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Simulación Con aplicaciones en Promodel®

Carlos Perez, Aldo Alvear, Valentín Cofré, Rene Mardones, Rodrigo Gutierrez, Luis Gálvez, Ricardo Solar.

Resumen:

La simulación es una poderosa herramienta con la que cuentan quienes son responsables de tomar decisiones acerca del diseño, operación de sistemas y procesos complejos de una empresa. La simulación hace posible el estudio, análisis y evaluación de situaciones que de otra forma seria imposible realizar, de manera rápida y económica, siendo una de las técnicas mas utilizadas para este tipo de estudios en el área de investigación de operaciones ya que permite minimizar costos, mejorar la productividad y calidad de servicio.

Abstract:

Simulation is one of the most powerful tools available to decision-makers responsible for the design and operation of complex processes and systems in a company. Simulation makes possible the study, analysis and evaluation of situations that would not be otherwise possible, all of this in a rapid and economic way, being one of the skills most used for this type of studies in the operations research area, because it allows to minimize costs, improve productivity and quality of service.

Curicó, Septiembre del 2008

UNIVERSIDAD DE TALCA INGENIERÍA CIVIL INDUSTRIAL

Gestión de operaciones II 2

Índice 1 Introducción .................................................................................................................. 3 2 Conceptos de simulación .............................................................................................. 4

2.1 El proceso de simulación........................................................................................ 4 2.2 El proceso de simulación en Promodel® ............................................................... 6

3 Ejemplo de aplicación teoría de colas. ........................................................................ 8

3.1 Ejemplo: Taller Mecánico ...................................................................................... 8 3.2 Desarrollo de problema en Promodel®................................................................ 10

3.2.1 Definición de locaciones .............................................................................. 10

3.2.2 Definición de entidades ................................................................................ 12

3.2.3 Definición de trayectorias o rutas................................................................. 13

3.2.4 Recursos ....................................................................................................... 15

3.2.5 Proceso ......................................................................................................... 16

3.2.6 Arribos o Llegadas. ...................................................................................... 16

3.2.7 Atributos ....................................................................................................... 17

3.2.8 Variables....................................................................................................... 17

3.2.9 Macros .......................................................................................................... 17

3.2.10 Costos ........................................................................................................... 18

3.2.11 Layout........................................................................................................... 18

3.3 Ejecutar el modelo de simulación. ....................................................................... 19 3.4 Descripción e interpretación del reporte que entrega promodel®........................ 19

4 Ejemplo de aplicación Lay-Out................................................................................. 26 4.1 Ejemplo: Proceso de manufactura en empresa Curtiembre...................................... 26 4.2 Aplicación de la problemática de Lay-out en software Promodel® ........................ 27 5 Conclusiones................................................................................................................ 32 6 Referencias .................................................................................................................. 33


1 Introducción

Se define simulación como el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y conducir

experimentos con este, con el propósito de comprender el comportamiento del sistema y/o la

evaluación de múltiples estrategias para su operación.

Los términos, modelo y sistema son los componentes claves en nuestra definición de simulación.

Por Modelo entendemos una representación de un grupo de objetos o ideas que constituyen la

entidad en si. Por sistema entendemos un grupo o conjunto de elementos que interactúan para

alcanzar un determinado objetivo. Una de las reales fortalezas de la simulación es el hecho de que

podemos simular sistemas que ya existen, así como también aquellos sistemas que pudiesen

llegar a implementarse.

Podemos entonces pensar en un modelo de simulación como una metodología experimental y

aplicada, que busca:

Describir el comportamiento de un sistema.

Usar el modelo para describir un futuro comportamiento (como los efectos que podrían

producir cambios en el sistema o en su método de operación).

El contenido del presente trabajo tiene como principal objetivo ser una guía rápida de usuario a

quienes tengan la necesidad de llevar a cabo un proceso de simulación. Se expondrán los pasos

para realizar el proceso de simulación, los cuales se ejemplifican con dos aplicaciones realizadas

en el software de simulación Promodel®. Dando énfasis en los análisis relevantes de cada

aplicación. [3], [4].


2 Conceptos de simulación

2.1 El proceso de simulación

Podemos definir los siguientes pasos, los cuales deberán estar presentes en cualquier estudio de

simulación:

1. Definición del problema: definir claramente los objetivos del estudio para así saber cual es

el propósito (¿Por qué estamos estudiando este problema y que interrogantes deseamos

responder?).

2. Planeación del proyecto: asegurarse de contar con el suficiente y apropiado personal,

apoyo a la gestión y los recursos computacionales (hardware y software) para hacer el

trabajo.

3. Definición del sistema: determinar las limitaciones y restricciones a usar en la definición del

sistema (o proceso) e investigar como trabaja el sistema.

4. Formulación conceptual del modelo: desarrollar un modelo preliminar, ya sea gráficamente

(diagrama de bloque o diagrama de flujo de proceso) o en pseudo-código para definir los

componentes, describir las variables e interacciones (lógicas) que constituyen el sistema.

5. Diseño experimental preliminar: seleccionar las medidas de efectividad a ser usadas, los

factores afectos a variaciones, y los niveles de aquellos factores a ser investigados (que

información necesitamos reunir para el modelo, de que forma, y en que medida).

