Simulación Dr. Ignacio Ponzoni

Simulación

Dr. Ignacio Ponzoni

Clase XVIII: Construcción de Modelos de Simulación de Eventos Discretos

usando VIMSParte 2

Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Computación

Universidad Nacional del Sur

Año 2005

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Procesos, Prioridades y Ruteo

• En muchos procesos, una máquina puede ser preferida de entre varios equipos alternativos, estableciéndose así niveles de prioridad.

• También puede suceder que algunos de los items producidos por una máquina resulten defectuosos y sea necesario reprocesarlos o incluso, en casos extremos, descartarlos.

• Simul8 brinda facilidades para modelar estás cuestiones de manera sencilla.

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Procesos, Prioridades y Ruteo

• Para ilustrar esto vamos a analizar los siguientes posibles escenarios para nuestro modelo de manufactura de engranajes:

• Inicialmente asumiremos que cada molde que ingresa es procesado por la Máquina1 si este está libre, sino por la Máquina2, y ambos están ocupados entonces por la Máquina3.

• Luego consideraremos que el 4% de los moldes de engranajes procesados por los operarios se rompen y deben ser descartados.

• Después asumiremos que 5% de los engranajes que llegan a inspección son rechazados y reenviados a los pulidores para que mejoren el pulido de la pieza.

• Por último, asumiremos que el 2% de los engranajes procesados por los operadores son regresados a la cola de engranajes para reprocesamiento.

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Arribos

Cola de Engranajes

Máquinas (x3)

Lavado

Cola de Pulido

Pulido (x2)

Cola Inspección

Inspección

Despacho Descarte

(max 25)

(max 10)

(max 20)

Volver a P

ulir

[capacidad 24/hr]

Recicla

r

[capacidad 2x10/hr]

[capacidad 22/hr]

[capacidad 3x6/hr] Descartar

4%

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Priorizando Estaciones de Trabajo

• En nuestro problema:

Prioridad Máq.1 > Prioridad Máq.2 > Prioridad Máq.3

Luego, a la máquina 2 le asignamos prioridad 50, y a la máquina 3 le asignamos prioridad 40.

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Separando los DescartesGenerar el Depósito de

Descartes

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Separando los DescartesDerivando al Depósito de

Descartes

Este procedimiento se repite para cada Máquina.

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Regresando item a Pulidores

• Para incorporar este reflujo hacia atrás, una primera alternativa sería introducir directamente un conector desde Inspeccion a Cola Pulido.

• Inconveniente: al incrementarse la cantidad de engranajes en la cola de pulido, la estación de inspección puede quedar bloqueada por saturación de la capacidad de la cola. Esto provocaría que Inspeccion tenga que detener su procesamiento hasta que haya un lugar disponible en la cola para el engranaje rechazado.

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Regresando item a Pulidores

• Para resolver este problema, podemos crear un nuevo repositorio (Cola de Repulido) y enviar los engranajes rechazados a dicha cola.

• Los items en esa cola serán procesados por el Pulidor 2, asignándole mayor prioridad que a los items provenientes de la Cola Pulido.

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Regresando item a Pulidores

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Regresando item a PulidoresEnviando de Inspeccion a Cola

Repulido

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Regresando item a PulidoresEnviando de Cola Repulido a Pulidor

2

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

• El reenvío hacía atrás de items desde una estación de trabajo a su propia cola de espera se realiza mediante la incorporación de una estación de trabajo “ficticia”.

• Esta nueva estación de trabajo insume un tiempo 0 en procesar el item y lo reenvía a la cola de espera, de este modo se evita el bloqueo de la estación de trabajo “real”.

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

La misma acción debe ser llevadaa cabo para las Máquinas 2 y 3.

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

• En este punto, pareciera que tenemos resuelto nuestro problema de ruteo.

• Sin embargo, si ejecutamos nuestra simulación y analizamos los resultados para la estación ficticia y la cantidad de items generados, observaremos lo siguientes valores:

(154/593)*100 = 25,96%

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

• Este problema se debe a que cuando una estación de trabajo deriva un item directamente a otra estación de trabajo (sin un repositorio entre ellas), pueden generarse conflictos entre las Disciplinas de Ruteo de entrada y salida de las estaciones.

• En este caso en particular, el Routing Out de las máquinas establece un ruteo basado en porcentajes, mientras que el Routing In de las Estaciones de Lavado y Ficticia tienen definida una disciplina de prioridades.

• Esta política de prioridades desata en general una competencia entre la estación de Lavado y la Ficticia por capturar los items que salen de las máquinas. En esta competencia, la Estación ficticia logra quedarse con el 25% del trabajo.

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

• ¿Cómo resolvemos este problema?• Cambiando las políticas de Ruteo de Entrada a modo “pasivo”

para que las políticas de Ruteo de Salida prevalezcan.

La misma configuración de disciplinase repite en la Estación Ficticia

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Ruteando hacia atrás a la misma Estación de Trabajo

• Si ejecutamos nuevamente la simulación, ahora obtendremos los siguientes resultados:

(9/564)*100 = 1,60%

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Recursos

• Frecuentemente los recursos son requeridos para inicializar un proceso, reiniciar una máquina luego de que está finalizó de procesar un item, y tareas de este tipo.

• Para ilustrar su uso, vamos a modificar nuestro modelo para incorporar un recurso (operario) que se encargará de reiniciar las máquinas antes del procesamiento de cada engranaje.

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Recursos

Primero Creamos el Recurso

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Recursos

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Recursos

Luego, reducimos de 10 a 9 la media de la distribución para las máquinas.

