Guia_1_simulasion areana

UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

SIMULACION INDUSTRIAL GUIA # 1: ENTORNO DE ARENA

-

-1-

GUIA DE LABORATORIO # 1: ENTORNO DE ARENA

Catedrático: Ing. Yanira Cano de Rivas Correo electrónico: [email protected]

Guía de laboratorio elaborada por: Ing. Marcelino Claros Vaquerano

Guía de laboratorio revisada por: Ing. Rosa Ángela Sosa de Hernández

Lugar de desarrollo: Laboratorio de Centro de Computo. Aula 6.27

Tiempo de desarrollo 2 horas

1. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL - Que el alumno obtenga los conocimientos básicos acerca de la simulación a través de diagramas

de flujo utilizando el simulador Arena 7.0 OBJETIVOS ESPECIFICOS - Que el alumno se familiarice con el entorno del simulador Arena 7.0 mediante el desarrollo de la guía de trabajo - Que el alumno explore un ejemplo de simulación con Arena 7.0 - Que el alumno conozca las principales funciones de simulación y modelaje de Arena 7.0 - Que el alumno construya y simule un modelo sencillo de manufactura

2. EQUIPO Y MATERIALES

EQUIPO MATERIALES

1- Computadora 2- Software: ARENA

® 7.0 Standard Edition

1- Guía # 1: Entorno de Arena

®

2- Lápiz 3- Diskettes

3. NORMAS DE SEGURIDAD - Revise que sus discos flexibles no tengan virus. - Trabaje en el disco duro, cree una carpeta en el disco C y póngale su nombre.

4. MARCO TEORICO

Las organizaciones, a lo largo del mundo, están adoptando procesos que involucran la simulación

como parte integral en la toma de decisión en los negocios y en las continuas iniciativas de mejora.

Los empresarios están demandando herramientas que soporten gran cantidad de aplicaciones, que se

puedan ajustar a las diferentes necesidades, que se integren con los modelos corporativos y con las

bases de datos de las empresas.



-

-2-

Aunque el uso de simulación en procesos de mejora es una tendencia reciente, su beneficio debido al

análisis en manufactura, servicio, comercio, transporte y otros sistemas complejos están bien

establecidos, además, la simulación es utilizada en muchas ocasiones como herramienta para la

evaluación de diversos tipos de proyectos.

Arena®

brinda a las empresas la capacidad necesaria para analizar todo tipo de sistemas. Este

software fue lanzado por primera vez en 1993, emplea Diseño Orientado a Objetos para un completo

modelado gráfico. Los modelos son construidos usando objetos gráficos (llamados módulos)

definiendo así la lógica del sistema y los componentes físicos, tales como máquinas, operarios, etc.

Arena 7.0 Standard Edition es una aplicación informática que permite el modelaje, simulación,

visualización gráfica y análisis de los impactos que se generan por las modificaciones que se planean

realizar o cambios significativos en el diseño de diversos sistemas que involucran cadenas de

abastecimiento, procesos de manufactura, desarrollo de servicios, logística, manejo de materiales,

distribución y almacenamiento de materias o productos terminados.

Entre las áreas de aplicación en las que Arena 7.0 puede utilizarse se encuentran:

Análisis detallado de diferentes tipos de procesos de manufactura, tomando en

consideración aspectos de manejo de materiales.

Análisis de sistemas gerenciales complejos así como de atención al cliente.

Análisis de cadenas de abastecimiento que toman en consideración elementos como

almacenamiento, transporte y logística.

Pronóstico del desempeño de los sistemas basado en indicadores clave como costos,

salidas de producto, tiempos de procesos y utilización de los recursos.

Para poder realizar la simulación y modelaje de sistemas básicos de manufactura, comercio o servicio

utilizando ARENA 7.0 es necesario tomar en consideración los siguientes elementos y conceptos:

a. Módulos: Consisten en las representaciones gráficas de la simulación donde se almacenan

todos los parámetros requeridos para simular el sistema; por el momento se trabajará

únicamente con el panel de módulos denominado Basic Process (Procesos Básicos) para

simular sistemas sin mucha complejidad a través de diagramas de flujo, las ocho formas

principales de este panel son:



-

-3-

Create: Consiste en el inicio de todo flujo de proceso y el punto de entrada de las entidades a

una simulación.