6. Preparación de la información de entrada: identificar y recolectar la información de entrada

requerida por el modelo. Procedimiento para la obtención de datos:

a. Recopilación de datos: En el caso de que el sistema sea nuevo se debe recurrir a

datos históricos, también puede existir la limitante de que los costos de las

mediciones sean muy altos, pero esta parte del proceso de simulación es en

extremo importante, ya que si se realizan mal las mediciones, la simulación

entregará datos erróneos, siempre y cuando se pueda estimar la distribución

correcta.

b. Identificar la distribución: la distribución esta directamente relacionada con lo que

se quiere estudiar del sistema, ejemplos de distribuciones comúnmente utilizadas:

Poisson: Modela la cantidad de eventos que ocurren durante un tiempo fijo

de forma independiente.


Normal: Un ejemplo de distribución normal es en la industria de aviones,

en la que se debe sumar los tiempos de ensamblado de las partes

constitutivas de un avión propiamente tal.

Binomial: Modelo el numero de respuestas positivas que se pueden

obtener en un numero n de pruebas independientes las cuales tienen una

probabilidad de ocurrencia p.

Weibull: La distribución exponencial es un caso particular de la distribución

Weibull, esta distribución se utiliza para modelar los tiempos entre fallas de

determinados componentes.

Empírica: Cuando no se puede encontrar una distribución apropiada para

un sistema, se utiliza esta distribución para modelar estos procesos.

c. La estimación de parámetros: aquí entran en juego los conocimientos

probabilísticos mencionados en la primera parte del presente.

d. Ajuste de parámetros: en esta parte del procedimiento se deben ajustar los

parámetros con algún método, como el que se explico en la sección de conceptos

de probabilidad y estadística, Test de bondad de ajuste con el método de chi-

cuadrado.

7. Traducción del modelo: formular el modelo en un lenguaje apropiado de simulación.

8. Verificación y validación: confirmar que el modelo opera de la forma en que los analistas

pretenden (depuración) y que la salida del modelo es confiable y representativa de las

salidas del sistema real.

9. Diseño experimental final: diseñar un experimento que entregara la información deseada y

determinar como se ejecutaron cada una de las pruebas especificadas en el diseño

experimental.

10. Experimentación: ejecutar la simulación para obtener la información deseada y llevar a

cabo análisis de sensibilidad.

11. Análisis e interpretación: sacar conclusiones con los datos generados por la ejecución del

sistema.

12. Implementación y documentación: reportar los resultados, respaldar las conclusiones,

documentar el modelo y su uso. [2]


2.2 El proceso de simulación en Promodel®

Cuando se desea hacer una simulación las personas deben preguntarse que es lo que se desea

simular y de cuanto tiempo se dispone para hacer este trabajo. El primer aspecto esta relacionado

con el planteamiento de un objetivo y el segundo, con la determinación de la utilidad del mismo,

porque el comienzo y el fin de un proyecto de simulación han de estar enmarcados en una cantidad

finita de tiempo que permitirá implementar prontamente los resultados del análisis realizado

mediante el proyecto de simulación.

Para hacer una simulación con Promodel® se deben cumplir dos eventos:

Los elementos que conforman el modelo han de estar correctamente definidos, porque el

programa antes de hacer la simulación comprueba la corrección en la definición del

modelo.

El modelo debe contener al menos los siguientes elementos: Locaciones, entidades,

arribos y proceso.

La simulación con Promodel® es la forma como se animan las interacciones entre los elementos

(locaciones, entidades, entre otros) y la lógica definida. En la figura, se presenta un esquema de

las interacciones de los elementos del software Promodel® y el modelador.


Ahora se procederá a definir cada uno de los elementos mostrados en la figura anterior, los cuales

son indispensablemente necesarios para realizar un proceso de simulación Promodel®:

Locaciones: Las locaciones representan los lugares fijos en el sistema a dónde se dirigen

las entidades por procesar, el almacenamiento, o alguna otra actividad o fabricación.

Deben usarse locaciones para modelar los elementos como las máquinas, áreas de

espera, estaciones de trabajo, colas, y bandas transportadoras. Para acceder al Editor de

locaciones: clic "Build>Locations" o Crtl+L.

Entidades: Todo lo que el sistema procesa es llamado "Entidad", también puede pensarse

en ellas como las partes en los sistemas de manufactura, personas, papeles, tornillos,

productos de toda clase. Para acceder al Editor de Entidades, seleccione el menú Build y

luego Entities; ó Ctrl+E.

Path Networks: Se pueden conceptualizar como rutas, rieles o caminos fijos por los cuales

se mueven los recursos (operarios, maquinas, etc.) para transportar entidades. Para

acceder al editor de Path Networks, en el menú Build, seleccione Path Networks, ó Ctrl+N.

Recursos: Un recurso es un operario, o una maquina que sirve para transportar, realizar

operaciones puntuales, mantenimientos o asistencias complementarias para el

procesamiento de entidades. Un recurso también puede tener detenciones ó tiempos fuera.

Un tipo especial de recurso es la grúa o puente grúa. Para acceder al editor de recursos,

en el menú Build, seleccione Resources, ó Ctrl+R.

Proceso: El menú de proceso define las rutas y las operaciones que se llevaran a cabo en

las locaciones para las entidades en su viaje por el sistema. También puede decirse que

generalmente se conocen o hacen parte de la información recolectada del sistema, los

diagramas de proceso o operación, estos se transcribirán al computador para formar el

proceso. Antes de crear el proceso es necesario definir las entidades, locaciones, recursos

y path networks. Para acceder al menú de edición de proceso, en el menú Build,

seleccione Processing; ó Ctrl+P.

