INVOP2A

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  • 1INVESTIGACIN DE INVESTIGACIN DE OPERACIONES IIOPERACIONES II

    Ing. Luis Zuloaga RottaIng. Luis Zuloaga Rotta

    UNI-FIIS 2

  • 2UNI-FIIS 3

    UNI-FIIS 4

    SISTEMASISTEMA

    Conjunto de entidades u objetos relacionados entre si (conforman una estructura) con una misma finalidad, alcanzar sus objetivos.

    La retroalimentacin (feedback) es una caracterstica de los sistemas para dar soporte a las actividades que les permiten alcanzar los objetivos.

  • 3UNI-FIIS 5

    SistemaSistemaInputInputOutputOutput

    RequerimientosRequerimientos

    ResultadosResultados

    TransformacionesTransformaciones(procesos recursos)

    (inputs)

    (Outputs)

    UNI-FIIS 6

    Enfoques para el anlisis de Enfoques para el anlisis de SistemasSistemas

    Enfoque de la caja negra. Estudiamos el comportamiento en funcin de los

    inputs y outputs. Enfoque de la transicin de estado.

    Definimos un vector de estado para el sistema y estudiamos el comportamiento en funcin de cambios en las variables de estado del vector.

    Enfoque de las partes componentes. Estudiamos al sistema en funcin de sus partes

    componentes y de la estructura del todo.

  • 4UNI-FIIS 7

    Anlisis CATDWEAnlisis CATDWE

    C : cliente A : actor D : dueo T : transformacin W : weltanshaung E : entorno

    UNI-FIIS 8

    ModeloModelo Es toda representacin de un sistema

    real o abstracto, con la finalidad de comprender sus caractersticas y/o funcionalidad.

    Un mdelo puede ser simblico, icnico u anlogo. Ej: un mapa, un sistema de ecuaciones, un

    diagrama de flujo, un avin a escala, una formula, diagrama de procesos, etc.

  • 5UNI-FIIS 9

    Funcin de los ModelosFuncin de los Modelos

    Una ayuda para el pensamiento Una ayuda para la comunicacin Para entrenamiento e instruccin Una herramienta de prediccin Una ayuda para la experimentacin.

    UNI-FIIS 10

    Cmo mejorarel sistema ?

    ObjetivosRestriccionesProcesosRecursosLocacionesCostos

    Sistema bajoestudio

    Analista omodelador

    Paradigmas

  • 6UNI-FIIS 11

    SimulacinSimulacin Es el estudio de un sistema a travs de

    un modelo ayudado de un computador, con la finalidad de comprender su comportamiento en un conjunto de escenarios y plantear propuestas alternativas de mejora.

    El curso se limitar al estudio de modelos de simulacin para sistemas discretos.

    UNI-FIIS 12

    SimulacinSimulacin

    ... es el proceso de disear un modelo de un sistema real y realizar experimentos con l para entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias para la operacin del sistema

    Robert Shannon

  • 7UNI-FIIS 13

    Para qu usar la Simulacin ?Para qu usar la Simulacin ?

    Para experimentar con escenarios what-if. Para comprender el impacto de la

    introduccin de nuevas tecnologas. Para visualizar una representacin dinmica

    del sistema. Para probar/analizar un diseo previo a la

    implementacin. Para analizar la performance del sistema a

    los cambios que se presenten en el tiempo.

    UNI-FIIS 14

    Para qu usar la Simulacin ?Para qu usar la Simulacin ?

    Permite una experimentacin controlada. Para un anlisis sin disturbios (efecto

    Hawthorne) ni interrupciones en el sistema. Por su facilidad de uso y comprensin. Visualizacin realistica y convincente. Para forzar la atencin a detalles del

    diseo. Porque es muy caro experimentar

    directamente sobre el sistema.

  • 8UNI-FIIS 15

    Ventajas de la SimulacinVentajas de la Simulacin 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 o simplificaciones, mientras que con los modelos de simulacin es posible analizar sistemas de mayor complejidad o con mayor detalle.

    En algunos de los casos, la simulacin es el nico medio para lograr una solucin.

    UNI-FIIS 16

    Desventajas de la SimulacinDesventajas de la Simulacin

    Los modelos de simulacin en una computadora son costosos y requieren mucho tiempo para desarrollarse y validarse.

    Se requiere gran cantidad de corridas computacionales para encontrar "soluciones ptimas"; esto repercute en altos costos.

    Es difcil de comprobar que resultados de modelos de simulacin son adecuados. Por lo tanto es difcil que sean aceptados.

    Los modelos de simulacin no dan soluciones ptimas. La solucin de un modelo de simulacin puede dar al

    analista un falso sentido de seguridad.

  • 9UNI-FIIS 17

    FORMULACINDEL

    PROBLEMA

    DEFINICINDEL SISTEMA

    ES TIL LASIMULACIN ?

    FORMULACINDEL MODELO

    PREPARACINDE DATOS

    TRASLACINDEL MODELO

    No

    FIN

    S

    A B

    S

    EL MODELOES VLIDO ?

    PLANEACINESTRATGICA

    PLANEACINTCTICA

    EXPERIMENTACIN

    INTERPRETACINES TIL ?

    IMPLANTACIN

    DOCUMENTOPROPUESTAS

    No

    S

    A B

    EL PROCESO DE SIMULACINEL PROCESO DE SIMULACIN

    UNI-FIIS 18

    Validacin del ModeloValidacin del Modelo

    Es el proceso de llevar a un nivel aceptable la confianza del usuario referente a que acepte cualquier inferencia acerca de un sistema que se derive de la simulacin.

    No existe la prueba de validacin. En lugar de esto, el experimentador debe realizar pruebas a lo largo del proceso de desarrollo del modelo, a fin de crear confianza.

  • 10

    UNI-FIIS 19

    Experimentacin y anlisis de Experimentacin y anlisis de sensibilidadsensibilidad

    La experimentacin con el modelo (corrida) nos permite obtener la informacin deseada.

    El anlisis de sensibilidad consiste en la variacin sistemtica de los valores de los parmetros sobre algn intervalo de inters y en la observacin del efecto en la respuesta del modelo.

    UNI-FIIS 20

    Mtodos para validar el modeloMtodos para validar el modelo Debemos cerciorarnos de que el modelo tenga

    validez de forma general. Es posible que el modelo d respuestas absurdas

    s i se lleva los parmetros a valores extremos ? El segundo y tercer mtodo se basan en la

    prueba de suposiciones y en la prueba de transformaciones de entrada-salida. Estas conllevan el uso de pruebas estadsticas de medias y varianzas, regresin, anlisis de factores, autocorrelacin, pruebas no paramtricas, etc.

