61230297 Manual Arena

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE INGENIERIA EN INFORMATICA Y SISTEMAS

SIMULACION DISCRETA DE SISTEMAS

MANUAL BASICO DE ROCKWELL ARENA 12.0

AUTORES:

Ing. Brian Pando Soto E-mail [email protected]

ABRIL - 2011

INTRODUCCIÓN

En el mundo de la computación y la simulación se encuentra una gran variedad de

software a disposición, todos estos software merecen apreciación y agradecimiento a

sus creadores, aquí la cuestión es qué tipo de sistemas se desea modelar y

experimentar, he allí la elección del software que más se adecue a la necesidad. Punto

importante a evaluar también es “a quien se le va presentar el sistema”, acuérdese

que todas las personas no conocen o interpretan las cosas como Ud. las conoce.

En este proceso de buscar soluciones más amigables para todos los involucrados en

el sistema en la elaboración, validación y experimentación de modelos mediante

herramientas graficas en un entorno de ventanas, se encuentra Arena, desarrollado

por Rockwell Software.

RESUMEN

En este manual se dan los alcances básicos para la utilización de ARENA 12.0,

además de ello se centran en ejemplos para interpretar modelos de sistemas reales,

puesto que el objetivo no solo aprender a usar el software sino también crear modelos

desde la realidad e interpretar los resultados con ello llevar a un conclusiones sobre el

sistema y proponer soluciones, mejoras o comprobar el eficiente funcionamiento.

En este manual se utilizara el Arena 12.0 versión estudiante, por ser de fines

académicos, además esta basada en la experiencia de docencia universitaria del

curso de simulación discreta de sistemas de la Facultad de Ingeniería en Informática y

Sistemas de la Universidad Nacional Agraria de la Selva.

CAPITULO 1.

OBJETOS Y CONCEPTOS BÁSICOS

1.1. SOFTWARE ARENA

En su esencia Arena es un software que le permite llevar la tecnología de la

modelización y simulación para el mundo empresarial. Arena está diseñado

para analizar el impacto de los cambios relativos a rediseños importantes y

complejos asociados con la cadena de suministros, fabricación, procesos,

logística, distribución y almacenamiento y sistemas de servicio. Arena también

proporciona la máxima flexibilidad y amplitud de cobertura para modelar

cualquier nivel deseado de detalle y complejidad, detalles que se observarán

en el transcurso de los casos.

Arena es una herramienta orientada al proceso, con el que se puede:

Modelar procesos, documentar y comunicarlos colaborativamente.

Simular el futuro de los sistemas entendiendo las relaciones complejas

e identificar oportunidades de mejora.

Visualizar las operaciones con gráficos de animación dinámicos.

Analizar el sistema con el método “Que pasaría si (What-if)” y entender

cuales serian las alternativas de soluciones y escoger el mejor camino

para hacer cambios en la empresa.

Ilustración 1. Eventos para ARENA

Fuente: Tutorial Arena Básico – curso SDS-UNAS

Es importante mencionar que Arena es un software que esta orientado al proceso por

ejemplo al tratar de representar un sistema cliente servidor, se daría con los siguientes

pasos:

1. Creación de una nueva entidad (cliente).

2. Guardar la hora actual en uno de los atributos de la entidad para poder calcular

el tiempo en fila y el tiempo total de permanencia en el sistema.

3. Posicionarse al final de la fila.

4. Esperar en fila hasta que el servidor se desocupe (si el servidor estaba

desocupado esta espera será cero unidades de tiempo).

5. Salir de la fila y utilizar el servidor.

6. Calcular el tiempo en fila.

7. Permanecer utilizando el servidor por el lapso de tiempo requerido.

8. Liberar el servidor (para que otras entidades puedan utilizarlo).

9. Incrementar el contador de entidades procesadas y calcular el tiempo de

permanencia en el sistema.

10. Eliminación de la entidad.

Ahora bien, a la hora de ejecutar un modelo de simulación desarrollado orientado al

proceso es llevada a cabo siguiendo el paradigma de la orientación a eventos.

Cuando hablamos de orientación a eventos, podríamos considerar como evento a la

llegada de un cliente, atención a un cliente y salida de un cliente, aquí por ejemplo hay

3 eventos para un cliente. Para ir a mas detalle, en la simulación de sistemas discretos

se considera 2 tipos de enfoques, la corrida a próximo evento y a próximo tiempo,

pues bien Arena esta desarrollado con la orientación a próximo evento.

Arena es altamente flexible en la construcción de modelos de simulación, en el sentido

en que puede construirse a alto nivel (asistido gráficamente) o a bajo nivel

(directamente código), puesto que Arena es desarrollado sobre el lenguaje de

programación SIMAN y permite escribir código en tal lenguaje.

Ilustración 2. Esquema para construcción de modelos en ARENA

Fuente: Tutorial Arena Básico – curso SDS-UNAS

En Arena no es necesario codificar para construir modelos de simulación; además

tiene interfaces amigables e intuitivas, conformadas por:

Ilustración 3. Interfaz general de ARENA 12.0

Fuente: Elaboración propia

1. Menús.- Anteriormente en Arena 9.0 los menús que se activaban en al iniciar el

programa eran File, View, Tools y Help, y cuando se abría o creaba un modelo,

se añadían los menús Edit, Arrange, Object, Run y Window. En Arena 12.0

aparecen todos los menus mencionados anteriormente puesto que al abrir el

programa automáticamente crea un modelo nuevo.

