clase1 simulacion
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Introducción a la simulación, 2
Lo que haremos...
• Simulación – Definiciones– Modelos– Aplicaciones– Objetivos y propósitos– Medidas de desempeño típicas– Ventajas y desventajas de la simulación– Ejemplos demostrativos
¿Qué es simulación?
–Herramienta que permite obtener conclusiones sobre el comportamiento dinámico de un sistema estudiando un modelo computacional del mismo.
Sistema simple de procesamiento (M/M/1)
Llegada deentidades
Salida entidadesterminadas
Cola (FIFO) Entidades en servicio
4567
Tiempo medio entre llegadas = 1 minutos Tiempo medio de servicio = 0.99 minutos
Sistema simple de procesamiento (M/M/1)
Llegada deentidades
Salida entidadesterminadas
Cola (FIFO) Entidades en servicio
4567
Tiempo medio entre llegadas = 1 minutos Tiempo medio de servicio = 0.99 minutos
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.00.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Density Function Plot
X-Value
f(x)
Introducción a la simulación, 4
La simulación...
• Es un término muy amplio, en realidad un conjunto de enfoques para analizar problemas– Requiere MODELOS -- problemas de validez
• No es una solución analítica– No obtiene resultados exactos (malo)– Permite modelos complicados y realísticos (bueno)
• Consistentemente calificada como la técnica de modelación matemática más útil
Areas de aplicación• Industria manufacturera: layout, flujos,
disponibilidad de recursos, políticas de producción, ….
• Servicios:• Salud. Unidades de emergencia, Rayos• Educación• Militar• Telecomunicaciones• Desastres
Sistemas
• Definición de Sistema• Sistema Objetivo: Proceso o instalación física,
real o planificado• Estudiar comportamiento
– Medir– Mejorar– Diseñar (si no existe)– A veces, controlar en tiempo real
• A veces es posible “jugar” con el sistema, pero usualmente es imposible hacerlo– Interrumpe operación– Caro
Introducción a la simulación, 7
Modelos• Una abstracción o simplificación de un sistema
usada como substituto del sistema mismo• Permite probar un gran rango de ideas
– ¡Equivocarse en el computador es mejor que hacerlo en la vida real!
• ¡Los modelos deben ser válidos!
• ¿Cómo estudiar un sitema?
¿Cómo estudiar un sistema?
SISTEMA
ExperimentarCon el sistema
Experimentarcon modelo
ModeloFísico
Iconos Escala
ModeloMatemático
SoluciónAnalítica Simulación
SimulaciónDiscreta
SimulaciónContinua
SimulaciónMonte Carlo
Simulación deAgentes
Introducción a la simulación, 8
Tipos de modelos• Estáticos versus dinámicos
– ¿Importa el tiempo?
• Cambio continuo versus cambio discreto– ¿Cambia el estado del sistema en forma continua?– ¿Cambia tanto como para considerar “tiempo real”?
• Determinístico versus estocástico– ¿Hay incertidumbre en el sistema?
• Simulación discreta– Modelos dinámicos, de cambio discreto, estocásticos
Qué hacer con los modelos• Si el modelo es simple, use técnicas
tradicionales (Investigación operativa)– Respuestas únicas y “exactas” (y, a veces, “óptimas”)– A veces requieren simplificar demasiado para poder
resolver -- ¿validez?
• Muchos sistemas complejos requierenmodelos complejos para dar respuestasválidas -- se necesita simular
Introducción a la simulación, 10
Simulación - Objetivos
• Evaluar el comportamiento de un sistemabajo condiciones diferentes de operación
• Dada una medida de comportamientopara el sistema, determinar la mejorpolítica de operación del sistemacomparando diferentes alternativas(escenarios)
Introducción a la simulación, 11
Simulación Implica• Construir modelos en un computador
– Análisis de procesos como punto de partida– Validar el modelo contra la vida real– Usar modelo para experimentar diferentes escenarios
• Sacar inferencias acerca de posibles cambiosen el sistema
– Sin modificar el sistema– Sin construirlo (si no existe)
¿Por qué usar simulación?
• Experimentación con el sistema mismo es imposible
• Experimentación con el sistema real es disruptivo
• Experimentación con el sistema real no es costo-efectivo
• Alta complejidad del sistema bajo estudio.
Simulación - Dudas Típicas
• Trabajará el sistema como se espera?(evaluación y predicción).
• ¿Porqué no trabaja el sistema?(determinación de cuellos de botella y optimización).
• ¿Cuáles son los estándares para medir desempeño?(determinación de estándares y metas)
• ¿Cuál es la mejor alternativa?(comparación, análisis de sensibilidad, qué pasa si...?).
Introducción a la simulación, 13
Simulación - Resultados Típicos
• Medidas típicas del comportamiento o desempeño de un sistema– Utilización de recursos: ocioso, ocupado, en
reparación, no disponible.– Tiempo de espera: en cola, bloqueado,
esperando servicio– Tiempo de ciclo: flujo total, por área, por recurso– Tasa de producción: por producto, área, turno– Comportamiento contra programa– Sobretiempo
Introducción a la simulación, 14
Simulación: Ventajas y desventajas
• Ventajas– Hardware “barato” y rápido -- todo tipo de empresas
• Se usa en las fases de diseño, operación y control– Flexible, analiza sistemas como realmente son
• Situaciones inciertas y no-estacionarias– Evaluación de RIESGOS
• Extrapolación y predicción, cuellos de botella artificiales, datosartificiales
– Una gran experiencia de enseñanza y aprendizaje
• Desventajas– No obtiene respuestas exactas, sólo estimaciones– Respuestas aleatorias - análisis estadístico (los métodos
tradicionales no sirven) y diseño de experimentos– Caro (tiempo analista y tiempo cliente)
Simulación - Lo Factible• Evaluar los efectos de:
Agregar o reemplazar recursosCambiar flujo de los procesosCambiar los tiempos de proceso Introducir nuevos servicios o tipo
de clientes
Eliminar servicios o recursos existentes
Cambiar los métodos de manejo de materiales
Cambiar los métodos de programación de las actividades
• Recuerde:– GIGO (garbage in, garbage out)– Respuesta aproximada a un
“modelo real”
Introducción a la simulación, 17
Ejemplos de simulaciones
• Embotelladora• Laboratorio• Celulosa• Bodegas• Puerto• Aeropuerto• Fluidos• Imagenología• Unidad de emergencia
Definición del Problema-Oportunidad
Constante preocupación por mantener competi-tividad de la industria.
Potencialidades de la Simulación son conocidas en la industria mundial (WINTERSIM, SIMSOL, APCOM, etc.)
Herramienta percibida como compleja y requiere personal altamente calificado.
Recientes desarrollos de TIC (OOP y hardware)
Los nuevos software posibilitan desarrollar herramientas, personalizadas para la industria, bajando su complejidad a profesionales de la línea.