  • 11

    UNI-FIIS 21

    DIAGRAMA DE FLUJO

    UNI-FIIS 22

    LAYOUTPROCESOSLAYOUT DEPROCESOS

    Ruta trabajoRuta trabajo

  • 12

    UNI-FIIS 23

    Como comprender los Como comprender los procesos de negocioprocesos de negocio

    Para comprender, estudiar y mejorar los proceso de negocio, primero tenemos que identificarlos, definirlos y descubrir tanto su estructura como sus relaciones.

    Los procesos de negocio no son analizados como cajas negras.

    Para lograr esto, realizamos una descomposicin funcional del negocio.

    UNI-FIIS 24

    Funciones y Procesos de NegocioFunciones y Procesos de Negocio

    Una funcin es un grupo de actividades de alto nivel que juntas apoyan un aspecto del negocio.

    Los procesos de negocio tambin son agrupamientos de actividades, pero ocurren a un nivel inferior.

    La ejecucin de un proceso tiene sentido para el negocio; es una actividad que se inicia por un evento.

  • 13

    UNI-FIIS 25

    Cmo modelar el Sistema ?Cmo modelar el Sistema ?

    UNI-FIIS 26

    Se usan grficos (generalmente cajas y flechas) para proveer los datos acerca de la estructura del sistema, razn por la que la mayor parte de la gente piensa en modelos de procesos como representaciones pictricas.

    Con el modelamiento de procesos se puede mirar el sistema de inters con profundidad, de modo que delicados matices de su organizacin puedan ser analizados, comprendidos y tal vez lo mas importante, comunicados a otros.

    Cmo se modelan los procesos ?Cmo se modelan los procesos ?

  • 14

    UNI-FIIS 27

    ModelamientoModelamiento de Procesos de Procesos IDEFIDEF

    Modelamiento de actividades IDEF o Procesos de Negocio, es una tcnica para analizar el sistema total como un conjunto de actividades o funciones interrelacionadas.

    Las actividades (verbos) del sistema son analizadas independientemente del o de los objetos que los llevan a cabo.

    UNI-FIIS 28

    IDEF: IDEF: QueQue eses ?? Una tcnica para modelar :

    funciones : actividades acciones procesos operaciones

    relaciones funcionales y datos (informacion y objetos) de un sistema o empresa.

  • 15

    UNI-FIIS 29

    IDEF IDEF eses Lenguaje de modelamiento grfico (sintaxis y

    semantica) + metodologa para desarrollarmodelos de procesos (utiliza tcnica ICOM).

    Describe : que hace un sistema que controles tiene sobre que trabaja como ejecuta sus funciones que produce

    En resumen IDEF = grfico + texto + glosario

    UNI-FIIS 30

    ICOMICOM InputsInputs

    Items consumidos o transformados por procesos Ejemplo : materiales, informacin, capital, energa, ...

    ControlesControles Restricciones o gobierno del proceso Ejemplos : lineamientos, reglas de negocio, polticas, ...

    OutputsOutputs Resultados del proceso, esto es una entrada transformada Ejemplos : materiales, informacin, ...

    MecanismosMecanismos Recursos utilizados para producir la salida (usada por los procesos) Ejemplos : personal, sistemas, equipos, ...

  • 16

    UNI-FIIS 31

    La actividad (o funcin) esrepresentada por una caja.

    Inputs son representados por la flechas fluyendo hacia el ladoizquierdo de la caja.

    Outputs son representados porflechas fluyendo desde el ladoderecho de la caja.

    Flechas que fluyen hacia la partesuperior de la caja representanrestriccioneso controles.

    Flechas fluyendo hacia el ladoinferior de la caja son losmecanismos.

    IDEF

    Actividada ejecutar Output

    Mecanismo(Recurso)

    Input

    Restriccin

    El Orden de las cajas no implica necesariamente una secuencia !! La descomposicin es Top Down !!

    UNI-FIIS 32

    IDEFIDEF eses unauna descomposicidescomposicinnTop DownTop Down

    Mas General

    Mas Detal lado

    A2

    2.1

    2.22.3

    A-0

    Este diagrama es elpadre de ...este diagrama.

    A04

    1 2

    3

    A23

    2.3.1

    2.3.2

    2.3.3

    Diagrama de ContextoDiagrama de Contexto

    Diagrama de Nivel CeroDiagrama de Nivel Cero

    Diagrama de Primer NivelDiagrama de Primer Nivel

  • 17

    UNI-FIIS 33

    Combinaciones de flechas Combinaciones de flechas de de interfaceinterface

    Output Input

    Output Control

    Output Mecanismo

    Output Control feedback

    Output Input feedback

    UNI-FIIS 34

    Bifurcaciones y UnionesBifurcaciones y Uniones Las salidas (outputs) de una

    actividad pueden ser usadas por ms que una actividad.

    En IDEF las flechas en general, pueden bifurcarse o unirse, renombrndose en caso sea necesario para especificar mayor detalle (dado que es un subconjunto de la flecha principal).

    POLITICAS &PROCEDIMIENTOS

    POLITICAS &PROCEDIMIENTOS

    DE PERSONAL

    POLITICAS &PROCEDIMIENTOS

    DE VENTAS

    Material residual

    Material defectuoso

    Material rechazado

  • 18

    UNI-FIIS 35

    Sistema BancarioOPERACINOPERACINBANCARIABANCARIA

    ESPERA XESPERA XSERVICIOSERVICIO

    ATENCINATENCINCLIENTECLIENTE

    ARRIBO CLIENTE

    PERSONALBANCO

    CLIENTE CONOPERACINREALIZADA

    REGLAMENTO BANCO CLIENTE

    CANSADO ESPERAR

    CLIENTE CON OPERACIN PENDIENTE

    CLIENTE PASA A VENTANILLA

    UNI-FIIS 36

    Que sigue ... ?Que sigue ... ? Una vez identificados y comprendidos

    los procesos u actividades, se define la situacin problema.

    A continuacin se identifican las variables del vector de estado (var. aleatorias), para luego observar y registrar su comportamiento (muestra).

    Se organiza la data recogida y se plotea, procediendo a plantear una hipotesis nula H0.

    x1

    x2 x3

    x4 x5

    x6xn

    xi frec[a1,a2] 8

  • 19

    UNI-FIIS 37

    Nmeros Random ( #r ) Son nmeros reales (r) distribudos

    uniformemente en el intervalo [0,1].

    r = 1/2Var(r) = 1/12

    0 1r0r

    UNI-FIIS 38

    Algoritmos para generar Algoritmos para generar #r#r Algoritmos congruenciales :

    Mixto : #ri+1 = ( a + b #ri)Mod(m) Multiplicativo : #ri+1 = ( b #ri)Mod(m)

    EJEMPLO: Generar 2 nmeros aleatorios de mdulo 8 con constantes a= 7 y b= 5 y una semilla r0 = 4.

    ri+1= (5ri + 7)MODULO(8)

    r1= 27 MODULO (8) = 3r2= 22 MODULO (8) = 6

  • 20

    UNI-FIIS 39

    Restricciones para los Restricciones para los parmetros de algoritmoparmetros de algoritmo

    a, b, m y r0 deben ser mayores que cero (0). r0 no debe ser mltiplo de 2 ni de 5. a debe ser impar. a y m deben ser primos entre si. b = 200t z tal que :

    z = 3,11,13,19,21,27,29,37,53,59,61,67,69,77,83,o 91. t = 1,2,3,4,5, ...

    m = 10d y d 4 (d # de bits de una palabra del computador) Periodo mximo m/20

    UNI-FIIS 40

    Parmetros y VariablesParmetros y Variables

    En un experimento se tiene informacin o datos de dos tipos :

    PARMETROS: permanecen sin cambio durante todo el tiempo que dura el experimento.