1.1. Menú File

Es donde se crean los nuevos ficheros de modelos de Arena, se abren

otros ya existentes, se guardan en disco o se crea un modelo de solo

lectura. Se puede también importar dibujos CAD con formatos DXF

(como los de AutoCAD) para usarlos como fondo y, en algunos casos,

como elementos activos (como caminos para vehículos dirigidos por

cable).

1.2. Menú Edit

Se pueden deshacer (Undo) y reanudar (Redo) acciones previas. Existe

la posibilidad de buscar todos los módulos y objetos de animación a

partir de una cadena de texto mediante la opción Find. Se puede,

además, mostrar las propiedades de los objetos (Properties). Si se

tienen enlaces en el modelos a otros ficheros, como hojas de cálculo o

ficheros de sonido, Links los muestra y permite modificarlos. Insert New

Object permite introducir objetos de otras aplicaciones como graficas u

objetos multimedia y Object permite editar lo que se haya traido.

1.3. Menú View

Desde aquí se controla como aparece el modelo en la pantalla, así

como las barras de herramientas mostradas. Este menú permite hacer

Zooms sobre el modelo. En Views se puede elegir entre una serie de

vistas del modelo. Named Views permite definir, cambiar y usar vistas

propias. Layers permite controlar que tipo de objetos se van a mostrar

durante el modo de edición o de ejecución.

1.4. Menú Tools

El Input Analyzer encaja distribuciones de probabilidad sobre datos

observados para especificar entradas al modelo. No Adds-In, lista los

programas ejecutables que se han instalado en la carpeta Adds-In.

Show Visual Basic Editor de Macro, abre una ventana en la que se

puede escribir código de Visual Basic para completar el modelo. El

elemento Options permite cambiar y personalizar muchas de las formas

en que trabaja Arena y de su aspecto según las necesidades.

1.5. Menú Arrange

Las opciones de este menú correspondiente a las posiciones de los

módulos del modelo y de los gráficos.

1.6. Menú Object

Si Auto-Connect está marcado permite conectar automáticamente un

nuevo objeto introducido con el que se encontrase seleccionado cuando

se ha llevado a cabo la operación. Smart Connections permite que las

conexiones nuevas que se realicen se dividan en tres segmentos en

lugar de intentar llevarlas a cabo mediante una única conexión.

1.7. Menú Run

Este menú contiene opciones para ejecutar la simulación, comprobarla y

pausarla o desplazarla paso a paso a través de ella para depurarla o

para comprobar su correcto funcionamiento. Proporciona también varias

formas alternativas de ver la ejecución, de ver sus resultados (o

errores), y de especificar y controlar cómo evoluciona la ejecución y se

muestra en la pantalla.

Por último, los menús Window y Help presentan las opciones típicas de

este tipo de menús para cualquier aplicación Windows.

2. Barra del proyecto.- donde se encuentran todos los módulos y paneles que

sirven para diseñar los modelos.

2.1. Basic Process Panel.- Contiene los elementos básicos de construcción de

modelos, estos elementos se denominan módulos.

2.2. Advanced Process.- Mas módulos para tareas adicionales.

2.3. Reports Panel.- Contiene la lista de resultados de la simulación después

de ejecutarse.

2.4. Navigate Panel.- Permite mostrar diferentes vistas de un modelo

incluyendo diferentes submodelos de forma jerárquica.

2.5. Advanced Transfer.- opciones para mover entidades, ejemplo: trasladar

pasajeros de un terminal a otro.

2.6. Block and Elements.- Proporciona acceso completo al lenguaje de

simulación SIMAN.

Para incluir o quitar panales a la barra de proyectos dándole click derecho en el

panel – template panel – attach.

Ilustración 4. Agregación de panel a barra de proyectos


Cuando desee agregar un panel, aparecerá una ventana para seleccionar el

panel que desea agregar, para lo cual debe asegurarse de estar ubicado en la

carpeta Template dentro de la carpeta donde se ha instalado el Rockwell

Arena, puesto que por defecto Arena guarda sus paneles en esta carpeta con

las extensiones “.tpo”.

Ilustración 5. Ventana emergente para agregar panel


Mediante Tools/Options/Settings se pueden definir los paneles que aparecen

por defecto al crear un modelo nuevo.

3. Barra de herramientas.- donde se encuentran todas las herramientas

necesarias para completar y personalizar el modelo. Mediante “View -Toolbars”

puede ocultarse o mostrarse.

Arena posee varias barras de herramientas con grupos de botones y menús

despegables para poder facilitar el acceso rápido a actividades comunes. En

esta barra se encuentran:

3.1. La barra de herramientas estándar (abrir, guardar, atrás, adelante,

imprimir), elementos necesarios para correr, detener, pausar, regular la

velocidad de corrida la simulación, conectores de módulos y otros

elementos.

Ilustración 6. Barra Standard ARENA


3.2. La barra animate, animate transfer, Draw, herramientas necesarias para

animar el modelo con gráficos, recursos utilizados, reloj de simulación,

procesos avanzados. En caso no hubiera algunos botones que se vean en

el grafico, solo es necesario ir a view-toolbars, y agregrar las barras que

considera que necesitara en su proyecto, se sorprenderá al ver las

posibilidades que tiene escondido ARENA.

Ilustración 7. Barra Draw, Animation, Transfer


4. Vista de diagrama de flujo.- donde se encuentran todos los módulos y

animaciones del modelo construido.

