2010

SIMULACIN DE SISTEMASSntesis, importancia de la Simulacin y algunas aplicaciones en software AweSim - Visual SlamEl siguiente trabajo monogrfico trata los temas ms relevantes de la Simulacin de Sistemas, SU IMPORTANCIA, CONCEPTOS Y algunas aplicaciones bsicas con programas especiales.

Edward LAMAS CABREDO Universidad Alas Peruanas Filial Piura30/11/2010

I.

RESUMEN Definicin: Simulacin es el DESARROLLO DE UN MODELO lgicomatemtico de un sistema, de tal forma que se obtiene una imitacin de la operacin de un proceso de la vida real o de un sistema a travs del tiempo. Sea realizado a mano o en una computadora. Ventajas: Una vez construido, el modelo puede ser modificado de manera rpida con el fin de analizar diferentes polticas o escenarios, generalmente es ms barato mejorar el sistema va simulacin que hacerlo directamente en el sistema real. En algunos casos, la simulacin es el nico medio para lograr una solucin. Desventajas: Los modelos de simulacin en una computadora son costosos y requieren mucho tiempo para desarrollarse y validarse, el caso de simular un vuelo por computadora, se requiere gran cantidad de corridas computacionales para encontrar "soluciones ptimas", lo cual repercute en altos costos. Es difcil aceptar los modelos de simulacin. Importancia: Dentro de la sociedad y del avance de las compaas mundiales que tienen muchos procesos y que no tienen una perceptiva clara de cmo es el proceso productivo, del tiempo, del recurso humano que se utiliza es importante la simulacin de sistemas que dar una visin de las actividades y como se desarrollan en el tiempo y en diferentes circunstancias.; adems de este existes muchas empresas que ofrecen servicios de simulacin una de ellas es PowerWorld Corporation la cual brinda soluciones al anlisis y a la operacin de los sistemas. Software de Simulacin "Awesim": Un proyecto de simulacin incluye recoleccin de datos, construccin de modelos, ejecucin de corridas, generacin de alternativas, anlisis de resultados, presentacin de resultados y recomendaciones de implementacin basadas en los resultados; Awesim provee el soporte para todas estas actividades y explicare un ejemplo con este software.

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II.

INTRODUCCIN La siguiente monografa trata los temas de la Simulacin de Sistemas y su modelado as como un ejemplo o aplicacin de los procesos que se realizan en un empresa y que son muy importantes y de mucha relevancia en la toma de decisiones por parte de los gerentes y adems ayudan a evaluar y verificar los tiempos y el nmero de procesos adecuados. Como ingeniero de sistemas me siento comprometido con este curso ya que nosotros tenemos que estar capacitados y debemos conocer a fondo si es que queremos sobresalir entre los dems; aparte que es una tcnica que brinda muchos frutos dentro de las empresa tanto manufactureras pasando por financieras hasta aeronuticas, etc. Y con el fin de demostrar lo aprendido he realizado esta monografa dando una sntesis de lo que es simulacin de sistemas, su importancia y una pequea aplicacin con software AweSim a travs del lenguaje Slam.

Edward Lamas Cabredo

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III.

CONTENIDO 1. DEFINICIN Simulacin es el DESARROLLO DE UN MODELO lgico-matemtico de un sistema, de tal forma que se obtiene una imitacin de la operacin de un proceso de la vida real o de un sistema a travs del tiempo. Sea realizado a mano o en una computadora, la simulacin involucra la generacin de una historia artificial de un sistema; la observacin de esta historia mediante la MANIPULACIN EXPERIMENTAL, nos ayuda a inferir las caractersticas operacionales de tal sistema. En la definicin anterior se citan dos pasos bsicos de una simulacin: a) Desarrollo del modelo b) Experimentacin El desarrollo del modelo incluye la construccin de ecuaciones lgicas representativas del sistema y la preparacin de un programa computacional. Una vez que se ha validado el modelo del sistema, la segunda fase de un estudio de simulacin entra en escena, experimentar con el modelo para determinar cmo responde el sistema a cambios en los niveles de algunas variables de entrada. Los trminos "sistema" y "modelo" tambin son importantes en la definicin descrita. Un sistema es una coleccin de variables que interactan entre s dentro de ciertos lmites para lograr un objetivo. El modelo por su parte es una representacin de los objetos del sistema y refleja de manera sencilla las actividades en las cuales esos objetos se encuentran involucrados. 2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MODELOS DE SIMULACIN Ventajas Una vez construido, el modelo puede ser modificado de manera rpida con el fin de analizar diferentes polticas o escenarios. Generalmente es ms barato mejorar el sistema va simulacin que hacerlo directamente en el sistema real. Es mucho ms sencillo comprender y visualizar los mtodos de simulacin que los mtodos puramente analticos. Los mtodos analticos se desarrollan casi siempre, para sistemas relativamente sencillos donde suele hacerse un gran nmero de suposiciones o simplificaciones, mientras que con los modelos de simulacin es posible analizar sistemas de mayor complejidad o con mayor detalle. En algunos casos, la simulacin es el nico medio para lograr una solucin. Desventajas Los modelos de simulacin en una computadora son costosos y requieren mucho tiempo para desarrollarse y validarse, el caso de simular un vuelo por computadora. Se requiere gran cantidad de corridas computacionales para encontrar "soluciones ptimas", lo cual repercute en altos costos. Es difcil aceptar los modelos de simulacin. Los modelos de simulacin no dan soluciones ptimas. La solucin de un modelo de simulacin puede dar al analista un falso sentido de seguridad.

