Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos

Ingeniería Informática

Asignatura: Herramientas de Simulación de Procesos Industriales

Docente: Lizbeth Hernández Olán

Alumno: Domínguez Torres Roberto

Semestre: 9°

Grupo: “B”

MANUAL: SIMULACION CON ARENA

Introducción a la Simulación con Arena

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 uno 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.

Arena se distingue por ser poseer características distintivas tales como:

Paquete de Simulación para Windows. Simulación Orientada a Eventos Discretos: el estado del modelo cambia ante la

ocurrencia de determinados eventos. Simulación Orientada a Procesos: existe un diagrama de flujo que indica el

procesamiento que siguen las entidades del modelo. El modelo se define orientado al proceso y la simulación se desarrolla bajo

orientación a eventos.

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 diseñada 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 cuáles

serían las alternativas de soluciones y escoger el mejor camino para hacer cambios en la empresa.

Es importante mencionar que Arena es un software que está 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 más 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 está 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.

Menús.

1 Menú; 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 los 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 traído.

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 perso

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.

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.

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 gráfico, 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.

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.

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.

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 serían los paquetes que son transportados a través de las personas y vehículos. Además estos paquetes podrían tener propiedades (atributos) como la prioridad de envió, 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.

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.

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.

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).

MÓDULOS DE FLUJO

Un módulo 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

Módulo ENTITY

Este módulo representa y muestra las entidades generadas para el sistema (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 módulo Entity y luego utilizarlas en los módulos o también pueden generarse automáticamente dentro del módulo Create, y luego personalizarlas en el módulo Entity.

Módulo QUEUE

Este módulo representa las colas en los servicios, cuando un recurso que se quiere utilizar esta ocupado. Al clicar este módulo se ven las colas que están configuradas en el sistema antes de iniciar la ejecución del modelo. En el módulo QUEUE se configura el tipo de cola (FIFO, LIFO, etc.), presencia en los reportes, etc.

Módulo RESOURCE

Este módulo 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 módulo se ve en la vista de hoja de cálculo todas estas secciones configurables.

Modulo VARIABLE

Este módulo de dato se utiliza para representar o definir una dimensión de variable y valores iniciales. Las variables pueden ser referenciadas en otro modulo (por ejemplo el modulo DECIDE), pueden ser reasignadas con nuevos valores gracias al módulo ASSIGN, y pueden ser usadas en alguna expresión.

Módulo SET

El módulo 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 módulo PROCESS. Counters y Tallies se utilizan en el módulo RECORD.

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.

1.- 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.

2.- 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 clic 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.