5. Vista de hoja de cálculo.- donde se contiene la información del modelo,

permite el acceso a todos los parámetros y elementos del modelo.

Ilustración 8. Vista de hoja de cálculo


En esta ilustración se observa los recursos existentes en el sistema (“Resource

1”), puesto que se hizo click en el modulo resources del Basic Panel.

6. Barra de estado.

En esta barra se observa el estado general del sistema, por ejemplo en la

ilustración se observa que está ocurriendo cuando se está corriendo el sistema.

Ilustración 9. Barra de Estado


Cuando el modelo está en construcción en esta barra se muestran las

coordenadas de ubicación y cuando el modelo está en funcionamiento indica el

tiempo de simulación, el numero de replica y la cantidad de replicas

programadas. Esta barra puede ocultarse mediante View-Status Bar.

1.2. ENTIDADES

En Arena todo lo circula por el modelo son entidades, por lo que es

fundamental definir el concepto de entidad. Las entidades podrían ser personas

u objetos, sus movimientos a través del sistema causan un cambio en el estado

del sistema.

Las entidades (automóviles, clientes, productos, cajas, documentos, etc) son

aquellas que están siendo producidas o atendidas o que de cualquier otra

manera influyen en el proceso. Por ejemplo clientes entrando a un restaurante,

o partes que están siendo producidas en una fábrica, o documentos que están

siendo atendidos por una secretaria.

Para ARENA, las entidades son objetos dinámicos en el proceso de

simulación, usualmente son creadas, circulan por un tiempo y después se van,

aunque es posible también tener entidades que nunca se van y que se

mantienen circulando en el sistema. Todas las entidades tienen que ser

creadas ya sea por el modelador o automáticamente por ARENA.

Las entidades contienen propiedades llamadas atributos que permiten crear

diferencias entre ellas. Los atributos pueden ser el tiempo de llegada, la

prioridad, fecha de vencimiento, color, tipo de producto, sexo, Etc.

Un ejemplo sencillo de interpretar para comprender mejor el concepto de

entidad seria si se define un sistema de encomiendas(ejemplo: Fedex, Olva

Courier, Serpost) pues las entidades serian los paquetes que son

transportados a través de las personas y vehículos. Además estos paquetes

podrían tener propiedades (atributos) como la prioridad de envio, tipo de

paquete (frágil o no frágil), tamaño, etc. Arena asigna atributos

automáticamente como:

Entity.Type.- Es el nombre del tipo de entidad, el cual es asignado

cuando son creadas. Logicamente permite la diferenciación entre

diferentes tipos de entidades que intervienen en el sistema(cliente,

pieza, etc).

Entity.Picture.- la imagen que saldrá en la simulación representado a

la entidad.

Entity.Create_time.- El tiempo en la simulación en que la entidad fue

creada. se podría usar para recolectar información del tiempo de

duración en el sistema.

Antes de iniciar la corrida del sistema puede modificarse los atributos a

través del módulo Entity, que se encuentra en el Basic Process Panel,

cuando se hace click en este módulo, se podrán ver las propiedades de las

entidades en la vista de hoja de cálculo.

Ilustración 10. Modificación de Entidades en ARENA


Existen entidades que se irán creando en el transcurso de la corrida del

sistema, mientras tanto se puede modificar desde un inicio ciertos atributos.

1.3. RECURSOS

Los recursos (resources) pueden ser cosas como personas, equipos,

maquinas procesadoras, automóviles, etc. Las entidades compiten entre

ellas por los servicios que les brindan los recursos.

Las entidades pueden ocupar (seize) un recurso siempre y cuando este

recurso esté disponible, también una entidad debe liberar (release) el

recurso cuando ya no lo necesita.

Cuando un recurso este siendo ocupado y otra entidad desea utilizarlo

tendrá que esperar en cola (queue) hasta que se libere. En la próxima

sección entraremos a más detalle sobre las colas.

1.4. FILAS O COLAS

En Arena una cola es una sección donde las entidades esperan mientras se

libera el recurso que necesitan. Las colas tienen nombres y también pueden

tener capacidades máximas, por ejemplo una cola en el banco solo soporta 25

personas.

1.5. VARIABLES

En ciertas ocasiones por ejemplo en el modelo se necesita mantener valores

globales que sirvan en diferentes partes de los procesos, pues las variables

representan un conjunto de valores globales que pueden ser alterados en

cualquier lugar dentro del modelo. Arena tiene dos tipos de variables: las

definidas por el usuario y las variables del sistema.

Las variables definidas por el usuario pueden ser cambiadas durante el tiempo

de simulación, por ejemplo tasa de llegada, inventario actual, número de

pacientes registrados. Etc.

Las variables del sistema son características predefinidas de los componentes

del modelo que indican el estado del componente por ejemplo: número de

entidades esperando en una fila (NQ queue name), actual valor de un contador

(NC counter name).

Para encontrar la información más exquisita sobre las variables definidas por el

sistema no hay que buscar mucho, puesto que al instalar Arena se adjuntan

también la sección onlineBook, donde hay información necesaria para utilizar

arena sin embargo el documento que mencionan a todas las variables del

sistema es “Arena Variables Guide.pdf”.