Arribos o llegadas: Al transcurrir la simulación nuevas entidades entran al sistema, esto

es un arribo. Un arribo puede consistir en personas, materia prima, información, los

sistemas necesitan una entrada para activar el funcionamiento de los procesos al interior

de ellos. Para acceder al editor de arribos, en el menú Build, seleccione Arrivals; ó Ctrl+A.


Información General: Permite especificar información básica del modelo como el nombre;

las unidades por defecto de tiempo y distancia, así como la librería grafica de la cual se

toman las imágenes para crear locaciones, entidades, etc. Para acceder al cuadro de

dialogo General Information; en el menú File, seleccione New; ó en el menú Build,

seleccione General Information; ó Ctrl+I.

Atributos: El atributo es una condición inicial, como una marca; puede ser que pertenezca

a entidades o a locaciones, entre ellos pueden contarse el peso de un material, su dureza,

o cualquier otra característica ya sea física, química o de cualquier otro tipo que se quiera

asignar a una entidad o locación. Para acceder a la tabla de edición de atributos, en el

menú Build, seleccionar More Elements, seleccionar Attributes; ó Ctrl+T.

Variables: Las variables pueden se de tipo global o local. Las variables son útiles para

capturar y guardar información numérica, estas pueden ser números reales o enteros. Para

acceder a la tabla de edición de variables, en el menú Build, deslizarse con el mouse hasta

More Elements, se desplegara un menú, seleccionar Variables (global); ó Ctrl+B. [1]

3 Ejemplo de aplicación teoría de colas.

3.1 Ejemplo: Taller Mecánico

En un Taller Mecánico se producen partes para automóvil a partir del ensamble de dos piezas la

Pieza 1 y la Pieza 2. La Pieza 2 es adquirida de proveedores. La Pieza 1 es obtenida en el taller a

través de un proceso de Torneado, desengrasado e inspección antes de obtener el producto final.

El taller cuenta con dos Tornos (Locaciones independientes) de idénticas características que

procesan cada uno una pieza a la vez, una máquina Desgrasadora (Locación) la que puede

desengrasar dos piezas torneadas a la vez, que pueden provenir de cualquiera de los tornos, una

máquina de Inspección (Locación) que puede verificar una pieza a la vez, pero que puede

aceptarla o rechazarla. Con la Pieza 1 torneada y aceptada por la inspección, se realiza el

ensamble con la Pieza 2 adquirida de proveedores que se encuentra en una Cola de Ensamble

(Locación).

El Material para mecanizar las Piezas 1 llega al taller en Cajas de 6 unidades cada una, las cuales

se acomodan en una mesa de Recepción (Locación) que tiene una capacidad de dos cajas a la

vez. El costo de cada Caja de Material es de 6.00 US$ y el de la Pieza 2 es de 0.5 US$ por

unidad. A partir de esta Recepción (Nodo 1) se direccionan las unidades de material para su

mecanizado en el Torno 1 (Nodo 2) o en el Torno 2 (Nodo 3) con tiempos de mecanizado

distribuidos normalmente con media 3 minutos y desviación estándar 0.2. Luego del mecanizado

de la unidad de material en torno se obtiene la Pieza 1 torneada la cual es direccionada a la


máquina Desgrasadora (Nodo 4) empleando un tiempo de 5 minutos por cada dos piezas. Luego

del desgrasado se direcciona la pieza a la Inspección (Nodo 5) para la verificación y ensamble final

si la calidad del mecanizado de la pieza en el torno es aceptable; el tiempo de inspección esta

distribuido uniformemente con media 3 minutos y rango medio 0.3, y el tiempo de ensamble

distribuido uniformemente con media 1.5 minutos y rango medio 0.2. Todo este proceso es de

responsabilidad de un solo Operador, el cual controla todas las ocurrencias del taller.

Las Cajas de Material arriban a la Recepción a razón de dos cajas cada 30 minutos. Para iniciar el

trabajo de mecanizado las unidades de material que llegan en las cajas se colocan en fila en una

Mesa de Preparación (también incluida en el Nodo 1 pero como una nueva Locación) adyacente a

la recepción con una capacidad para cinco unidades. La Pieza 2 arriba directamente (sin pasar por

recepción) a una Cola para Ensamble a razón de 12 unidades cada 90 minutos (cola que puede

acoger hasta 100 unidades como máximo).

El Operador al inicio de las operaciones se encuentra en la recepción del Taller (Nodo 1) desde

donde inicia sus tareas. Este recurso puede moverse por el taller de acuerdo a los

desplazamientos (Paths) que se definen entre Nodos en un plano o mapa de rutas (Path Network

Bidireccional) predeterminado. También es responsabilidad del Operador cargar y descargar el

material o las piezas de cada una de las locaciones (Interfaces de una Path Network). Las rutas y

los tiempos de recorrido entre un nodo y otro se muestran en el siguiente gráfico:

Figura 2


Por el esfuerzo de trabajo los tornos luego de un tiempo de funcionamiento generan una

paralización por falla en la cuchilla de corte, encontrándose el tiempo entre fallas distribuido

Exponencialmente con media igual a 30 minutos. Cuando una falla ocurre se produce un tiempo de

paralización (DownTime) el cual ocupa un tiempo del Operador para reparar la falla distribuido

Normalmente con media 1.2 minutos y desviación estándar 1 minuto.