    VARIABLES: cambian durante el experimento.

  • 21

    UNI-FIIS 41

    Variable AleatoriaVariable Aleatoria

    PROCESO ESTOCASTICO: experimento donde no es posible conocer de antemano los resultados obtenidos para cada valor de una variable. Se cumplen las propidades de la teora de probabilidad para las variables asociadas.

    VARIABLE ALEATORIA: variable en un proceso estocstico.

    UNI-FIIS 42

    Distribucin de probabilidad

    FALLAS

    20

    30

    70

    FRECUENCIA

    CBA

    FALLAS

    1/3

    1/4

    7/12

    PROBABILIDAD

    CBA

  • 22

    UNI-FIIS 43

    Tipos de Distribucin Tipos de Distribucin ProbabilidadProbabilidad

    CONTINUAS: los valores de las VA estn en algn rango de los nmeros reales y cubren entre todos ellos todo el rango.

    DISCRETAS: los valores de las VA pertenecen a algn rango de los enteros o reales. Entre dos valores de la VA hay por lo general una infinidad de valores que no se asocian a la variable aleatoria.

    UNI-FIIS 44

    Funciones Generadoras de Funciones Generadoras de Valores AleatoriosValores Aleatorios

    Para reproducir el comportamiento de los sistemas a travs de los modelos, es necesario reproducir el comportamiento de los objetos del sistema, a travs de la reproduccin de las actividades en las que intervienen, especialmente las relacionadas con variables aleatorias.

    Recogemos una muestra de datos para cada variable identificada, realizamos el ajuste correspondiente a alguna funcin de probabilidad conocida o no.

  • 23

    UNI-FIIS 45

    Mtodo de la Mtodo de la Transformacin InversaTransformacin Inversa

    Muchas de las Funciones de Distribucin de probabilidad acumuladas son univalentes de all que tienen inversa.

    F(x) = p(X x) ~ UNIF(0,1)

    tambin #r ~ UNIF(0,1)entonces #r = F(x)por lo tanto x = F-1(#r)

    r0

    x0

    1

    F(x)

    0 X

    UNI-FIIS 46

    Uniforme Contina (UC)

    a bx0x

    1b-a

    F(x) = (x0-a)/(b-a)

    a b

    F(x)

    1

    0

    #r

    x0

    Dado que F tiene inversa, entonces #r = F(x), luego #r = (x-a)/(b-a) por lo tanto x = a + #r(b-a)

  • 24

    UNI-FIIS 47

    Exponencial Negativa (Exponencial Negativa (ExpExp)) Funcin continua con

    dominio [0,+ .

    f(X) = e-x ; x0

    F(x) = ox0 f(x)dx

    x

    f(x)

    0 x0 0

    F(x)1

    x

    #r

    x0

    Media (x) = 1/Var (x) = 1/2

    Dado que F tiene inversa, entonces #r = F(x), luego #r = 1 - e-x por lo tanto x = - (1/)ln(1-#r)

    UNI-FIIS 48

    Lineal (Lineal (LinLin))

    a b

    2 b-a

    f(x) F(x)1

    0x

    x

    #r

    x0

    F(x) = (x0-a)2(b-a)2

    a b

    f(x) = 2(x-a) dado que F tiene inversa, entonces #r = F(x)(b-a)2 entonces x = a + (b-a) #r

  • 25

    UNI-FIIS 49

    Normal (Normal (NormNorm)) Teorema del Lmite Central : Toda variable aleatoria con media y

    varianza conocidas, que se expresa como la suma de n variables aleatorias independientes, tambin con media y varianza conocidas, para un n suficientemente grande, se puede aproximar a travs de una distribucin normal.

    f(x) = 1 e -(1/2)[(x- )/ s]22p s

    x

    Si t = s1+s2+s3+s4+s5+s6+......+sn / med (s i) y var(s i) son conocidas, entonces para un n suficientemente grande t ~ Normal (med,var).

    Si t = # r1+# r2+# r3+# r4+# r5+...+# rn = S # ri / # ri ~ RANDOMnormalizando t y x tenemos : t (n/2) = x

    n/12 sTomando n = 12 encontramos que : X = + s [(S #ri) - 6]

    12

    UNI-FIIS 50

    BernoulliBernoulli ((BernBern)) Es una distribucin discreta en la que los resultados

    del experimento aleatorio slo arrojan dos valores posibles 0 o 1(fracaso o xito).

    X =

    0 si #r p

    1 si #r < pf(x) = px(1-p)1-x / p = xito

    Ej: Trompo f(x) = (1/3)x(2/3)1-x

    0(R) si #r 1/31(A) si #r < 1/3X =

  • 26

    UNI-FIIS 51

    BinomialBinomial ((BinBin)) Una distribucin Binomial involucra varios procesos de

    Bernoulli, digamos n procesos y, se desea el nmero de xitos x que se tendr en todos los procesos tomados en conjunto. La Binomial mide la probabilidad de que x=i xitos en n pruebas:

    p(x=i) =(n i)pi(1-p)n-i / med(x)=np y var(x)=np(1-p)

    Entonces si x= b1+b2+b3+..bn = Sbi / bi ~ Bern(p)tenemos que x ~ Bin (n,p)

    n

    0 1 2 3 4

    x

    0.40

    0.20

    0.10

    f(x)Bin (4,0.5)

    UNI-FIIS 52

    PoissonPoisson ((PoisPois))

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ....

    x

    f(x) = lx e- l / med(x) = lx!

    f(x)

    e-?