Dispose: Consiste en el final de todo flujo de proceso y el punto de salida o retiro de las

entidades en una simulación.

o Process: Representa una actividad a ser ejecutada, la cual es usualmente realizada

por uno o más recursos en un período de tiempo definido.

o Decide: Representa los caminos o diferentes rutas que puede seguir el flujo del

proceso, se debe tomar en cuenta que una entidad tomará un único camino

independientemente de la cantidad de opciones posibles.

o Batch: Almacena una cantidad previamente definida de entidades antes de que continúen con

el flujo normal de proceso.

o Separate: Duplica entidades para el caso que se presenten flujos de proceso

concurrentes o paralelos, además de separar una cantidad previamente definida de

entidades.

o Assign: Modifica el valor de ciertos parámetros durante el transcurso de la simulación del

sistema tales como tipo de entidad o variables de modelo.

o Record: Almacena estadísticas tales como el número de entidades que salen o han

sido procesadas durante la simulación así como los tiempos de ciclo.

Se debe tomar en consideración que al momento de modelar un sistema éste debe de cumplir

con cierto proceso lógico, el cual consiste en que dicho sistema debe poseer una Entrada

para las entidades, además de una serie de Procesos durante los cuales se modifiquen las

características de las mismas y una Salida que permitirá contabilizar la cantidad de entidades

que fluyen por un sistema durante cierto periodo determinado de tiempo. Para el caso del

modelaje y simulación de sistemas básicos en Arena 7.0, las Entradas serán representadas

por el módulo Create¸ las Salidas por el módulo Dispose y los Procesos por un arreglo de los

módulos restantes como Process y Decide.



-

-4-

b. Entidades: Consisten en los elementos (pueden ser clientes, documentos o partes de

máquinas todo depende del tipo de sistema a simular) que están siendo atendidos,

producidos o sobre los cuales se realiza alguna actividad que modifica sus características

durante la simulación del flujo del proceso.

c. Diagramas de flujo: Consiste en la base para el modelaje y la simulación de sistemas,

debido a que representa un diagrama o modelo de cada una de las actividades secuenciales

que se realizan en un proceso sobre la cual fluirán o se desplazarán diversos tipos de

entidades durante el transcurso de la simulación. Al momento de elaborar un diagrama de

flujo es conveniente ver el proceso desde el punto de vista de la entidad al responder

preguntas como: ¿en qué parte entran las entidades dentro del sistema?, ¿qué sucede con

las entidades en cada una de las etapas?, ¿qué recursos se necesitan para el desarrollo de

cada una de las etapas? y ¿en qué momento las entidades salen del sistema?

5. ASPECTOS GENERALES PARA LA SIMULACIÓN EN ARENA

Para la elaboración y desarrollo de modelos de simulación en ARENA 7.0 Standard Edtion se deben

de tomar en consideración los siguientes aspectos:

5.1 ENTORNO DE TRABAJO EN ARENA

Una de las maneras para poder iniciar con Arena 7.0 consiste en acceder primero al menú Inicio de

Windows y navegar hacia Todos los programas > Rockwell Software > Arena 7.0 > Arena 7.01

Al realizar los pasos anteriores se abrirá un nuevo entorno de trabajo en ARENA, e indicará la

explicación de que se tiene un programa bajo licencia de estudiante, al cual se le debe dar un clic en

Aceptar y luego aparece el área de trabajo, la cual posee tres regiones de trabajo principales tal y

como se muestra en la Figura 1.



-

-5-

Figura 1. Entorno de trabajo en ARENA 7.0 Standar Edition

En la región denominada Barra de Proyecto se encuentran todos los paneles que contienen cada uno

de los elementos con los que se modelará y simulará un sistema, entre los cuales se encuentran:

Basic Process: Contiene las representaciones de simulación, comúnmente llamada módulos,

los cuales se utilizan para definir los parámetros de simulación del proceso.

Reports: Contiene los reportes que son disponibles para mostrar los resultados de una

simulación de un sistema.

Navigate: Permite desplegar diferentes vistas previamente definidas del modelo, permitiendo

la navegación entre sub modelos jerárquicos.

En la ventana de modelaje existen dos tipos de vistas: la Vista de Diagramas de Flujo incluye toda la

parte gráfica del modelo del sistema, incluyendo aspectos como el diagrama de flujo del proceso,

animaciones entre otros elementos de animación; mientras que la Vista de Menús Desplegables

presenta todos los datos y parámetros de operación del modelo a simular.

6. MODELADO SIMPLE DE UN DIAGRAMA DE FLUJO EN ARENA 7.0 STANDARD EDITION

En esta parte de la guía de trabajo se modelará y simulará el sistema sencillo de manufactura que es

mostrado en la Figura 2.