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Recursos

Se repiten estás acciones para las demás máquinas,Generando así las estaciones de trabajo Setup2 y Setup3.

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Nueva Estructura del Proceso

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Mejorando el Modelo

• Tal como definimos los recursos y las estaciones de trabajo, el setup para una nueva pieza puede efectuarse mientras aún se está procesando la anterior.

• Esto puede suceder en algunos procesos de manufactura pero no es el caso más común.

• En general, dado que las actividades Setup y Procesamiento del engranaje se hacen sobre la misma máquina, lo ideal es modelar las máquinas como recursos compartidos para estas actividades.

• De este modo se elimina la potencial simultaneidad de ambas tareas.

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Proceso con los nuevos Recursos

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Etiquetas (Labels)• Las etiquetas permiten definir atributos de los items de

trabajo.

• Estos atributos permiten ejercer un mayor control sobre la operación del modelo de simulación, dado que se puede especificar distintos comportamientos del proceso en función de los valores de etiqueta de los items procesados.

• Las etiquetas pueden ser numéricas o de texto:

• Numéricas: son usadas para priorizar items dentro de una cola o controlar el ruteo de items a través del proceso.

• Texto: son utilizadas cuando se desea especificar diferentes distribuciones a ser usadas dentro de una misma estación de trabajo.

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar

trabajo.

• Supongamos que debemos distinguir entre dos tipos de items de trabajo: urgentes y no urgentes.

• La creación de estos tipos de items puede ser manejada a través de la definición de distintos puntos de entrada, cada uno con su propia distribución probabilística para la generación de tiempos entre arribos.

• En principio podríamos pensar en rutear los arribos a disntintas colas y luego definir prioridades en las estaciones de trabajo para decidir como se toman los elementos de cada cola.

• Pero esto tiene sus limitaciones, una vez que las entidades pasan por las estaciones de trabajo, la distinción entre los distintos tipos de items se pierde.

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar trabajo.

• La mejor alternativa es definir una etiqueta numérica para expresar el nivel de urgencia de una tarea.

• Asumiremos que el 20% de las tareas son urgentes, mientras que el 80% restante es no urgente.

• La tasa combinada de arribos es de 15 por hora (1 cada 4 minutos), luego:

• la tasa para los arribos urgentes será de 3 por hora (1 cada 20 minutos), lo cual representa el 20% de los arribos.

• La tasa para los arribos no urgentes será de 12 por hora (1 cada 5 minutos), lo cual representa el 80% restante.

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar trabajo.

• \Objects\ Labels

• \Objects \Work Item Types

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar trabajo.

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar trabajo.

• Manteniendo apretada la tecla Crl y moviendo ArribosNoUrgentes generamos el otro punto de entrada.

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar trabajo.

• El siguiente paso es establecer prioridades para la política de la cola que recibe los engranajes.

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Uso de etiquetas numéricas para priorizar trabajo.

• Lo último que necesitamos hacer es actualizar Despacho para poder registrar estadisticas por tipo de item.

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Nueva Estructura del Proceso

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Analizando Resultadosen la Cola

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Analizando Resultados en Despacho

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

• Las etiquetas pueden ser utilizadas para asignar distintas distribuciones de tiempo en las estaciones de trabajo a las diferentes categorías de items.

• En este caso, las etiquetas de texto permiten especificar el nombre de la distribución de tiempo.

• Supongamos que los items urgentes tienen una superficie más suave que los items no urgentes, y por ende, requieren un tiempo menor de procesamiento.

• Asumamos las siguientes distribuciones según la superficie:

• Suaves: normal con media 8 y desvío 2.

• Duras: exponencial con media 10.

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

• \Objects\Labels

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

• \Objects\ Work Item Types

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

Luego se repite el mismo procedimiento con los ArribosUrgentes usando el valor Suave.

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

• \Objects \Distributions

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

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Uso de etiquetas de texto para indicar distintas distribuciones de

tiempo.

• Luego, hay que indicar a las estaciones de trabajo que procesan las piezas que la distribución es Tipo Superficie.

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Otras facilidades de Simul8:Ensamblando items

En ciertas situaciones deseamos construir un nuevo item a partir de otros.

Por ejemplo, supongamos que la sección de embalaje de una planta de producción de jugos posee una actividad que consiste en tomar 6 botellas y embalarlas dentro de una caja.

En este caso podemos considerar 3 tipos de items: Botellas, Cajas vacías, Cajas embaladas.

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Otras facilidades de Simul8:Ensamblando items

Primero definimos los tres tipos de Items de Trabajo:

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Otras facilidades de Simul8:Ensamblando items

Luego mapeamos el proceso, asumiendo que se fabrica 1 botella por minuto y una caja cada 6 minutos.

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Otras facilidades de Simul8:Ensamblando items

Supongamos que el tiempo para embalar una caja sigue una distribución exponencial con media de 5 minutos.

Luego debemos especificar las reglas de ruteo de entrada para la actividad de embalaje:

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Otras facilidades de Simul8:Ensamblando items

• Luego debemos indicar en el ruteo de salida cual es el item que sale de esta estación de trabajo.

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Otras facilidades de Simul8:Ensamblando items

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Recomendaciones• Lectura sugerida:

• SIMUL8 User’s Manual.

• Ejercitación recomendada:

• Trabajo Práctico 12: Implementación de DEVs usando VIMS.

• Proyecto II:

• Las comisiones deben ser las mismas del proyecto anterior.

• Debe ser entregado en diskette el día viernes 11/11.