    T T T T TX=4 X=2 X=1 X=5 X=0

    t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11

    1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

    x ~ Poiss(l)t ~ Exp(1/l)

    Si ti ~ Exp(1/l) entonces t = - (1/l)ln(1-#r)Luego x = max {i : Sti T < Sti } ~ Poiss(l)

    i i+1

    0 0

  • 27

    UNI-FIIS 53

    Uniforme Discreta (UD)Uniforme Discreta (UD)

    X =

    a1 si 0 #r 1/na2 si 1/n < #r 2/na3 si 2/n < #r 3/n...an si n-1/n < #r 1

    a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 ... an

    1/n

    x

    f(x)

    a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 ... an

    1/n x

    F(x)

    2/n

    3/n

    4/n

    5/n

    1

    #r

    UNI-FIIS 54

    Mtodo de RechazoMtodo de Rechazo Se tiene una Variable Aleatoria X

    con funcin de densidad f(x) definida en a = x = b, adems,M= max f(x), a = x = b

    Sea g(x)= [f(x) / M]luego 0 = g(x) = 1

    El mtodo consiste en:a. Se generan r1 y r2, dos

    nmeros aleatoriosb. Se define x= a + (b-a)r1c. Si r2 = g(x) entonces x es

    observacin. En otro caso, volver al paso a.

    a b

    Mf(x)

    x

    1 g(x)

  • 28

    UNI-FIIS 55

    Ejemplos Ejemplo1: Sea f(x)= 2 x , 0 = x = 1

    Entonces M = 2 y g(x)= 2x/2 = xa. Generar r1 y r2b. x = a + (b a) r1 = 0 + (1 - 0) r1 = r1c. Si r2 = r1 entonces x es observacin, de lo contrario volver a generar r1 y r2.

    Ejemplo2: Sea f(x)= 2x/9 para 0 = x = 3, entoncesM=2/3 y g(x)= (2x/9)/(2/3)= x/3a. Generar r1 y r2b. x= a + (b - a)r1 = 0 + (3 - 0)r1 = 3r1c. Si r2 = g(x) = x/3, as r2 = 3 r1/3 = r1, o sea si r2 = r1, entonces x es observacin, de lo contrario volver a generar r1 y r2.

    UNI-FIIS 56

    Pruebas de Bondad de AjustePruebas de Bondad de Ajuste Estas pruebas nos permiten determinar si

    la muestra de los datos recogida, respecto a una variable aleatoria de inters para el estudio, se puede aproximar a partir de una funcin de distribucin de probabilidad terica (H0).H0 : No existe diferencia significativa entre los datos observados y los que se obtendran a partir de una distribucin ............ (distribucin de probabilidad terica).

  • 29

    UNI-FIIS 57

    Prueba de Prueba de JiJi--CuadradoCuadrado Es recomendable para muestras cuyo tamao

    es mayor que 100. Calcular :

    cc2 =S (fofoi fefei)2fefei

    Donde : k # intervalos de clasefo frecuencia observada

    fe frecuencia esperada, tal que fe = np(x i)5n tamao de la muestrap(xi) probabilidad terica para xi

    k

    i=1

    UNI-FIIS 58

    JiJi--Cuadrado ...Cuadrado ... Luego obtener de tablas el estadstico

    de Ji-Cuadrado para : ct2(1-a, #gl)Donde : (1 a ) es el nivel de significancia, y

    #gl : es el nmero de grados de libertadtal que #gl = K - #parm.estimados 1

    Comparamos, y aceptamos H0 si :cc2

  • 30

    UNI-FIIS 59

    Prueba de Prueba de KolmogorovKolmogorov -- SmirnovSmirnov Es recomendable para muestras cuyo

    tamao esta comprendido entre 10 y 100. Se determinan las frecuencias relativa y

    acumulada de los valores observados, y la probabilidad terica y acumulada para la distribucin terica.

    El estadstico K/S calculado se determina a partir de la mxima de las diferencias absolutas entre la frecuencia y probabilidad acumuladas.

    El estadstico K/S terico se obtiene de tablas dado un a (nivel significancia) y n(tamao muestra).

    Se acepta H0 si se cumple que : Dc

  • 31

    UNI-FIIS 61

    Ejemplo 1Ejemplo 1 Suponga que se han

    generado 100 #saleatorios y deseamos comprobar su uniformidad sobre 10 intervalos equidistantes utilizando la prueba de Kolmogorov/Smirnov. Usar un a = 5%.

    H0 : Los datos se pueden aproximar a travs de una distribucin Uniforme.

    Int Frec FrecRel1 8 0.082 17 0.173 5 0.054 5 0.055 12 0.126 18 0.187 5 0.058 14 0.149 13 0.13

    10 3 0.03100

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    0.1 UNIF

    UNI-FIIS 62

    Int Frec FrecRel FrecAbs ProbTeor ProbAcum D k/s1 8 0.08 0.08 0.1 0.1 0.022 17 0.17 0.25 0.1 0.2 0.053 5 0.05 0.3 0.1 0.3 0.04 5 0.05 0.35 0.1 0.4 0.055 12 0.12 0.47 0.1 0.5 0.036 18 0.18 0.65 0.1 0.6 0.057 5 0.05 0.7 0.1 0.7 08 14 0.14 0.84 0.1 0.8 0.049 13 0.13 0.97 0.1 0.9 0.07 Max D k/s10 3 0.03 1 0.1 1 0.0

    100

    Tabla de Clculos Ejemplo 1

    Dc = 0.07Dt (5%,100) = 1.36/ 100 = 0.136Como Dc

  • 32

    UNI-FIIS 63

    Ejemplo 2Ejemplo 2 La siguiente tabla muestra la

    distribucin de frecuencias para la variable aleatoria tiempo entre dos arribos consecutivos a un SuperMercado.

    Formule la hiptesis adecuada y haga el ajuste correspondiente a una funcin de distribucin de probabilidad terica conocida. Use un a = 5%.

    FrecTiempo

    118 t < 20

    216 t < 18

    314 t < 16

    512 t < 14

    810 t

  • 33

    UNI-FIIS 65

    t ProbTeor (fo - Ei)2/Ei

    1 50 0.3440 51.60 0.0503 33 0.2252 33.78 0.0185 22 0.1481 22.22 0.0027 15 0.0973 14.60 0.0119 11 0.0618 9.27 0.323

    11 8 0.0419 6.29 0.46813 5 0.0275 4.1315 3 8 0.0181 2.72 6.84 0.19717 2 0.0119 1.7919 1 0.0078 1.17

    +21 0 3 0.0164 2.46 5.42 1.077150 1.0000 150.00 2.146

    Ei=npiFrec

    P(0 ti < 2) = 020.21e- 0.21tdt = - e- 0.21t |0

    2=0.3440

    P(2 ti < 4) = 240.21e- 0.21tdt = - e- 0.21t |2

    4=0.2252

    ...