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3. IMPORTANCIA Dentro de la sociedad y del avance de las compaas mundiales que tienen muchos procesos y que no tienen una perceptiva clara de cmo es el proceso productivo, del tiempo, del recurso humano que se utiliza es importante la simulacin de sistemas que dar una visin de las actividades y como se desarrollan en el tiempo y en diferentes circunstancias. No solo en empresas manufactureras sino en empresas financieras, de transporte areo, terrestre y martimo, comercializadoras, etc. necesitan de la simulacin por ejemplo del tiempo que se demora la atencin al pblico, el intercambio de informacin, de las transacciones y de casi todos los procesos que necesiten de tiempo es realmente necesario simular estos problemas o circunstancias de la vida diaria que afrontan las personas en todos los mbitos como la del trabajador y la del cliente y que de alguna manera aportaran soluciones optimas. La implantacin de sistemas computacionales de simulacin otorga estas soluciones que de ser aprovechadas al mximo y manteniendo siempre un cuidado especial brindara muchas ventajas como el ahorro de tiempo, y la optimizacin de procesos productivos, etc. Ahora en el mundo globalizado la importancia de una herramienta que ayude a describir el comportamiento de procesos en general es de gran relevancia y de mucha ayuda a las empresas inclusive se apertura carreras solamente para el diseo de empresas; adems de este existes muchas empresas que ofrecen servicios de simulacin una de ellas es PowerWorld Corporation la cual brinda soluciones al anlisis y a la operacin de los sistemas. 4. INTRODUCCIN A LAS TCNICAS DE MODELADO Y SIMULACIN La planeacin e implementacin de proyectos complejos en negocios, industrias y gobierno requieren de grandes inversiones, razn por la que es necesario realizar estudios preliminares para asegurar su conveniencia de acuerdo a su eficiencia, tamao y ejecucin econmica. CARACTERSTICAS DESEABLES DE UN MODELO DE SIMULACIN Que sea completo Adaptabilidad Credibilidad Simplicidad (menor nmero de parmetros y variables) Factible tanto en informacin como en recursos Econmico (el costo mximo del modelo debe ser el mnimo beneficio que se obtiene) PELIGROS Y PROBLEMAS EN SIMULACIN Definir los lmites y nivel de detalles del sistema. Subestimar el tiempo y costos involucrados en el proceso de modelacin. Fallar en la seleccin del ms simple y econmico de los modelos para el fin establecido. Ausencia o prdida de metodologa estadstica. 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 financiarn el proyecto.