1.6. MÓDULOS DE FLUJO

Un modulo es el elemento básico para la construcción de modelos en ARENA,

estos módulos están ubicados en la barra de proyectos. En este manual se

describirán módulos necesarios para el diseño de sistemas básicos. Es

importante mencionar que la lógica básica se define como una red por donde

circulan entidades (automóviles, clientes, productos, cajas, documentos, etc)

por esta red desde un punto inicial hasta un punto final por donde salen.

Ilustración 11. Entrada y salida de entidades en ARENA


En la figura se observan dos módulos el modulo Create y el módulo Dispose,

en las secciones posteriores veremos el funcionamiento de cada uno de ellos y

más.

1.6.1. Módulo CREATE

Este modulo representa la llegada de entidades al modelo de

simulación. Las entidades se crean usando una planificación o

basándose en el tiempo entre llegadas. En este modulo se especifica

también el tipo de entidades del que se trata.

Podría usarse para:

Punto de inicio de producción en una línea de fabricación.

Llegada de documento (p. e. una petición, una factura, una

orden) de un proceso de negocio.

Llegada de un cliente a un proceso de servicio (p.e. un

restaurante, una oficina de información).

Otros.

Ilustración 12. Gráfico del modulo Create


1.6.2. Módulo PROCESS

Corresponde al principal método de procesamiento en simulación. Se

dispone de opciones para ocupar y liberar un recurso. Adicionalmente,

existe la opción de especificar un submodelo y especificar

jerárquicamente lógica definida por el usuario. El tiempo del proceso se

le añade a la entidad y se puede considerar como valor añadido, valor

no-añadido, transferencia, espera u otros.

Se puede usar para:

Mecanizado de una parte de un proceso de ensamblado.

Revisión de un documento para completarlo.

Rellenar órdenes.

Servir a un cliente.

Otros.

Ilustración 13. Gráfico PROCESS


1.6.3. Módulo DISPOSE

Representa el punto final de entidades en un modelo de simulación. Las

estadísticas de la entidad se registraran antes de que la entidad se

elimine del modelo.

Se puede usar para:

Partes que abandonan el servicio de ensamblado.

Finalización de un proceso de negocio.

Clientes abandonando un comercio.

Ilustración 14. Gráfico DISPOSE


1.6.4. Módulo DECIDE

Permite a los procesos tomar decisiones en el sistema. Incluye la opción

de tomar decisiones basándose en una o más condiciones o basándose

en una o más probabilidades (p.e. 20% verdadero, resto falso). Las

condiciones se pueden basar en valores de atributos, valores de

variables (p.e. numero de rechazados), el tipo de entidad o una

expresión.

Hay 2 puntos de salida, cuando se especifica el tipo “2-way chance” o

“2-way-condition”. Hay un punto de salida para las entidades

“verdaderas” y una para las entidades “falsas”. Cuando se especifica el

tipo “n-way chance” o “n-way condition” aparecen multiples puntos de

salida para cada condición o probalidad y una única salida “else”.

Se puede usar para:

Envio de partes defectuosas para que se vuelvan a procesar.

Ramas aceptadas frente a rechazadas.

Envio de clientes prioritarios a procesos dedicados.

Ilustración 15. Gráfico DECIDE


1.6.5. Módulo BATCH

Funciona como un mecanismo de agrupación dentro del modelo de

simulación. Los lotes pueden estar agrupados permanente o

temporalmente.

Los lotes temporales deben ser divididos posteriormente usando el

modulo Separate.

Los lotes se pueden realizar con un numero especifico de entidades de

entrada o se pueden unir a partir del valor de un determinado atributo.

Las entidades que llegan a un modelo Batch se coloca en una cola

hasta que se ha acumulado el número necesario de entidades. Una vez

acumuladas, se crea una nueva entidad representativa.

Se puede usar para:

Recoger un cierto número de partes de empezar a procesar.

Reensamblar previamente copias separadas de un formulario.

Juntar un paciente con los resultados de sus pruebas antes de

concederle una cita.

Ilustración 16. Gráfico BATCH


1.6.6. Módulo SEPARATE

Se utiliza para replicar la entidad entrante en multiples entidades o para

dividir una entidad previamente agrupada. Se especifican también las

reglas de asignación de atributos para las entidades miembro.

Cuando se segmentan lotes existentes, la entidad temporal que se

formo se destruye y las entidades que originalmente formaron el grupo

se recuperan. Las entidades saldrán del sistema secuencialmente en el

mismo orden en que originalmente se agregaron al lote.

Cuando se duplican entidades, se hacen según el numero de copias

especificado.

Se puede usar para:

Enviar entidades individuales que representan cajas eliminadas

de un contenedor.

Enviar un orden tanto a realización y a facturación para un

procesamiento paralelo.

Separar un conjunto de documentos previamente agrupados.

Ilustración 17. Gráfico SEPARATE


1.6.7. Módulo ASSIGN

Se utiliza para asignar valores nuevos a las variables, a los atributos de

las entidades, tipos de entidades, figuras de las entidades u otras

variables del sistema. Se pueden hacer múltiples asignaciones con un

único modulo Assign.

Se puede usar para:

Acumular el número de subensamblados añadidos a una parte.

Cambiar el tipo de entidad para representar una copia de un

formulario multicopia.

Establecer una prioridad del cliente.

Ilustración 18. Gráfico ASSIGN


1.6.8. Módulo RECORD

Se utiliza para recoger estadísticas del modelo de simulación. Se

dispone de varios tipos de estadísticas observables, incluyendo el

tiempo entre salidas a través del modulo, estadísticas de entidad

(tiempo, costo, etc), observaciones generales y estadísticas de

intervalo.