Cuando se realiza la Inspección el 96% de las piezas son aceptadas y el resto rechazadas por

defectos.

El costo del Operador es de 20 US$ la hora y el costo de cada máquina es de 5 US$ la hora.

3.2 Desarrollo de problema en Promodel®

3.2.1 Definición de locaciones

El primer paso para el desarrollo de la simulación en Promodel® es definir las locaciones del

modelo, por esto nos vamos a Build del menú y pinchamos en la opción location. Las locaciones

necesarias para el funcionamiento del modelo son:

• Recepción: Esta locación es el punto de partida de todo el proceso, corresponde a un lugar

físico en donde llegan la materia prima para mecanizar las Piezas 1en cajas de 6 unidades

cada una. Esta locación tiene una capacidad de 2 cajas a la vez. Las Cajas de Material

arriban a la Recepción a razón de dos cajas cada 30 minutos.

• Tornos: En estas locaciones se realizan el mecanizado de las materias primas, con

tiempos de mecanizado distribuidos normalmente con media de 3 minutos y desviación

estándar 0.2.

• Desengrasadora: En esta locación puede desengrasar 2 piezas torneadas a la vez, las

cuales pueden provenir de cualquiera de los dos tornos. Esta maquina emplea un tiempo

de 5 min por cada dos piezas. Luego de este proceso las piezas se envían a inspección.

• Inspección: En esta locación se reciben las piezas provenientes de la maquina

desengrasadora. Aquí se realizan dos procesos: Verificación y ensamble final de las

piezas. La verificación consiste en controlar la calidad de las piezas, si estas son

aceptadas se procede al ensamble, si no son rechazadas por defecto. Se sabe que el 96%

de las piezas son aceptadas. El tiempo de inspección esta distribuido uniformemente con

media igual a 3 minutos y desviación estándar de 0,3 minutos. En el ensamble necesitan

piezas del tipo 1 y 2. Las Piezas 1 se obtienen de la verificación antes mencionada,


mientras tanto las Piezas 2 se obtienen directamente de una cola de ensamble. El tiempo

de ensamble esta distribuido uniformemente con media 1.5 minutos y rango medio 0.2.

• Cola de ensamble: En esta locación es donde llegan las Piezas 2 a razón de 12 unidades

cada 90 minutos (cola que puede acoger hasta 100 unidades como máximo) estas piezas

tiene como destino la locación antes mencionada.

• Mesa preparación: Para iniciar el trabajo de mecanizado las unidades de material que

llegan en las cajas se colocan en fila en una Mesa de Preparación, ubicada entre

recepción y los tornos, esta locación tiene una capacidad para cinco unidades.

• Cola cajas:

Ahora definiendo las locaciones en Promodel®, obtenemos el siguiente cuadro:

Una consideración importante es recordar que por el esfuerzo de trabajo los tornos luego de un

tiempo de funcionamiento generan una paralización por falla en la cuchilla de corte, encontrándose

el tiempo entre fallas distribuido Exponencialmente con media de 30 minutos. Cuando una falla

ocurre se produce un tiempo de paralización (DownTime) el cual ocupa un tiempo del Operador

para reparar la falla distribuido Normalmente con media 1.2 minutos y desviación estándar 1

minuto. Es por ello que pinchamos en la columna DTs “DownTime” (Descansos) para las

locaciones de los tornos y en el cuadro que nos aparece insertamos los siguientes parámetros.


Además pinchamos en la columna Logic, en el cuadro que nos aparece insertamos los siguientes

comandos:

3.2.2 Definición de entidades

Ahora procedemos a definir las entidades del modelo, por esto nos vamos a Build del menú y

pinchamos en la opción entidades. Las entidades necesarias para el funcionamiento del modelo

son:

• Caja: Las cajas de Material arriban a la Recepción a razón de dos cajas cada 30 minutos.

Cada caja consta de 6 unidades material de pieza de pieza 1. Luego estas cajas vacías

tienen como destino la locación Cola cajas en donde son retiradas del sistema.

• Unidad de material: Esta entidad es la materia prima necesaria para construir la pieza 1,

esta unidad de material proviene de la mesa de preparación y luego esta entidad es

llevada a mecanizado a los tornos.

• Pieza 1: Esta entidad corresponde a la unidad de material (definida anteriormente) ya

mecanizada en los tornos las que luego serán llevadas a la maquina desengrasadora y

luego a maquina de inspección en donde son retiradas del sistema.

• Pieza rechazada: Esta entidad corresponde a la pieza 1 que no cumple con la normas de

calidad llevadas a cabo en la maquina de inspección, donde son retiradas del sistema.

Cabe destacar que al momento de realizar la Inspección el 96% de las piezas son

aceptadas y el resto rechazadas por defectos.

Fallas con distribución exponencial con media 30


• Pieza 2: Esta entidad es adquirida de proveedores. La Pieza 2 arriba directamente (sin

pasar por recepción) a una Cola para Ensamble a razón de 12 unidades cada 90 minutos

(cola que puede acoger hasta 100 unidades como máximo).

Ahora definiendo las entidades en Promodel®, obtenemos el siguiente cuadro:

3.2.3 Definición de trayectorias o rutas

Ahora procedemos a definir las trayectorias posibles donde las entidades y los recursos pueden

viajar al moverse a través del sistema., por esto nos vamos a Build del menú y pinchamos en la

opción Path Networks. Las rutas y los tiempos de recorrido entre un nodo y otro se muestran en

la Figura 2.