Barra de

Proyecto

Ventana de Modelaje

Vista de Diagramas de Flujo

Ventana de Modelaje

Vista de Menús Desplegables



-

-6-

Figura 2. Sistema sencillo de manufactura.

Dicho sistema sencillo de manufactura posee los siguientes parámetros de operación y simulación:

Parámetros de operación

El sistema sencillo de manufactura inicia en la Bodega de Materia Prima, porque es el punto

desde donde se retiran los materiales necesarios durante el proceso. Mediante un estudio de

tiempos se ha determinado que el tiempo entre llegadas de los operarios a la Bodega de

Materia Prima para el retiro de materiales sigue una distribución exponencial con una media

de cinco minutos y medio entre llegadas.

Después de que los materiales han sido removidos de la Bodega de Materia Prima, pasan a

un Proceso en el cual un operario (al cual se le paga $1.5/h independientemente si se

encuentra realizando una operación o en espera de realizarla) se encarga de modificar las

características de los materiales a través de ciertas procesos sistemáticos para lograr obtener

un producto en específico; dicho proceso se ha determinado que posee un tiempo mínimo de

cinco minutos, un máximo de 10 minutos y una media de siete minutos.

Los productos que salen del Proceso pasan a la etapa de Control de Calidad, para garantizar

que sus características se encuentran entre los parámetros establecidos por la empresa



-

-7-

encargada de su desarrollo; se ha determinado que el 94% de los productos que salen del

Proceso se encuentran entre los parámetros previamente definidos para sus características.

Para finalizar con el sistema sencillo de manufactura se lleva un control de la cantidad de

productos que han sido Aceptados (se encuentran entre los parámetros) o Rechazados (no se

encuentran entre los parámetros) durante la etapa de Control de Calidad.

Parámetros de simulación

Se tomará como parámetros de análisis el desempeño del sistema sencillo de manufactura

durante 7 días sin interrupciones, considerando a cada día como una jornada de 8 h

Durante la simulación se recolectarán datos acerca del proceso, entidades, tiempos en cola,

recursos y costos.

A continuación se presentan cada uno de los pasos que se deben seguir para desarrollar el sistema

sencillo de manufactura mostrado en la Figura 2.

Paso 1: Configuración del modelo del sistema sencillo de manufactura

Este paso consiste en elaborar el modelo del sistema sencillo de manufactura utilizando los módulos

del Basic Process Panel de ARENA previo a la simulación del mismo, el cual se realiza de la siguiente

manera:

a. Elaboración del diagrama de flujo

Lo primero que debe hacerse es colocar cada uno de los módulos a utilizar, esto se realiza al

hacer un clic sobre el modulo a emplear que se encuentran en la barra de proyecto.

Para el caso del modelo sencillo de manufactura, primero debe colocarse el modulo Create en

la ventana de modelaje (ver Figura 3) porque representa el inicio del flujo de las entidades

dentro del diagrama, es decir, representa a la Bodega de Materia Prima.



-

-8-

Figura 3. Colocación de modulo Create en la ventana de modelaje.

A continuación se procede a colocar el modulo Process sobre la ventana de modelaje

después del modulo Create (ver Figura 4) para representar a la etapa de Proceso, la cual se

encarga a través de un operario de modificar las características de los materiales1.

Figura 4. Colocación de modulo Process en la ventana de modelaje.

1 Para que aparezca una conexión automática entre módulos tal como aparece en la Figura 13, primero

se debe seleccionar el modulo que precederá al nuevo modulo por colocar en la ventana de modelaje; en caso de

que no aparezca ninguna conexión entre módulos se debe seleccionar el menú desplegable Object y luego

Connect para poder conectar los módulos de forma manual.



-

-9-

Luego, se debe colocar el módulo que representará la etapa de Control de Calidad que va

después de la etapa de Proceso (ver Figura 5); dicho modulo es Decide, ya que permite

modelar etapas de procesos donde se ve involucrada la toma de decisiones.

Figura 5. Colocación del módulo Decide en la ventana de modelaje.

Para finalizar con la elaboración del diagrama de flujo se deben colocar los módulos que

simularán los productos que sean Aceptados o Rechazados por la etapa de Control de

Calidad, dichos módulos constituyen las salidas del sistema sencillo de manufactura. Los

módulos a utilizar para modelar esta etapa serán los módulos Dispose porque representan

siempre el punto de salida de entidades dentro de un modelo de simulación2.