Se puede usar para:

Recoger el número de trabajos realizados cada hora.

Contar cuantas órdenes han sido realizadas.

Registrar el tiempo que pasan los clientes prioritarios en línea

principal de control.

Ilustración 19. Gráfico RECORD


Assign 1

1.6.9. Módulo MATCH

Este es un modulo de sincronización de entidades, es decir espera a

que se junte al menos uno en cada una de sus colas para recién soltar

dichos recursos.

Se puede usar para:

Esperar todas las partes de un producto ensamblado para recién

iniciar el ensamblado.

Ilustración 20. Gráfico MATCH


1.6.10. Modulo STATION

Sirve para marcar la salida de un entidad, imaginese una analogía con

una estación de tren o autobuses. Combinado con el modulo route se

puede hacer translado de entidades directo.

Se puede usar para:

Trasladar materiales de una estación a otra.

Ilustración 21. Gráfico STATION


1.6.11. Módulo ROUTE

Es el encargado de hacer la translación directa de una estación a otra.

Este modulo no necesita conexión de salida.

Ilustración 22. Gráfico ROUTE


1.7. MÓDULOS DE DATOS

La introducción de datos se realizar desde el Basic Process Panel, al

seleccionar cualquiera de los módulos se muestra los datos configurables en la

vista de hoja de cálculo.

Ilustración 23. Modulos de datos


1.7.1. Módulo ENTITY

Este modulo representa y muestra las entidades generadas para el

sistemas (clientes, piezas, automóviles, etc), un concepto ampliado de

entidad lo tienen en la primera sección de este material. Las entidades

pueden crearse directamente en el modulo Entity y luego utilizarlas en

los módulos o también pueden generarse automáticamente dentro del

modulo Create, y luego personalizarlas en el modulo Entity.

Ilustración 24. Secciones del modulo ENTITY

Route 1 No tiene conexion de salida


A cada entidad que va a circular por el sistema se puede configurar la

imagen inicial, presencia en los reportes estadísticos, etc.

1.7.2. Módulo QUEUE

Este modulo representa las colas en los servicios, cuando un recurso

que se quiere utilizar esta ocupado. Al clicar este modulo se ven las

colas que están configuradas en el sistema antes de iniciar la ejecución

del modelo.

En el modulo QUEUE se configura el tipo de cola (FIFO, LIFO, etc),

presencia en los reportes, etc.

Ilustración 25. Imagen del Modulo QUEUE

Fuente: Elaboración propia.

1.7.3. Módulo RESOURCE

Este modulo de dato representa o define los recursos en el sistema,

incluyendo información de los costos y disponibilidad de recursos. Los

recursos pueden tener una capacidad constante o basada en una

programación, los recursos también podrían fallar y deben configurarse.

Por eso que al clicar sobre este modulo se ve en la vista de hoja de

calculo todas estas secciones configurables.

Ilustración 26. Modulo RESOURCE


1.7.4. Modulo VARIABLE

Este modulo de dato se utiliza para representar o definir una dimensión

de variable y valores iniciales. Las variables pueden ser referenciadas

en otro modulo (por ejemlo el modulo DECIDE), pueden ser

reasignadas con nuevos valores gracias al modulo ASSIGN, y pueden

ser usadas en alguna expresión. Existen varias formas de ir cambiando

los valores de las variables, durante la ejecución del sistema. Por

ejemplo una variable nos serviría para saber el numero de personas

atendidas por hora.

Ilustración 27. Modulo VARIABLE


1.7.5. Módulo SCHEDULE

Este modulo de dato puede ser usado en combinación con el modulo

recurso para definir o representar una operación programada para un

recurso o con una modulo CREATE para definir la programación de

llegadas.

1.7.6. Módulo SET

El modulo de dato representa o define varios tipos de fijados, incluyendo

recursos, counters, tallies, tipo de entidades y figuras de las entidades.

Los recursos fijados pueden utilizarse en el modulo PROCESS.

Counters y Tallies se utilizan en el modulo RECORD.

Ilustración 28. Modulo SET

Fuente: Elaboración propia.

CAPITULO 2.

UTILIZACIÓN CON EJEMPLOS

1. CASO SISTEMA DE ATENCIÓN AL CLIENTE

Se desea estudiar un sistema de atención al cliente mediante dos secretarias, para

observar la eficiencia en el servicio, una forma de medir esta eficiencia es medir la

cantidad de personas en promedio espera por el servicio, sabiendo que los clientes

llegan siguiendo una distribución exponencial de media 2 minutos y también se sabe

que la atención es sigue una distribución exponencial de media 2.5 minutos. Se desea

simular el sistema por un día de 8 horas de trabajo.

a. Análisis

Primero debemos identificar las entidades, procesos y restricción del sistema:

Entidades: para este caso solo estarían los clientes.

Procesos: el proceso de atención al cliente.

Recursos: Carmen y Cecilia que cumplen el rol de secretarias.

Los clientes llegarán al proceso de atención y si no lo pueden atender tendrá

que esperar hasta el personal esté disponible para atender.

b. Modelo

En primer lugar debe iniciar el sistema con un módulo Create para generar la

llegada de clientes, configurado con una media de 2 minutos.