Ahora se procedemos a mostrar y explicar las opciones que nos aparece en el cuadro Path Networks:

TYPE : podemos seleccionar el tipo se ruta, en este caso seleccionamos la opción Passing.


T/S: seleccionamos la opción de tiempo. Seleccionamos la opción Time. PATH: Especificamos el numero de rutas por donde va a transitar el recurso; al dar clic en paths

nos aparece la pantalla que nos muestra el origen y destino de las rutas, definidas según la figura

2. Luego llenamos los datos y el cuadro nos queda de la siguiente forma:

INTERFACES: Se especifican las ligas entre nodos y locaciones. Luego llenamos los datos y el

cuadro nos queda de la siguiente forma:

Número de nodo Locación que está

Ligada a dicho nodo


3.2.4 Recursos

Un recurso puede ser una persona, una herramienta, un vehículo o cualquier otro objeto que

pueden ser utilizados para el auxilio de entidades y/o locaciones. Los recursos pueden ser

estáticos o asignados a una red de trayectorias para el movimiento dinámico.

A continuación se muestra la tabla de recursos, en este caso solo habrá un operador quien

realizara todas las operaciones. Se puede observar la ruta designada para él, además de las

características de partida, velocidad, aceleración, etc. que se deben considerar para un mayor

realismo y mejor pronostico.


3.2.5 Proceso

Define la secuencia de proceso y la lógica del flujo de entidades entre las locaciones de nuestro

sistema. Los tiempos de la operación o del servicio en las locaciones, los requerimientos de

recursos, relación de la entrada-salida o los requisitos del movimiento se pueden describir usando

el elemento de proceso.

En el recuadro de arriba podemos observar las entidades que se procesan, su locación de origen y

la operación que realizara la entidad.

En el cuadro de abajo se muestra la entidad de salida, la locación de destino, la regla a utilizar para

elegir ese destino y la lógica de traslado

3.2.6 Arribos o Llegadas.

En este módulo se introduce toda la información referente a la forma de llegada de las entidades

en nuestro sistema. Es importante especificar el número de ocurrencias que va tener esa llegada, y

con que frecuencia va a ser eso.


Como hemos definido anteriormente las entradas o arribos son la pieza 2 en la locación de la cola

de ensamble y las cajas en la recepción. La pieza 2 llega a la cola de ensamble a razón de 12

unidades cada 90 minutos (cola que puede acoger hasta 100 unidades como máximo). Por otro

lado las cajas pueden llegar cada 30 minutos a la recepción, sin embargo esta mesa de recepción

solo tiene capacidad para 2 cajas a la vez.

3.2.7 Atributos

Se utilizan los atributos para que las entidades y las localizaciones puedan ser definidas. Pueden

contener valores verdaderos o del número entero. Los nombres de la localización, del recurso y de

la entidad se pueden también asignar a las cualidades.

En este cado estamos definiendo la hora de ingreso de tipo real y con clasificación de entidad.

3.2.8 Variables

Se utilizan para la toma de decisión y la divulgación estadística. El valor de una variable se puede

supervisar en un cierto plazo y exhibir en el transcurso de la simulación. Las variables pueden ser

de dos tipos, enteras o reales. Las variables locales se pueden también utilizar para la

conveniencia rápida al definir lógica.

3.2.9 Macros

Esta función nos permite definir iteraciones constantes. Por ejemplo cada vez que se realice cierta

operación de maquinado por el torno_1 se deberá considerar un cierto costo. De esta forma se

definen las funciones costos y el valor asociado a cada repetición que se realice.


Aquí se representa el costo asociado al operador de 20 US$/hrs, el costo de utilización de cada

maquina es de 5 US$/hrs y así sucesivamente.

3.2.10 Costos

En este punto se asocian los costos a la entidad, locación o recurso asociado, dichos costos

definidos anteriormente se especifican en este punto, por ejemplo el torno uno se le asocia la

función costo_torno en función de cada hora de trabajo.

3.2.11 Layout

Para finalizar la presentación y programación del problema mostramos el layout de este.


3.3 Ejecutar el modelo de simulación.

Para realizar la simulación del proceso anteriormente expuesto, se debe ejecutar la opción Run del

Menú Simulation. Al momento de ejecución Promodel® verifica la lógica de su programa y le

indica la ubicación de los posibles errores.

3.4 Descripción e interpretación del reporte que entrega promodel®

El reporte que entrega promodel® contiene los resultados numéricos de la simulación, presentados

en un formato de hojas de cálculo. Ahora se procederá a explicar la información por separado de

las fichas entregadas por el programa, dando un especial énfasis a la que nos entrega información

en donde podrían estar los posibles cuellos de botella en el sistema.

Ficha LOCATION

• Scheduled Hours: Representa el tiempo total programado que trabajara la localización. En

este caso es de 5 Horas para todo el sistema.

• Capacity: Representa la capacidad de la localización.

• Total Entries Total de entidades que entraron a la localización.

• Average Minutes Per Entry: Tiempo promedio de permanencia en la localización.

• Average Contents: Número promedio de entidades en la localización.

• Maximum Contents: Numero máximo de entidades en la localización en el transcurso de la

simulación.

• Current Contents: Numero de unidades en la localización al final de la simulación.

• % Util: Porcentaje de utilización.