    P( ti 21) = 1 - 020

    0.21e- 0.21tdt = 1 (e- 0.21t )|020

    =0.0164

    UNI-FIIS 66

    Respuesta Ejemplo 2 ...Respuesta Ejemplo 2 ... Determinamos #gl = 8 1 1 = 6 De Tablas determinamos :

    cct2 (95%,6) = 12.6 Como :

    ccc2

  • 34

    UNI-FIIS 67

    RecomendacionesRecomendaciones Dada una muestra de tamao n para una

    variable aleatoria, se puede utilizar la Frmula de Sturges para aproximar el nmero de intervalos en los que se les puede agrupar :

    K = 1 + 3.3 log n Dado que se tienen que aproximar los parmetros

    de la distribucin de probabilidad terica, se pueden utilizar las siguientes relaciones :

    Med(x) = (S xi.Foi) / n y Var(x) = [S xi2.Foi n.Med2(x)] / (n 1)

    UNI-FIIS 68

    Ejemplo 3 Construir una funcin generadora de valores

    aleatorios para la siguiente funcin de distribucin de probabilidades (fdp):

    f

    20 a

    a

    x

  • 35

    UNI-FIIS 69

    Clculo de a: Por condicin de una fdp, el rea bajo la curva de f en su dominio debe ser 1.Entonces (1/2)(a)(a) + (1/2)(a)(2-a) = 1

    (1/2)[a2 + 2a - a2] = 1 a = 1

    Determinacin de la regla de correspondencia de f:

    f =

    F =

    x si x e [0,1]

    -x + 2 si x e

  • 36

    UNI-FIIS 71

    Ejemplo 4 Loas alumnos de la FIIS estn distribuidos entre 60% para la

    especialidad de Industriales y 40% para la especialidad de Sistemas. Se desea simular la cantidad de alumnos de la especialidad de Sistemas que figuran dentro del arribo de un grupo de cuatro alumnos.

    Estamos al frente de un comportamiento Binomial, el cual simulamos a travs de comportamientos Bernoulli.

    e = ~ Bern (p=2/5)0 si #r > 2/51 si #r < 2/5

    x = ~ Bin (n=4, p=2/5)4

    1ie

    s I I I

    UNI-FIIS 72

    Mecanismos de control de Tiempo Mecanismos de control de Tiempo de la Simulacinde la Simulacin

    Dado que la ejecucin de eventos en una PC es secuencial, estos mecanismos permiten controlar la cadena de eventos presente y futura durante la ejecucin de la simulacin.

    En los sistemas discretos los eventos que influyen sobre el sistema ocurren en puntos especficos en el tiempo, no en forma continua, de all que mas importante ser el mecanismo de control de tiempo variable, cuyo tiempo se incrementa en funcin de los momentos en los que se da la ocurrencia del evento.

  • 37

    UNI-FIIS 73

    EjemploEjemplo Se est diseando una mquina

    para inyectar lquido a envases de diferentes capacidades, y tiene una lnea de produccin. Eventualmente se derramarlquido de los envases, esto se da por la capacidad variable de los envases y/o por el error de la cantidad inyectada del lquido.

    Se desea incluir un recipiente (contenedor) en la mquina para recibir el lquido derramado, y que ste no se disperse en el piso. Si se tienen producciones de hasta 10,000 envases, calcule el tamao del contenedor para la mquina inyectora.

    UNI-FIIS 74

    Ejemplo ...Ejemplo ... Se conocen las siguientes caractersticas del proceso y de la

    mquina: La cantidad de l quido que se inyecta no siempre es exacta, se

    comporta como una V. A. normal con media igual a la cantidad ideal a inyectar en el envase y desviacin estndar igual al 1% de esa cantidad ideal.

    Los envases tampoco tienen una capacidad nica sino que varan por defectos de forma y de fabricacin. La capacidad de los recipientes es de 1.05 (de la cantidad ideal a inyectarle) y tienen una desviacin estndar del 5% de su capacidad total . La posibilidad m xima del defecto es de un 10% de la especificada como capacidad media.

    Construya un programa en C++, Pascal o en cualquier otro lenguaje para determinar el tamao del recipiente que se requiere.

    Se pueden manejar envases con capacidades de inyecccindesde 200 ml hasta 1.5 litros. Haga su clculo tomando en cuenta que llenar envases de 330 ml.

  • 38

    UNI-FIIS 75

    Diagrama de Diagrama de BloquesBloques

    DETERMINARREBASAMIENTO

    SIMULAR LLENADOLINEA 1

    SIMULAR LA CAPACIDADDE LA BOTELLA A LLENAR

    SIMULAR LA CANTIDAD A INYECTAR

    ENVIO DE BOTELLAS

    ACUMULAR CANTIDADREBASADA

    FIN

    UNI-FIIS 76

    PseudocPseudocdigodigo del programa para del programa para el Ejemploel Ejemplo

    Se generan los valores aleatorios que se necesitan. Se genera la capacidad de la botella que llega a la lnea.

    Con una variable aleatoria normal con med =1.05 (330 ml) y desv.est.= 5% de 1.05(330 ml.)

    Se generan las cantidades inyectadas en la lnea . Con una variable normal con med=330 ml y desv.est.= 1%(330 ml.)

    Se corrigen los valores que se aportan por las limitaciones fsicas. Para la inyeccin hasta un total de 2 litros inyectados(por falla) Para la capacidad hasta un 10% del especificado como valor medio

    (1.05*330 ml.) Se calculan las cantidades rebasadas en cada caso.

    Inyectado - envasado (en el cado que inyectado > envasado)

  • 39

    UNI-FIIS 77

    Tiempoentre

    Arribos (t)

    Cola

    Servicio

    Poblacin

    SISTEMA DE COLASSISTEMA DE COLAS

    Arribos

    Tiempo deServicio

    Politica deservicio

    UNI-FIIS 78

    Premisas para el estudio de un Premisas para el estudio de un Sistema de ColasSistema de Colas

    Un sistema de colas puede ser analizado en funcin de sus tasas de arribo y de servicio, variables cuyo comportamiento puede ser aleatorio.

    Para nuestro estudio consideraremos que los arribos se ajustan a una distribucin de Poisson con tasa media l o tiempo entre arribos Exponenencial con tasa media 1/l.

    Los tiempos de servicio son Exponenciales con tasa media .

  • 40

    UNI-FIIS 79

    CONDICIONESINICIALES

    LC = LC+ 1

    GENERAR TA

    SUMTA = SUMTA + TA

    SERVICIODISPONIBLE ?

    COLA =0 ? COLA =0 ?