Luego arrastramos el módulo Process a la vista de diagrama de flujo, doble click y

configuramos seleccionando la acción “Seize, Delay and Release” (ocupar,

demorar y soltar), y luego agregando a las dos secretarias como recursos del

proceso.

Para finalizar arrastramos un módulo Dispose para finalizar el sistema, el modelo

siempre debe terminar en un módulo Dispose.

Con esto termina la construcción básica del modelo, entonces se debe configurar

los parámetros de corrida con el menú Run->Setup... a 8 horas por día de trabajo

y simulando 8 horas. En dicha configuración también configuramos como van a ser

expresados los resultados con “Unidad de tiempo base”.

Al correr el sistema, después de terminado el tiempo de corrida saldrá un cuadro

de dialogo que preguntará si desea ver los resultados de la simulación.

Al aceptar la pregunta veremos los resultados al detalle de la simulación., solo es

cuestión de buscar e interpretar lo que se busca en los reportes de la simulación.

Entonces, se concluye que en promedio durante la ejecución de sistema hay 12

personas esperando atención.

Sin embargo mejora la calidad del producto agregando animaciones al sistema,

animaciones como el reloj de simulación, estado de los recursos y gráficos, para

ver los cambios en tiempo de ejecución del modelo.

En primer lugar cambiamos la imagen que representa a los clientes, clicando en el

módulo Entidad del Panel de Procesos Básicos y modificamos en fila de clientes el

campo imagen inicial de picture.report a picture.person.

Así cambia los objetos que circulan por el sistema, tal como se muestran en las

figuras.

También es importante agregar y configurar en el sistema el reloj de simulación de

la barra de animación, pues ayuda a identificar los momentos exactos donde

podrían existir picos o anomalías en el sistema.

Además, se agrega a los recursos a la vista de diagrama de flujo, previa

configuración de estados (vacío, ocupado, inactivo, fallido).

Con las imágenes podemos irnos dando cuenta de la utilización de los recursos,

además podemos mover la figura la cola para mostrar las colas junto con los

recursos tal como se ve en las figuras.

Ahora considere la idea de ir viendo el número de clientes en la cola, para ello se

agregan variables a la vista de diagrama de flujo. La variable que muestra el

número actual en la cola es NQ(Atencion Caja.Queue).

Ahora bien, al correr el sistema se verá que va contando el numero clientes en cola

en ese instante de reloj de simulación, pero que tal si mostramos las colas en un

gráfico Plot de la barra de animación para hacer seguimiento.

Entonces con estos gráficos se aprecia en que tiempo hay picos más altos de cola,

siendo información importante para el sistema.

En algunos casos sería más conveniente mostrar un gráfico de tipo histograma,

que tiene la misma lógica de configuración que este tipo de gráfico, como evaluar

la ocupación/desocupación de los recursos, donde cero seria desocupado y 1

ocupado, la variable para esto es NR().

En el grafico se observa que el recurso Carmen solo está desocupado en instante

0 y 4, pero el tiempo de desocupado es menor a un segundo.

Si deseara contar también el tiempo que demora en ingresar y salir la gente del

sistema, y el tiempo que se demora en caminar hasta el servicio, también puede

interpretarse, pero se verán en animaciones más avanzadas que permite hacer

Arena, y están se verán más adelante en este manual.

2. CASO EVALUACION FINANCIERA

Una financiera ofrece crédito de consumo a sus clientes, el procedimiento de

aprobación de un crédito implica fundamentalmente una revisión de los

antecedentes comerciales del solicitante, esta revisión es llevada a cabo por un

ejecutivo de cuentas que demora un tiempo distribuido triangular (1,1.75,3).

Dado que esta es la temporada alta para la financiera el tiempo entre la llegada de

una solicitud y la siguiente se distribuye exponencialmente con media de 2 horas.

La probabilidad de que una solicitud sea aprobada es 0.88. Simular 20 dias de

trabajo del ejecutivo para determinar:

La carga de trabajo del ejecutivo (numero promedio de solicitudes en su

escritorio).

El tiempo que en promedio demora una solicitud en ser revisada (tiempo

promedio en el sistema).

El nivel máximo que demoró el ejecutivo en revisar una solicitud.

El máximo de solicitudes esperando ser revisadas.

a. Análisis

Entidades: solo van a llegar solicitudes y salir solicitudes.

Procesos: ahora existirá un proceso de revisión de la solicitudes y este pasara a

ser o bien aprobada o rechazada de acuerdo a una probabilidad.

Recursos: personal llamado ejecutivo.

b. Modelo

Para crear un modelo básico de simulación para esto, se debe usar:

Módulo Create: para generar la llegada de las solicitudes.

Módulo Process: para la revisión de las solicitudes.

Módulo Decide: para condicionar solicitudes aprobadas y rechazadas.

Dos módulos Dispose: uno para recibir las solicitudes aprobadas y otra para

recibir las solicitudes rechazadas.

Como en el caso anterior se ha desarrollado muy detalladamente cada modulo,

para este caso se hará más resumida puesto que se asume que ya conoce mejor

la herramienta.

Entonces el módulo Create se configuraría de la siguiente manera:

Para el módulo Process:

Ahora debemos usar modulo decide para arrojar 88% de las solicitudes por un lado y

el resto por otro lado, luego en cada lado del módulo Decice registramos y terminamos

los procesos con módulos Dispose ya explicados en el caso anterior y los conceptos

del capítulo anterior:

Tal como en el caso anterior agregamos el recurso a la vista de diagrama de flujo y el

sistema quedaría así:

Bien, para responder a las preguntas planteadas se debe agregar gráficos para

variables entrada de solicitudes, salida de solicitudes, solicitudes en proceso y

solicitudes en cola, a la vista de diagrama de flujo.

