NO

58 1763605842 NO

59 1039242913 NO

60 1322164949 NO

61 1783293536 NO




62 70884048 NO

63 1420035359 NO

64 994868838 NO

65 1463578868 NO

66 790460117 NO

67 1431310689 NO

68 268966977 NO

69 1446647089 NO

70 1990098112 NO

71 893770676 NO

72 756136149 NO

73 1758938931 NO

74 1098677441 NO

75 1178898083 NO

76 271054147 NO

77 1009598300 NO

78 2114861268 NO

79 1617952069 NO

80 1131840250 NO

81 2094070757 NO

82 195319339 NO

83 1659214966 NO

84 1440396285 NO

85 563832118 NO

86 1702510512 NO

87 1721643437 NO

88 2054527950 NO

89 231008758 NO

90 811760922 NO

91 931421337 NO

92 2056682338 NO

93 1224747865 NO

94 2087343551 NO

95 434301072 NO

96 1002794063 NO

97 1132277789 NO

98 1505059305 NO

99 208486230 NO

100 1769772683 NO

Intermediate results for run 1

Maximum number of entities concurrently in system is 25 0

total errors during execution

Hay otro reporte que muestra más detalle que es el Report → Output → Summary y cuyo listado se muestra a continuación:




Ejercicio 4.1 Con la red que acabamos de ver hacer variantes con valores finitos en los valores infinitos, Probabilidades de atención diferentes a 0.5 y con diferentes combinaciones de funciones diferentes a la exponencial.

Crear 5 redes con datos diferentes y correrlas sin errores. En un archivo de Word Copiar y pegar las distintas redes y los reportes summary correspondientes a cada red. Enviarlos a [email protected] con el nombre del archivo con este formato apellidopaterno_apellidomaterno_nombre.doc

mailto:[email protected]

unidad iv redes visual slam y awesim - gustavo leonuat.gustavoleon.com.mx/ssu4 - visual slam y redes...

Documents