    TOT = TOT + 1 LC = LC - 1TET = TET + LC

    GENERAR TS

    SE OCUPASERVICIO

    SI NO

    NOSI

    NO

    SI

    A

    C

    B

    Para t=0arriba el 1er Cliente

    Tiempo deArribo

    Tiempo deServicio

    Longitud dela Cola

    Tiempo EsperaTotal

    Mecanismo de Control de Mecanismo de Control de Incremento FijoIncremento Fijo

    RELOJ = RELOJ +1

    VERIFICARTS

    TS =TS - 1 TS = TS - 1

    COMPARARRELOJ::SUMTA

    TS > 1 TS = 1

    SEDESOCUPASERVICIO

    TS = 0

    A

    B C

    RELOJ < SUMTA RELOJ = SUMTA

    UNI-FIIS 80

    TS1

    TS2

    TS3

    TS4

    TO1

    TE3

    TE4

    TE5

    c1

    c2

    c3

    c4

    c5

    0

    TA2 TA3 TA4 TA5 TA6

    TS5

    TE6

    SUMTA2SUMTA3

    SUMTA4

    c6

    SUMTA1

  • 41

    UNI-FIIS 81

    Mecanismo de Control de Mecanismo de Control de Incremento VariableIncremento Variable

    CONDICIONESINICIALES

    GENERAR TA

    TA = TA - TE

    GENERAR TS

    TS = TA ?

    TS < TA ?TE = 0

    TO = 0TE = 0

    TO = TA - TS

    TOT = TOT + TO

    TO = 0

    TE = TS - TA

    TET = TET + TE

    SI NO

    SI NO

    Tiempode Arribo

    Tiempo deServicio

    Tiempo deEspera

    TiempoOcioso

    TiempoOcioso Total

    Tiempo deEspera Total

    Para t=0arriba el 1er Cliente

    UNI-FIIS 82

    TS1

    TS2

    TS3

    TS4

    TO2=TA2-TS1TE2=0 TE3

    TE4

    TE5

    c1

    c2

    c3

    c4

    c5

    0

    TA2 TA3 TA4 TA5 TA6

    TS5

    TE6

    TA2 =TA2 TE1

    TA3 =TA3 TE1

    TA5=TA5 TE4

    c6

    TE3=TS2-TA3T03=0

    TA4 =TA4 TE3

    TE4=TS3-TA4T04=0

    TE5=TS4-TA5T05=0

  • 42

    UNI-FIIS 83

    Ejemplo : Modelo SimulacinEjemplo : Modelo Simulacin Una Compaa de carga recepciona sus camiones

    que llegan en forma aleatoria en una terminal para descarga. Despus de analizar los datos histricos se ha concludo que el nmero de llegadas diarias de camiones se comporta de acuerdo a una distribucin de Poisson con tasa media de 3 camiones por da. El peso de la carga de cada camin es un factor importante en lo referente al tiempo de descarga. Se ha comprobado con los registros pasados que los pesos de la carga estan distribudos normalmente con media 30 mil lbs. Y una desviacin estndar de 5 mil lbs. Para la descarga se cuenta con cuadrillas cuya capacidad de descarga en lbs por hora es variable y funcin del tipo de carga.

    La frecuencia de cada tipo de carga y la velocidad de descarga de las cuadrillas se muestran en la tabla siguiente :

    UNI-FIIS 84

    Modelo Simulacin ....Modelo Simulacin .... Una cuadrilla consta de 3 personas: 1operador

    de elevador de carga a quien se le paga 4$/Hry dos obreros a quienes se les paga 2.50 $/Hr. La poltica de la Cia. es descargar en el da todos los camiones que arribaron el da anterior sin importar los costos de tiempo extra implcitos. El contrato del sindicato demanda una bonificacin del 50% por horas extras fuera de la jornada de trabajo de 8 Hr diarias.

    Con base a una simulacin de 10 das determine cuantas cuadrillas se requieren para reducir al mnimo los costos totales de descarga.

    Si aplicaramos la poltica de que los camiones deben descargarse el mismo da de su llegada en lugar del da siguiente, y que la tasa media de llegadas sube a 4 Cam/Da Cuntas cuadrillas se requerirn para reducir al mnimo los costos totales de descarga.

    0 51 152 223 224 175 116 57 3

    100

    Nro Camiones

    Frec

    A 40 8000B 35 7000C 25 5000

    Veloc.Descarga Lb/hr x Cuadrilla

    Tipo Carga Frec

  • 43

    UNI-FIIS 85

    Modelo SimulacinModelo SimulacinGenerar Nro

    Camiones (NCM)Arriban x Da

    Generar TipoCarga x Camin

    Generar PesoCarga x Camin

    Calcular Costo Descarga (CD)

    Asignar NroCuadrillas (NCD)

    NDias=NDias + 1

    Ndias=10 ?NO

    TotCD=TotCD+CD

    Imprimir x DaValores Generadosy Costo Descarga

    Imprimir Ndias,Nro Cuadrillasy Costo Total Descarga

    SI

    Definir Plan Trabajo

    TotCDTotCD

    NCDNCD

    1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6

    C1C1

    C2C2C3C3

    C5C5

    C6C6

    UNI-FIIS 86

    Indicadores InicialesIndicadores Iniciales Nro arribos ~ Poisson (l) o

    Tpo entre arribos ~ Exponencial (1/l) Tiempo servicio ~ Exponencial (1/ ) Por lo tanto :

    Tasa arribo l y tasa de servicio Factor de ocupacin del Stma. r = (l/) Probabilidad que Stma.vacio P0 = 1 (l/) Porcentaje de Tiempo Ocioso del Servicio 100P0

  • 44

    UNI-FIIS 87

    Estructuras de los Sistemas de ColaEstructuras de los Sistemas de Cola 1cola/1servidor/Pobl.NoFinita

    1cola/1servidor/Pobl.Finita(k)

    1cola/MltiplesServ. (s)Paralelo/Pobl.NoFinita

    1cola/MltiplesServ. (s)Paralelo/Pobl.Finita(k)

    1cola/MltiplesServ. (s)Serie/Pobl.NoFinita

    kk

    s1

    kk

    s2

    s1

    s2

    s1 s2

    s

    s

    s

    l

    l

    l

    l

    l

    1 2 s

    s1

    s1

    UNI-FIIS 88

    Determinacin de la Probabilidad de que en Determinacin de la Probabilidad de que en el el StmaStma. existan . existan nn usuariosusuarios

    Sea Pn la probabilidad de que existan n usuarios en el sistema al final del tiempo t, uno de ellos siendo atendido y los otros esperando en cola.