Ficha LOCATION STATES BY PERCENTAGE

• Scheduled Hours: Porcentaje de tiempo en operación.

• % Empty: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo vacía.

• % Partially Occupied: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo parcialmente

llena.

• % Full: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo llena.

• % Down: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo no disponible por paros no

programados.

Ficha LOCATION STATES BY PERCENTAGE

• Scheduled Hours: Corresponde al total tiempo programado.

• % Operation: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo en operación.

• % Setup: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo en preparación.

• % Idle: Porcentaje de tiempo que la localización estuvo ociosa por falta de entidades.

• % waiting: Porcentaje de tiempo que paso la entidad esperando un recurso u otra

entidad para agruparse, unirse, etcétera.

• % Blocked: Porcentaje de tiempo que las unidades permanecieron bloqueadas en la

localizacion.

• % Down: Porcentaje de tiempo por paros no programados.


Esta ficha es de suma importancia, ya que en esta tenemos variables que nos permiten

encontrar donde existe cuellos de botella en el proceso. Observando las columnas % Operation y

% Blocked podemos concluir que existe un cuello de botella en el Torno 2, ya que esta localización

tiene un alto % Operation y muchas unidades bloqueadas en la localización sin ser procesadas,

esto indicado por el índice % blocked.

Por otro lado, se puede observar que las unidades en el Torno 2 estuvieron un 41,68% del

tiempo esperando ser trabajadas en el Torno 2. Esto es coherente con lo expuesto en el párrafo

anterior.

Ficha RESOURCES:

• Units: Numero de recursos.

• Scheduled Hours: Tiempo programado para utilizar el recurso.

• Number of Times Used: Numero de ocasiones que se utilizo el recurso.

• Average Minutes Per Usage: Tiempo promedio de utilización del recurso.

• Average Minutes Travel To Use: Tiempo promedio por viaje del recurso.

• Average Minutes Travel To Park: Tiempo promedio para dirigirse al nodo base.

• % Blocked In Travel: Porcentaje de tiempo que el recurso estuvo bloqueado al final

del viaje.

• % Util: Porcentaje de utilización del recurso.


Ficha RESOURSE STATES BY PERCENTAGE

• Scheduled Hours: Tiempo total que recurso fue programado para estar disponible.

• % In Use: Porcentaje de tiempo que el recurso fue utilizado.

• % Travel To Use: Porcentaje de tiempo que el recurso fue utilizado en movimientos entre

locaciones.

• % Travel To Park: Porcentaje de tiempo que el recurso estuvo viajando a su nodo base.

• % Idle. Porcentaje de ocio del recurso.

• % Down: Porcentaje de tiempo que el recurso estuvo no disponible a causa de paros no

programados.

Ficha FAILED ARRIVALS

• Entity Name: Nombre de la entidad.

• Location Name: Localización donde ocurre la llegada de la entidad.

• Total Failed: Numero de entidades que no entraron a la localización por falta de capacidad.

Ficha ENTITY ACTIVITY

•

•

•


• Total Exits: Numero de entidades que abandonaron el sistema.

• Current Quantity In System: Numero de entidades que permanecen en el sistema al

finalizar la simulación.

• Average Minutes In System: Tiempo promedio que las unidades permanecieron el sistema

simulado.

• Average Minutes In Move Logic: Tiempo promedio que las unidades permanecieron en

movimientos entre locaciones.

• Average Minutes Wait For Res, etc: Tiempo promedio que las unidades permanecieron

esperando para entrar a una localización.

• Average Minutes In Operation: Tiempo promedio que la unidad estuvo en operación en el

sistema.

• Average Minutes Blocked: Tiempo promedio que las unidades permanecieron bloqueadas

una localización.

Ficha ENTITY BY PERCENTAGE

• % In Move Logic: Porcentaje de tiempo que las unidades permanecieron en movimientos

entre locaciones.

• % Wait For Res, etc.: Porcentaje de tiempo que las unidades permanecieron esperando

para entrar a una localización.

• % In Operation : Porcentaje de tiempo que las unidades estuvieron en operación.

• % Blocked: Porcentaje de tiempo que las unidades permanecieron bloqueadas en alguna

localización.


Ficha VARIABLE

• Total Changes: Numero de total de cambios en el valor de la variable durante la

simulación.

• Average Minutes Per Change: Tiempo total promedio que una variable toma distintos

valores.

• Minimum Value: Mínimo valor que toma la variable durante el proceso de simulación.

• Maximum Value: Máximo valor que toma la variable durante el proceso de simulación.

• Current Value: Valor que toma la variable al finalizar la simulación.

• Average Value: Valor promedio que toma la variable durante el proceso de simulación.

Ficha LOCATION COSTING

• $ Operation Cost: Costo del tiempo de operación.

• % Operation Cost: Porcentaje del costo de la localización, respecto de la suma de los

costos de operación.

• $ Resource Cost: Costo por el uso de un recurso que opera dentro de la localización.

• % Resource Cost: Porcentaje del costo del recurso en la localización, respecto de la suma

de los costos del resto de los recursos.

• $ Total Cost: Costo de operación mas costo del recurso.

• $ Total Cost: Porcentaje del costo total de la localización respecto de la suma de los costos

totales de las localizaciones.


Ficha Resources COSTING

• $ NonUse Cost: Costo por no uso del recurso.

• %NonUse Cost: Porcentaje del costo total por el no uso del operador.

• $ Usage Cost: Costo por el uso del operador.