Utilizamos de la barra de animación, el botón variables, donde se selecciona “Llegada

de solicitudes.NumberIn”, “Solicitudes Aceptadas.NumberOut + Solicitudes

Rechazadas.NumberOut”, “Revision de Solicitudes.WIP” y por ultimo NQ(Revision de

Solicitudes.queue)

Mucho mejor si se agrega gráficos de tipo plot al modelo:

Quedando el sistema así:

Pudiendo observarse con ayuda de los plots como han sido la evolución de las colas y

procesos en el tiempo. Entonces puede entenderse mejor el sistema a través de estos

indicadores.

3. CASO SALA DE EMERGENCIA EN EL HOSPITAL

En una sala de emergencia se debe simular el sistema durante 9 horas, de ello se sabe que hay

dos formas de llegar de los pacientes:

Llegada de personas a pie, y

Llegada de personas en una ambulancia.

De la llegada de personas a pie se sabe que sigue una distribución exponencial de media

aproximada a 2 minutos.

De la llegada de ambulancias se sabe que llegan a una media de 5 ambulancias por hora; cada

ambulancia tiene posibilidad de transportar 3 pacientes, sin embargo por estadística se sabe

que el 10% de las ambulancias que llegan a la sala de emergencias traen 3 personas, el 40%

traen 2 personas y el resto trae una sola persona que en realidad es el 50%.

Sala de emergencias utiliza un procedimiento de prioridad para atender a los pacientes, se

asume que las personas que llegan en ambulancia deben ser atendidas más rápido, por lo que

las personas que llegan en ambulancias y llegan a recepción (que tardan de ½ a 1 minuto en

ser atendido), y pasan directamente a los servicios de medicina para ser atendidos, por otro

lado las personas que han llegado a pie pasan por un proceso de “Triaje” en el cual se les

registra el peso, la presión, estatura, temperatura, todo este proceso de Triaje tarde de 3 a 5

minutos.

Bien, la permanencia en Medicina debe ser según una media de 2 minutos por paciente,

podríamos clasificar a los pacientes como pacientes graves, pacientes con dolencias fuertes y

pacientes con dolencias leves, repartidas en porcentajes de 30%, 40% y 30% respectivamente.

Además se sabe que los médicos que están para atender en medicina son el Dr. Luis, Dr. Carlos

y el Dr. Juan.

Los pacientes graves deben entrar a cirugía, los pacientes con dolencias fuertes deben pasar a

una sala de observación, y por último los pacientes con dolencias leves deben ser dados de alta

de emergencia con su respectivo tratamiento y enviados a recitado para pasar por consulta

normal.

Para trasladar a los pacientes a cirugía hay tan solo 3 camillas, estas camillas trasladan a los

pacientes a una media de 10 pacientes por hora.

Para entrar a la sala de observaciones se debe esperar a que haya al menos 2 pacientes para

pasar a la sala.

Se desea conocer:

Qué tan ocupado están los 3 médicos en medicina.

¿Cómo funciona la rutina de evento de este caso?

Tiempo promedio de espera en medicina.

Numero promedio de personas que esperan para entrar a medicina.

El número de pacientes que se quedan en cola.

¿El sistema es eficiente o debe hacerse cambios en tiempos, recursos o entidades?

a. Análisis

b. Modelo

CAPITULO 3. EJEMPLOS AVANZADOS

CASO 1. PIEZAS PASADAS CONSIDERANDO TIEMPO DE TRASLADO

Las piezas llegan al primer proceso de una en una, con una media de 10

unidades/hora (Exponencial); la mitad son de color ROJO y la otra mitad AZULES. En

el primer proceso se dispone de 2 máquinas iguales que realizan el trabajo tardando

un tiempo que se distribuye según una triangular de tiempos mínimo, modal y máximo,

de 5, 8 y 10 minutos respectivamente. Cuando finaliza este primer trabajo, se mandan

las piezas al departamento 2 utilizando un transporte directo (“ROUTE”) que tarda 12

minutos.

Análisis.- Para asegurarse de que la mitad de piezas sean rojas y la otra mitad sean

azules debemos poner un módulo asign y declarar un atributo llamado “color” con la

función Disc(0.5,1,1,2) en esta función se esta diciendo que al 50% (0.5), se le asigna

el numero 1 como color y al complemento (1), se le asigna 2 como color, con lo cual ya

se podrá diferenciar por color a las piezas en módulos siguientes.

Para este caso a diferencia de los ejercicios anteriores se hace uso del panel de

“Advanced Transfer”, porque es allí donde se encuentra los módulos Route, Station

que son los necesarios para solucionar este caso.

El módulo Route hará el traslado de la estación 1 a la estación 2, tomándose un

tiempo para el traslado.

Modelo.-

El modelo general quedaría como se muestra en gráfico:

Luego haciendo las configuraciones en los módulos:

Como ya se asigno el atributo color a cada entidad, podemos diferenciarlos para

cambiarles luego de color:

Como se necesita dos recursos para el proceso, este se da con SET desde una

expresión.