    La probabilidad de que llegue 1usuario en el tiempo Dt es igual a lDt

    La probabilidad de que 1usuario termine de ser atendido en Dt es igual a Dt

    Para determinar la probabilidad de que existan n usuarios en el tiempo t+ Dt, consideramos lo siguiente: Que existan n usuarios al final del tiempo t. que no llegue ni se vaya

    nadie en Dt Pn(t)[1- lDt][1- Dt] ........ (1) Que existan n usuarios al final del tiempo t, que llegue y se vaya 1 en Dt

    Pn(t)[lD t][D t] ..................(2) Que existan n-1 usuarios al final del tiempo t, que llegue 1 y no se vaya

    nadie en Dt Pn-1(t)[lDt][1- Dt] ...........(3) Que existan n+1 usuarios al final del tiempo t, que no llegue nadie y se

    vaya 1 en Dt Pn+1(t)[1- lD t][Dt] ...........(4)

  • 45

    UNI-FIIS 89

    Continuacin ....Continuacin .... Luego sumando (1)+(2)+(3)+(4) tenemos:

    Pn (t+Dt) = Pn(t)[1- lDt][1- Dt] + Pn(t)[lDt][Dt] + Pn-1(t)[lDt][1- Dt] + Pn+1(t)[1- lDt][Dt]

    Agrupando trminos y eliminando los factores (Dt)2, tenemos :Pn (t+Dt) - Pn (t) = lPn -1(t) (l+) Pn(t) + Pn+1(t)

    Dt Pero como el tiempo transcurrido desde la ocurrencia del ltimo evento no tiene

    efecto en el tiempo restante hasta que ocurre el evento siguiente (propiedad del olvido de la func. exponencial):Pn (t+Dt) - Pn (t) = 0 entonces lPn-1 (l+) Pn + Pn+1 = 0

    Finalmente, agrupando trminos obtenemos :Pn+1 = (- l/)Pn -1 + [ (l+)/ ]Pn .................... ()

    UNI-FIIS 90

    Continuacin ....Continuacin .... Similarmente para determinar la probabilidad de que exista un us uario

    en el sistema : No existen usuarios al final del tiempo t y no llega nadie en Dt

    P0 (t)[lDt] Existe 1 usuario al final del tiempo t, no llega nadie y se va 1 en Dt

    P1 (t)[1- lDt][Dt] Agrupando trminos, eliminando los factores (Dt)2 y aplicando la

    propiedad del olvido tenemos que : lP0 + P1 = 0 entonces P1 = (l/)P0 ...... (d)

    De () y (d) : para n=1 P2 = (l/)2 P0 para n=2 P3 = (l/)3 P0 Para n=3 P4 = (l/)4 P0

    generalizando Pn = (l/)n P0

  • 46

    UNI-FIIS 91

    Probabilidades relevantesProbabilidades relevantes Probabilidad de que en el stma. existan ms de N usuarios:

    P(n>N) = PN+1+PN+2+PN+3+PN+4 ....... = (l/)N+1P0 + (l/)N+2P0 + (l /)N+3P0 + ........= P0 [(l/)N+1+ (l /)N+2+ (l/)N+3+ ........ ]= P0 [ (l /)N+1/ [1- (l /)] ] luego P(n>N) =(l/)N+1

    Probabilidad de que existan n usuarios en cola :Pn Cola = Pn+1 Stma entonces Pn cola = (l/)N+1P0

    Probabilidad de que la cola este vaca :P~ Cola = P0 + P1 entonces P~ Cola = 1 - (l/)2

    UNI-FIIS 92

    Sistema: 1 Cola/1 Servidor/Poblacin No Sistema: 1 Cola/1 Servidor/Poblacin No FinitaFinita

    Nmero esperado de usuarios en el sistema (NEUS):NEUS = S i.Pi = 0P0 +1P1+ 2P2+ 3P3+ 4P4+ 5P5+ ....

    s.q.

    Nmero esperado de usuarios en la cola (NEUC):

    NEUC = 0P0 +1P2+ 2P3+ 3P4+ 4P5+ 5P6+ ....

    s.q.

    NEUSl

    m l=

    -

    2

    ( )N E U C

    lm m l

    =-

    l < m

    l < m

  • 47

    UNI-FIIS 93

    Tiempo esperado de paso de un usuario en cola (TEPUC):TEPUC = (1/ )NEUS

    Tiempo esperado de paso de un usuario en el sistema (TEPUS):TEPUS = TEPUC + Tpo.Servicio = l/(-l) + 1/

    ( )TEPUC

    lm m l

    =-

    1TEPUS

    m l=

    -

    UNI-FIIS 94

    Costo de Paralizacin y de ServicioCosto de Paralizacin y de Servicio Costo Total de Paralizacin :CTP = (TasaArribo)(TpoTurno)(TpoEsperPasoUsuarioStma)(CostoParalizxUnidTpo)

    CTP = ( ? ) . ( Tpo ) . ( TEPUS ) . ( CPu )(cl/ut) ( ut ) ( ut/cl ) ( $/ut )

    Costo Total de Servicio :CTS = (TasaServicio) (TpoTurno)(CostoServicioxUsuario)

    (cl/ut) (ut) ($/cl)CTS = (TpoTurno)(CostoServxUnidTpo)

    (ut) ($/ut)

    Costo Total de Atencin del SistemaCTAS = CTP + CTS

    CTAS

    CTS

    CTP

    CTCT

    0

    CC00

  • 48

    UNI-FIIS 95

    Problema de Colas Fotografas tomadas desde 1 helicptero mostraron

    que en promedio haba 80 autos circulando en el carril de alta velocidad sobre un tramo de 1 milla de una va rpida urbana. En meses recientes haban ocurrido cierto nmero de accidentes en ese tramo y que han sido atribuidos al manejo a corta distancia del auto delantero. Si para plena seguridad la distancia entre los autos recomendable debera ser de cuando menos 30 pies, en ese tramo y sobre ese carril, que % de los autos corre a una distancia demasiado corta del delantero. Considere que la cantidad de autos sobre el tramo de la va en cuestin se ajusta a una distribucin de Poisson.

    UNI-FIIS 96

    dd11

    dd22

    l = 80 autos/milla1 milla = 5280 piesddi i 30 pies

    n ~ Poisson (l)d ~ Expon (1/l)P(d < 30) = 0

    30(80/5280)e- (80/5280)d dd

    = 1 - e- 30/66 = 0.37Ptto. el 37% de los autos van a una distancia no recomendable.

  • 49

    UNI-FIIS 97

    Problema 2 El departamento para caballeros de un gran almacn tiene un sastre

    para ajustar los trajes adquiridos por los clientes. Parece que el nmero de clientes que solicitan ajustes sigue una distribucin de Poisson con una tasa media de llegadas de 24 cli/hora. Los ajustes se realizan del tipo primero en llegar primero en ser atendido. Los clientes siempre desean esperar, ya que las modificaciones son gratis. Aparentemente el tiempo que se tarda en realizar un ajuste se distribuye exponencialmente con media 2 minutos entre clientes. Calcular:

    Nmero promedio de clientes en la sala de ajustes. Cuanto tiempo tiene que esperar un cliente en la sala de ajustes. Porcentaje de tiempo que permanece ocioso el sastre. Cual es la probabilidad de que un cliente espere los servicios del

    sastre ms de 10 minutos. Cuanto tiempo deben esperar los clientes por los servicios del sastre.