• % Usage Cost: Porcentaje del costo total por el uso del operador.

• $ Total Cost: Costo total del uso y no uso del recurso.

• % Total Cost: Porcentaje del costo total por el uso y no uso del recurso.

Ficha ENTITY ACTIVITY COSTING

• Explicit Exits: Numero total de entidades que salen del sistema.

• $ Total Cost: Costo total de procesar estas unidades.

• % Total Cost: Porcentaje del costo total de la simulación asociado al procesamiento de las

unidades.


4 Ejemplo de aplicación Lay-Out.

4.1 Ejemplo: Proceso de manufactura en empresa Curtiembre

Una empresa de curtidos, recibe materia prima (cueros faenados), que luego es procesado en 3

maquinas distintas, de las cuales existen dos unidades de cada una de estas maquinas. La

maquina 1 y 2 (pintadora, le entrega propiedades físicas a través de calor y químicos). La maquina

3 y 4 (estira y corta el cuero). Maquina 5 y 6 (calcula peso, área y precio del cuero). Debido al

Layout, es decir, la distribución espacial de las maquinas dentro de la empresa, cada máquina

tiene un tiempo de llegada de la materia prima. En la siguiente tabla se presentan los tiempos de

llegada en minutos para cada máquina. El Layout o distribución espacial de las instalaciones han

sido verificadas por nosotros en terreno.

Tabla nº1: Valores de los tiempos de llegada.

Maquina Tiempo (minutos) 1 0.5 2 4 3 1

En esta empresa se fabrican 2 tipos de cueros distintos (ovino y caprino). Como habíamos

mencionado antes existen 2 unidades de cada máquina utilizada en el proceso, y cada cuero,

dependiendo de su categoría debe pasar por las 3 maquinas, es decir, existen 2 líneas de

producción, ya que cada cuero necesita un cierto tipo de calibración de acuerdo a sus propiedades

físicas. A continuación se presentan los valores de los tiempos de fabricación de cada una de los

tipos de cueros, que llamaremos de ahora en adelante (tipo1 y tipo2).

Tabla nº2: Valores tiempos de fabricación tipo1 y tipo2.

TIPO MAQ 1 MAQ 2 MAQ 3 TOTAL 1 4,5 1,5 1 7 2 3,5 1,2 1 5,7

Luego de ser fabricados los dos tipos de cueros distintos, van al sector de embalaje, por lo tanto

existe un tiempo de llegada a la zona de embalaje, donde deben ser puestos en bolsas y

ordenados de acuerdo a los pedidos de los clientes. Para realizar esto la empresa cuenta con 4

personas, de las cuales 2 solo se ocupan de embalar cueros del tipo 1 y las otras 2 solo se

preocupan de embalar cueros del tipo 2. Los tiempos de llegada a la zona de embalaje se

presentan en la siguiente tabla.


Tabla nº 3 Valores tiempo de llegada zona de embalaje.

Luego de este proceso de embalaje las piezas son llevadas hacia los pallets que correspondan

dependiendo del tipo de cuero. En la siguiente tabla se muestran los tiempos de llegada hasta los

pallets para cada tipo de cuero.

Tabla nº4: Valores tiempo de llegada a pallets.

Cada pallet tiene capacidad para 400 cueros del tipo 1 y para 600 cueros del tipo 2, los pallets son

retirados aproximadamente cada 15 minutos para ser llevados a la bodega y devueltos a las

posiciones normales para esperar más cueros listos.

4.2 Aplicación de la problemática de Lay-out en software Promodel®

Creamos un archivo nuevo, llamado CURTIEMBRE. El paso siguiente es crear las locaciones que

participan en el proceso productivo.

PALLET 1) Llega la materia prima tipo 1.

PALLET 2) Llega la materia prima tipo 2.

Maquina 1) Entrega pintura y propiedades físicas del cuero tipo 1.

Maquina 2) Entrega pintura y propiedades físicas del cuero tipo 2.

Maquina 3) Estira y corta cuero tipo 1.

Maquina 4) Estira y corta cuero tipo 2.

Maquina 5) Calculo de peso, área y precio tipo 1.

Maquina 6) Calculo de peso, área y precio tipo 2.

Embalador1) ente que enrolla e introduce en bolsa cueros tipo 1.

Embalador 2) ente que ordena las bolsas tipo 1.

Embalador3) ente que enrolla e introduce en bolsa cueros tipo 2.

Embalador4) ente que ordena las bolsas tipo 2.

Pallet 3) Recibe los productos terminados tipo 1.

Pallet 4) Recibe los productos terminados tipo 2.

TIPO TIEMPO (MIN) 1 0,5 2 0,5

TIPO TIEMPO(MIN) 1 0,42 2 0,42


Loc 1) Punto de partida materia prima 1.

Loc 2) punto de partida materia prima 2.

Loc 3) Lugar de llegada cuero tipo 1.

Loc 4) Lugar de llegada cuero tipo 2.

Fig.1 Declaración de las locaciones

Continuando con la construcción del modelo de simulación, debemos declarar las entidades, que

corresponde, como lo hemos mencionado anteriormente a la materia prima, productos en proceso

y productos terminados. Para la declaración de entidades, se ha mantenido la velocidad que

entrega por defecto el software Promodel®, es decir, 50 mpm.