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REAS DE APLICACIN DE SIMULACIN Sistema de colas. Sistema de inventarios Proyecto de inversin. Sistemas econmicos Estados financieros. Problemas industriales. Problemas econmicos Problemas conductuales y sociales Sistemas biomdicos Sistemas Justo a tiempo Sistemas de Logstica 5. PROCESO DE DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIN 1. Definicin del sistema. Cada estudio debe comenzar con una descripcin del problema o del sistema a travs de un analista. 2. Anlisis del sistema. Deben describirse las interacciones lgicas entre las variables de decisin, de tal suerte que se optimice la medida de efectividad en funcin de las variables no controlables, sin olvidar las restricciones del sistema. Con el fin de analizar un sistema, es indispensable definir algunos trminos. 3. Formulacin del modelo. Consiste en generar un cdigo lgicomatemtico que defina en forma exacta las interacciones entre las variables; debe ser una definicin sencilla pero completa del sistema. 4. Seleccin del lenguaje. De la seleccin del lenguaje depender el tiempo de desarrollo del modelo de simulacin, es importante utilizar el lenguaje que mejor se adecu a las necesidades de simulacin que se requieran. 5. Codificacin del modelo. Consiste en generar las instrucciones o cdigo computacional necesario para lograr que el modelo pueda ser ejecutado en algn tipo de computadora. La duracin de este proceso est directamente relacionada con la seleccin del lenguaje. 6. Validacin del modelo. Es el proceso que tiene como objetivo determinar la habilidad que tiene un modelo para representar la realidad. La validacin se lleva a cabo mediante la comparacin estadstica entre los resultados del modelo y los resultados reales. 7. Experimentacin. En este paso se determinan las diversas alternativas que pueden ser evaluadas, seleccionando las variables de entrada y sus diferentes niveles con la finalidad de optimizar las variables de respuesta del sistema real. 8. Implantacin. Una vez seleccionada la mejor alternativa, es importante llevarla a la prctica; en muchas ocasiones este ltimo paso es el ms difcil ya que se tiene que convencer a la alta direccin y al personal de las ventajas de esta puesta en marcha. 9. Monitoreo y control. No hay que olvidar que los sistemas son dinmicos y con el transcurso del tiempo es necesario modificar el modelo de simulacin, ante los nuevos cambios del sistema real, con el fin de llevar a cabo actualizaciones peridicas que permitan que el modelo siga siendo una representacin del sistema.

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6. SOFTWARE DE SIMULACIN "AWESIM" Un proyecto de simulacin incluye recoleccin de datos, construccin de modelos, ejecucin de corridas, generacin de alternativas, anlisis de resultados, presentacin de resultados y recomendaciones de implementacin basadas en los resultados. Awesim provee el soporte para todas estas actividades y es la herramienta que se ha usado en mi presente ciclo acadmico y que cumple con mis expectativas como alumno. Awesim est implementado para ser usado con el Microsoft WINDOWS e incorpora el lenguaje VISUAL SLAM para la construccin de modelos. Nodos y comandos bsicos de VISUAL SLAM. Nodos bsicos Comandos Bsicos EQUIVALENCE ACCUMULATE FIN ACTIVITY GEN ASSIGN NAME AWAIT INITIALIZE BATCH INTLC CLOSE MONTR COLCT OPTION CREATE NETWORK DETECT PRIORITY EVENT RECORD FREE SEEDS BLOQUE GATE SEVNT GOON SIMULATE OPEN TIMST PREEMPT VAR QUEUE BLOQUE RESOURCE TERMINATE UNBATCH Problemas Bsicos: Problema 01: Sistema de 04 puntos de Atencin (Servidores) Se tiene un sistema que posee 4 puntos de atencin (4 servidores), donde existe una cola ante cada servidor con una capacidad mxima de espera de 3 por cola. El tiempo entre llegadas de clientes a los puntos de atencin es RNORM(2,1) minutos, donde cada cliente elige la cola ms corta al momento de su llegada. Los servidores son idnticos y demoran EXPON(6) minutos en atender un cliente. Si las colas ante los servidores estn todas llenas, los clientes son desviados hacia una cola especial, en la cual existen 2 servidores (un experto y un aprendiz), el experto demora 3.5 minutos por cliente y el aprendiz demora 8 minutos por cliente. En dicha cola prefieren al experto. Simule el sistema para atender a 500 clientes, y obtenga estadsticas sobre el tiempo promedio de los clientes en el sistema. La solucin a este problema a travs del programa AweSim es la siguiente: Se trata de un problema de colas que se dividen en 4 servidores homogneos y debemos evaluar el tiempo que se demora en realizar una operacin un conjunto de clientes en este caso 500. Utilizaremos los nodos CREATE, SELECT, ACTIVITY, QUEVE, COLCT y TERMINATE 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 distribucin Normal de entre 2 a 1 minutos y grabamos el tiempo con ATRIB[1]. 2. Luego utilizamos el nodo SELECT para seleccionar la cola y elegimos como parmetro que el cliente se dirija a la cola ms corta a travs de SMALLEST SIZE pero con una condicin si est lleno se va a una cola especial que luego la programaremos. 3. Programamos los servidores con el nodo QUEVE que significa COLA con una capacidad de 3 clientes por cola seguidamente programamos el tiempo de servicio en el nodo ACTIVITY y all colocamos el tiempo que se demoran que es distribucin Exponencial de 6 minutos para todos los servidores. 4. Al final empleamos el nodo COLCT para las estadsticas del tiempo evaluando desde que iniciamos la simulacin y que empezamos a grabar el tiempo y eso lo hacemos con TNOW- ATRIB[1], utilizando un COLCT para cada servidor y por ltimo todos los COLCT los dirigimos por medio de ACTIVITY que tambin sirven para unir al nodo final que es TERMINATE. 5. Todava no hemos acabado tenemos que programar la COLA ESPECIAL esta tambin utilizara el nodo QUEVE pero su capacidad es ilimitada (INF) y seleccionamos a travs del nodo SELECT a que servidor elegiremos al aprendiz o al experto, como prefieren al experto colocamos como parmetro de seleccin en orden (ORDER) y elegir al Experto primero; pasamos a programar el tiempo de los servidores haciendo uso del nodo ACTIVITY para cada uno, para el EXPERTO colocamos en duracin 3.5 minutos y para el aprendiz la duracin es de 8 minutos y finalizamos con las estadsticas con el nodo COLCT y con el mismo tiempo TNOW- ATRIB[1] y esto lo llevamos al nodo TERMINATE. Proceso 02: Programando CONTROL: (Fig. 02) 1. En GEN CONTROL colocamos nuestro nombre, el nombre del proyecto, la fecha y el nmero de corridas que en este caso es 1. 2. Luego en LIMITS verificamos los lmites globales y los atributos en este caso tenemos un atributo. 3. Y terminamos. Estadsticas: El tiempo total de la Simulacin fue de 736.632892 Las estadsticas de los COLCT fue de:Etiqueta ATENCION_S1 ATENCION_S2 ATENCION_S3 ATENCION_S4 ATENCION_EXPER Valor Medio 20.480 20.288 20.592 17.209 4.975 Desviacin Estndar 12.076 11.242 15.314 11.356 2.107 Nmero de Observaciones 116 110 105 114 55 Valor mximo 1.303 0.383 0.018 0.420 3.500 Valor mnimo 77.705 43.463 66.049 46.660 11.471