    UNI-FIIS 98

    Tiempo medio entre llegadas:

    Tiempo medio de servicio:

    Factor de utilizacin u ocupacin:

    Nmero medio de clientes en la sala:

    Tiempo medio de espera en el sistema:

    Factor de ocio = 1 Factor de utilizacin = 0,2

    21

    21

    == mm

    min

    8,054

    522 ====

    ml

    p

    44

    541

    51

    =-

    =- pp

    10

    52

    21

    11 =-

    =-lm

    5224 cli==

    horal

  • 50

    UNI-FIIS 99

    El 80 % del tiempo, el sastre est ocupado, y el 20% est ocioso.

    probabilidad de que un cliente espere los servicios del sastre ms de 10 minutos.

    Tiempo medio de espera en cola:

    29,054

    )10()

    5

    2

    2

    1(10

    )(10 ===>--

    -- eeptP esperalm

    8

    21)

    541(54

    )1(=

    -=

    - mpp

    UNI-FIIS 100

    Problema 3Una carnicera es atendida por el propietario de la misma. Aparentemente el patrn de llegada de los clientes durante los sbados se comporta siguiendo una distribucin de Poisson con una tasa promedio de llegadas de 10 personas por hora. A los clientes se les atiende siguiendo una poltica FIFO, y debido al prestigio de la tienda, los clientes siempre estn dispuestos a esperar su turno. Se estima que el tiempo que se invierte en atender a un cliente se distribuye exponencialmente con un tiempo de servicio medio de 4 minutos entre clientes. Obtener:

    Probabilidad de que se cree una cola de espera. Longitud media de la cola. Tiempo esperado de permanencia en cola por cliente. Probabilidad de que un cliente permanezca menos de 12 minutos en

    la tienda.

  • 51

    UNI-FIIS 101

    Tiempo medio entre llegadas:

    Tiempo medio de servicio:

    Factor de utilizacin:

    Existir cola cuando en el sistema haya ms de 1 cliente.

    Probabilidad de 0 clientes en el sistema:

    Probabilidad de 1 cliente en el sistema:

    Probabilidad de ms de 1 cliente en el sistema:

    61

    6110

    ===min

    personahorapersonas

    l

    41

    41

    == mm

    min

    )(1)1( 10 PPNP +-=>

    31)1(00 =-= ppP

    92

    31

    32

    )1(11 ==-= ppP

    94)

    92

    31(1)1( =+-=>NP

    3

    2

    4161

    ===ml

    p

    UNI-FIIS 102

    Longitud media de la cola:

    Tiempo medio de espera en cola:

    Probabilidad de que un cliente permanezca menos de 12 minutos en la tienda:

    )12(1)12( -=< esperaespera tPtP

    34

    321

    )32(

    1

    22

    =-

    =- pp

    8

    41)

    321(32

    )1(=

    -=

    - mpp

    1)61

    41

    (12 )(12

    32

    32

    )12( ----- === eepetP espera

    lm

  • 52

    UNI-FIIS 103

    Problema 04 El empleado de una ventanilla observa que de cada

    100 veces que cuenta los clientes frente a el, en 64 de las veces hay dos o mas clientes. El tiempo promedio que cada cliente permanece desde que se ubica en la cola hasta que es atendido es de aproximada-mente 30 minutos. Calcular la probabilidad de que : lleguen dos (2) clientes en media hora. lleguen entre dos(2) y cinco(5) clientes en media hora. transcurra mas de una (1) hora entre el arribo de un cliente y el

    siguiente.

    Ventanilla

    l

    UNI-FIIS 104

    p(n>n0) = 64/100 = (l/)/)nn0+1 +1 , entoncesp(n> 1) = 64/100 = (l/)2 , entonces

    l/ = 8/10 = 4/5 . (1)

    Luego TEPUS = 1/ (- l) = hora/cliente, entonces1/ (-l) = 1 media hora/cliente, entonces

    -l = 1 .... (2)

    Resolviendo (1) y (2) : - (8/10) = 1 , entonces = 5 cl/hor y l = 4 cl/hor

    Finalmente :a. p(x=2) = (4)2e-4/2! = 8e-4

    b. p(2

  • 53

    UNI-FIIS 105

    Problema 5 El inventario de un almacn se agota y se vuelve

    a surtir segn una distribucin de Poisson. Los tiempos medios entre vaciados y resurtidos son iguales a 1/ y 1/l respectivamente. Suponga que por cada unidad de tiempo que el inventario esta vaco se incurre en un costo de escasez (Ce), y en un costo de almacenamiento (Ca) por cada unidad de tiempo que en el almacn se mantiene un determinado inventario. Si Ce > Ca, determine: Una expresin para el costo total esperado por unidad

    de tiempo El valor ptimo de r = l /

    UNI-FIIS 106

    tpo. surtir inventario = 1/l ~ Exptpo. agotar inventario = 1/ ~ ExpCT inventario = Costo escasez + Costo almacenamiento

    = P0 * Ce + Inventario*Ca= (1- l/)(Ce) + (NEUS)(Ca)= (1-r)Ce + [l /(- l )]Ca= (1- r)Ce + [r /(1- r)]Ca= [(1- r)2Ce + r Ca]/(1- r)

    dCTi = [2(1- r)(Ce)(-1)+Ca](1- r) - (-1)[(1- r)2Ce+ r Ca]dr (1- r)2

    dCTi = [-2(1- r)2(Ce)+Ca(1- r) +(1- r)2Ce+ r Cadr (1- r)2

    dCTi = Ca - (1- r)2Ce = Ca - Ce para determinar el r ptimo hacemos dr (1- r)2 (1- r)2

    dCTi = 0 entonces Ca - Ce = 0 luego (1- r)2 = Ce/Ca r = 1 - Cadr (1-r)2 Ce

  • 54

    UNI-FIIS 107

    Problema 6 En un consultorio mdico los pacientes

    toman asiento en la sala de espera hasta que les corresponda su turno de atencin. En promedio llegan 4 pacientes por hora segn una distribucin de Poisson, y entre cada atencin transcurre un tiempo promedio de 12 minutos, segn una distribucin Exponencial. Cuantas sillas como mnimo sern necesarias en la sala de espera para que se tenga un 90% de probabilidad o ms de que todos los pacientes esperen sentados.

    UNI-FIIS 108

    Problema 7 A un cajero automtico llegan 3 tipos diferentes de

    clientes. Clientes de retiro, de deposito y de consulta. Los de retiro se ha determinado llegan 12 cli/hora promedio y son atendidos a razn de 2 min/clipromedio; los clientes de deposito arriban en un tiempo promedio de 5 cli/hora y demoran 3 min/cli en realizar su operacin como tiempo promedio. Los clientes de consulta llegan en promedio 8 cli/hora y la realizan en un promedio de 1 min/cli . Si todas las llegadas se ajustan a una distribucin de Poisson y todos los tiempos entre servicios a una distribucin exponencial, hallar la probabilidad de que no existan usuarios en cola.

  • 55

    UNI-FIIS 109

    Preguntas sobre elsistemas de colas