Ahora se debe hacer el traslado al departamento 2 explicando que el station 1

representa al departamento 1 y station 2 representa al departamento 2. Para ejemplo

al agregar el station 1 y 2 los dejamos con las configuraciones predeterminadas, sin

embargo se debe aclarar que el módulo Route tiene conexión de entrada y no de

salida.

De la barra de animación dibujamos los station 1 y 2, también seleccionamos la

animación del route en la misma barra para juntar los puntos desde station 1 hasta el

2.

Usted puede personalizar la animación con líneas con patrones, cuadrados

representando salones, etc. Al correr el modelo se podrá ver como las piezas azules y

rojas van pasando del departamento 1 al departamento 2.

CASO 2. TRASLADO A TRAVES DE UNA CINTA TRANSPORTADORA ENTRE

DEPARTAMENTOS.

En el departamento 2, se agrupan las piezas en cajas de 6 unidades del mismo color.

Las cajas son mandadas al departamento 3 a través de una cinta transportadora

(“CONVEYOR”), de 100 metros de longitud y que se mueve a una velocidad constante

de 200 metros/hora.

Análisis.- Esto es continuación del CASO 1, entonces después del station 2 continua

este modelo con módulos de agrupamiento, sin embargo se debe tener en cuenta que

el agrupamiento es por color, y eso se logra con el módulo batch pero agrupando por

atributo, que fue declarado apenas iniciaba el modelo.

Para representar la cinta transportadora se hace utilidad del módulo Conveyor que

moverá la entidad por la cinta, sin embargo se necesita de un módulo station 3 de

inicio y station 4 de final de la cinta, además del módulo Access para colocar la entidad

en la cinta y Exit para descargar la entidad de la cinta.

Modelo.-

Con las configuraciones siguientes:

Se debe tener en cuenta que al módulo conveyor se le asgina un segmento o tamaño

por defecto que se observa en el modulo conveyor de hoja de calculo en el panel

advanced transfer, el cual aprovechamos para definirle la velocidad a la que se mueve

la cinta.

En el módulo segment de hoja de cálculo también aprovechamos para configurar la

distancia, y el station de inicio y fin.

Utilizando la barra de animación, con los station 3 y 4 mas el segment del conveyoy y

una línea con un patrón tipo cinta, el modelo quedaría así:

Al hacer correr el modelo del caso 1 y 2 se ven como se esperan 6 unidades del

mismo color y se convierten en cajas andando por la cinta transportadora.

CASO 4. TRASLADO A TRAVES DE TRANSPORTES

En el departamento 3 se sacan las unidades de las cajas, y se procesan de una en

una en una máquina que tarda un tiempo que se distribuye uniformemente entre 4 y 8

minutos. El producto ya finalizado se mete otra vez en cajas de 10 unidades del mismo

color que se llevarán al almacén 1 si son rojas, y al almacén 2 si son azules. Para ello

se utilizará una carretilla eléctrica (“TRANSPORTER”), que se moverá a una velocidad

de 30 km/hora si va vacía, y 10 km/hora cuando va llena. La distancia hasta el

almacén 1 es de 6 km, y de 10 km al almacén 2.

Análisis.- Continuando el caso 1 y 2, ahora se utiliza el modulo Separate para

desempaquetar con un máquina, y luego un Batch para juntar de 10 unidades del

mismo color, para hacer el traslado del departamento 3 a los almacenes se necesita

de una movilidad (Tractor, Camioneta, etc), el cual cada paquete debe esperar a que

el vehiculo regrese para poder ser trasladado a los almacenes.

Al utilizar el módulo Transporter que llevara las entidades del station 5 al 6 o 7

dependiendo del color, es necesario también los módulos Request para solicitar el

recurso (vehiculo), Move para regresar el vehiculo y Free para liberar el vehiculo y que

puede seguir transportando.

Modelo.-

El modelo quedaría así:

Con la configuración de sus módulos:

Tambien se debe configurar la distancia que debe recorrer el vehiculo.

Luego con la barra de animación utilzando las animaciones station, Distance y el

recurso queda así:

Y al correr el modelo se muestra así:

En los siguientes manuales podrá conocer a más detalle los módulos ya vistos en este

manual y también conocerá la utilidad de los demás módulos avanzados.

CONCLUSIONES

El presente manual permitirá el entendimiento del software Arena 12.0 para el

uso del curso de Simulacion Discreta de Sistemas de forma animada.

Arena 12.0 tiene mejor presentación de siendo animado con las opciones de la

barra de animación que cuando se presentan tan solo módulos de flujo.

El Arena 12.0 beneficia en otros cursos donde se tengan que evaluar colas.

RECOMENDACIONES

Se recomienda la lectura del manual desde el inicio para entender el concepto

y beneficios de los módulos que el Arena 12.0 ofrece.

Se recomienda seguir los ejercicios de forma ordenada porque existen

referencias de un ejercicio a otro.

Se recomienda continuar con la investigación de los siguientes módulos

avanzados.

Se recomienda evaluar la existencia y utilidad de otros software similares al

Arena 12.0

BIBLIOGRAFÍA

BRADLEY, Allen. (2007). “Arena User’s Guide”. Rockwell Software. Rockwell

Automation Technologies, Inc. USA.

ARAYA A., Mauricio. (2009). “ARENA, Modelamiento basico”. U-Cursos. [en linea]

https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2009/2/IN47B/1/material_alumnos/

https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2009/2/IN47B/1/material_alumnos/

Documents

61230297 Manual Arena