Las estadsticas de QUEVE (Colas) fue de:Nmero archivo 1 2 3 4 5 Etiqueta Duracin Media 2.234 2.061 1.974 1.715 0.025 Desviacin Estndar 0.932 1.054 1.071 1.078 0.184 Longitud mxima 3 3 3 3 3 Duracin actual 0 0 0 0 0 Promedio de tiempo de espera 14.184 13.804 13.852 11.084 0.330

SERVIDOR1 SERVIDOR2 SERVIDOR3 SERVIDOR4 COLA_ES

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Fig. 01 Programacin de Nodos en AweSim (Diagrama)

Fig. 02: Programacin del CONTROL en AweSim

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IV.

CONCLUSIONES La Simulacin es el desarrollo de un modelo de un sistema obteniendo una imitacin de la operacin de un proceso de la vida real a travs del tiempo, se puede trabajar a travs de una computadora con sistemas computacionales y se debe realizar experimentos continuos para lograr mejores resultados. La simulacin posee ventajas y desventajas; la ventaja es que siempre tendr una visin de un proceso y la desventaja es que no siempre esa visin puede ser la correcta. Es importante en las sociedades y en las grandes empresas y algunas principales utilidades son: mejora del proceso productivo, ahorro de tiempo y dinero. Comprende muchas reas de aplicacin como son: Sistema de colas, Sistema de inventarios, Proyecto de inversin, Sistemas econmicos, Estados financieros, Sistemas de Logstica, etc. A travs de distintos programas podemos simular el comportamiento de procesos y as contribuir por ejemplo con la empresa. El programa AweSim y cuyo lenguaje de programacin es Slam es muy bueno para modelar estos sistemas.

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V.

BIBLIOGRAFA SIMULACIN Y ANLISIS DE MODELOS ESTOCSTICOS Azarang M., Garcia E. - Mc. Graw Hill. Mxico APUNTES DE SIMULACIN VISUAL SLAM - AWESIM Ral Zuiga Arriaza 2002

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VI.

INDICE CARATULA....(01) I. RESUMEN....(02) II. INTRODUCCION.....(03) III. CONTENIDO.(04) 1. 2. 3. 4. 5. 6. DEFINICIN..(04) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MODELOS DE SIMULACIN.(04) IMPORTANCIA.(05) INTRODUCCIN A LAS TCNICAS DE MODELADO Y SIMULACIN(05) PROCESO DE DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIN.(06) SOFTWARE DE SIMULACIN "AWESIM".(07)

IV. CONCLUSIONES.(10) V. BIBLIOGRAFA.(11)

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