Luego de haber definido las locaciones y entidades participantes en nuestro modelo, debemos

definir la lógica del modelo. Los arribos se definen como las entidades que llegan a las a una cierta

locación. Para todas las entidades se especifica su lugar de destino o de entrada al sistema. En

este problema solo la materia prima tiene una frecuencia de llegada con parámetro exponencial

0,8. La ocurrencia será infinita para todos los arribos de las entidades y las cantidades que llegan

por arribo serán de 1.

Fig 3: Declaración de los arribos.

A continuación se presentara la distribución de las instalaciones de la empresa de curtidos.

Fig 4: Layout


Luego de conocer la distribución de las instalaciones dentro de la empresa de curtidos, pasaremos

a analizar el reporte del software promodel®.

Es preciso, mencionar que debido a que las maquinas 5 y 6 no pueden ser movidas en la empresa

de curtidos, debido a la tecnología y el costo que implicaría moverlas. Los resultados de la

simulación son basados solo, teniendo en cuenta que las maquinas 1, 2, 3 y 4 pueden ser movidas.

Podemos apreciar que la ocupación de la maquina 4 es de 95.82% en el caso de que no existan

fallas en el sistema, pero dada la probabilidad que nos entrego la empresa de ocurrencia de fallos,

que aproximadamente ellos la calculan en 1 error en la maquina 4 cada 8 horas, donde debe

detenerse por aproximadamente una hora, es evidente que la utilización de la maquina producirá

una falla general en la línea de producción y además un gran costo de mantener toda la línea de

producción secuencial detenida.

Sin embargo, pese a que la maquina 4 presenta una gran tasa de ocupación, sería una medida

adecuada mover la máquina de posición dentro de las instalaciones de la empresa, el embalaje es


el que presenta el mayor costo debido al personal, ya que cada vez que la maquina 4 falla, los

productos terminados no pueden pasar a las maquinas de pesado y calculo de precio, por lo tanto

se produce un momento de ocio para los trabajadores que se encuentran en embalaje.

Estos se pueden disminuir trasladando la maquina que representa los costos mayores a un lugar

mas cercano del resto de la línea productiva, sin embargo esto será económicamente favorable

siempre que los beneficios generados por el traslado de la maquina sean mayores que los costos

que esta acción conlleven.


5 Conclusiones

La simulación o la utilización de esta por parte de las empresas es fundamental si se desea

conocer o evaluar algún procedimiento o proceso que esta realice o que desee desarrollar, esto es

por los bajos costos y riesgos que se incurren al utilizar la simulación.

Además de los bajos costos y riesgos, la simulación permite tener un resultado cuantificable, muy

similar al resultado real del estudio y que puede servir de referencia para la toma de decisiones en

la empresa. Los resultados se obtienen en un periodo relativamente corto, en relación a tener que

esperar los resultados reales de un proyecto en una empresa, lo cual me permite tener

anticipadamente el comportamiento o evolución de un proyecto o programa implementado.

La utilización de software, como Promodel® o algún otro, permiten hacer de la simulación una

herramienta de fácil acceso y desarrollo dentro de las empresas ya que estos software traen

sistemas de desarrollos que permiten abordar diferentes problemas de manera relativamente fácil

para los operadores, sólo se debe conocer como adecuar su problema a la interface que el

software tiene, sin dejar de lado que el problema o proyecto debe ser ajustado de manera correcta

por la teoría estadística y matemática que lo desarrolla.

En el problema del Taller Mecánico, gracias a la utilización de Promodel®, se pudo identificar el

problema que existía en la línea de producción de piezas mecanizadas, esto es, existencia de

cuellos de botella, se identificaron cuales eran estos cuellos de botellas y los niveles de utilización

de cada herramienta en el taller, esta información nos sirve para determinar que se debe realizar

para tener eficientemente balanceada la línea de producción, y disminuir el problema presente en

esta.

Dentro de un layout la ubicación los puestos de trabajo son de suma importancia en un sistema de

tamaño considerable en donde las distancias que deben recorrer el personal o los recursos es

excesiva. Esto representa costos de consideración para la empresa por lo que urge que estos sean

mínimos. La simulación es una herramienta que permite llevar a cabo el estudio de minimización

como se vio en el ejemplo de aplicación numero dos, en donde se pudo analizar el problema y

obtener información de importancia como lo es la tasa de ocupación de cada maquina localizando

los cuellos de botella y puntos críticos de la línea de producción, los costos de traslado incurridos a

cada maquina realizados por el personal.

La simulación es una herramienta que nos entrega información sobre nuestro proceso de trabajo,

permitiéndonos adelantarnos a los problemas, comprobar soluciones encontradas y lo que es más

importante hacer más eficiente nuestra empresa.


6 Referencias

[1] http://www.itchihuahuaii.edu.mx/academico/II/ROM/Apuntes5.pdf.

[2] Raúl Coss Bu. Simulación. Un enfoque práctico. Editorial LIMUSA S.A. 1998. México D.F. 107.

[3] Papers: Introduction to the Art and Science of Simulation, Robert E. Shannon: Texas A&M

University.

[4] Papers: Introduction to Simulation, Jerry Banks, Brooks Automation.

Referencias de apoyo

Modelos Estocásticos para la Gestión de Sistemas, Pedro Gazmuri Sch, Ediciones:

Universidad Católica de Chile.

Simulación: Un Enfoque Práctico, Cass Bu Raúl.

Probabilidades y Estadísticas para Ingenieros Douglas C. Montgomery, Ediciones: Cecso.

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