En la Figura 6 puede observarse el diagrama de flujo completo del sistema sencillo de

manufactura.

2 Para el caso de los módulos Decide siempre se debe tener cuidado de no dejar nunca ramas de

decisiones sin módulos, porque de lo contrario marcará error ARENA 7.0 al momento de compilar el modelo

previo a la simulación.



-

-10-

Figura 6. Diagrama de flujo completo del sistema sencillo de manufactura.

b. Configuración de los módulos del diagrama de flujo.

Una vez elaborado el diagrama de flujo del sistema a simular se es necesario la configuración de

cada uno de los módulos empleados, lo cual consiste en ingresar los parámetros o información

necesaria dentro de los módulos para garantizar un modelo del proceso en ARENA 7.0 que sea

válido con respecto al modelo real.

El primer módulo a configurar es el módulo Create porque representa la entrada de las entidades

al sistema sencillo de manufactura, para acceder a este módulo primero se debe hacer un doble

clic sobre su icono; en este módulo se modificará primero el campo Name: porque se le asignará

un nuevo nombre que identificará al módulo (Bodega de Materia Prima), para luego modificar los

campos Value: y Units: que se encuentran dentro de la sección de Time Between Arrivals (tiempo

entre llegadas) ya que se agregarán nuevos valores y unidades del tiempo entre llegadas. Los

demás campos se dejarán con sus valores iniciales debido a que no tienen incidencia alguna

dentro del modelaje del sistema sencillo de manufactura.

Una vez agregados todos los valores dentro de los campos del módulo Create se debe dar un clic

en OK para guardar las modificaciones realizadas al módulo; en la Figura 7 puede observarse la

configuración del módulo Create.



-

-11-

Figura 7. Configuración del módulo Create.

Para configurar el módulo Process, el cual representa el Proceso que se le hace a la materia prima, a

través de un operario, primero se debe hacer un doble clic sobre su icono, para luego realizar las

siguientes operaciones (ver Figura 9):

Digitar en el campo Name: el nombre con el que se definirá el módulo, el cual es Proceso.

En la sección de campos Logia, la cual define los recursos necesarios para realizar un

proceso, se debe seleccionar en el menú desplegable Action: la opción Seize Delay Release

que permite definir que cualquier entidad que ingrese al módulo esperará primero hasta que

el recurso esté disponible (Seize), para luego ser procesado durante cierto tiempo (Delay) y

salir al final del proceso (Release) para realizar otra acción.

Después de definir la lógica de la acción se procede a asignar un recurso al hacer un clic

sobre el botón Add… y digitar en el campo Resource Name el nombre del recurso a asignar,

el cual es Operario, luego se debe hacer un clic en OK (ver Figura 8).

Para finalizar se deben modificar los campos Units:, Minimum:, Value (Most Likely): y

Maximum: para lograr definir las unidades del proceso y el tiempo mínimo, más probable y

máximo que se demorará el proceso.



-

-12-

Figura 8. Asignación de un recurso en el módulo Process.

Una vez agregados todos los valores dentro de los campos del módulo Process se debe dar

un clic en OK para guardar las modificaciones realizadas al módulo; en la Figura 9 puede

observarse la configuración del módulo Process.

Figura 9. Configuración del módulo Process.

Para agregar los costos que son atribuidos al operario en concepto de salarios por tiempo de

operación y espera, se debe hacer un clic primero sobre el módulo Resource que se

encuentra en la Barra de Proyecto, para luego modificar los campos Busy/Hour e Idle/Hour

para poder definir los costos por tiempo efectivo de trabajo y tiempo en espera tal y como se

muestra en la Figura 10.



-

-13-

Figura 10. Configuración de los costos asociados a un recurso.

Para configurar el módulo Decide que representa la etapa de Control de Calidad se debe acceder

primero al módulo a través de un doble clic sobre su icono, y luego digitar sobre el campo Name:,

el cual es Control de Calidad; además, se debe modificar el campo Percent True (0 – 100): el cual

define el porcentaje de productos que serán aceptados por Control de Calidad, dicho porcentaje

es de 94% pero en el campo sólo se debe digitar el número 94.

Una vez agregados todos los valores dentro de los campos del módulo Decide se debe dar un

clic en OK para guardar las modificaciones realizadas al módulo; en la Figura 11 puede

observarse la configuración del módulo Decide.

Figura 11. Configuración del módulo Decide.



-

-14-

Para finalizar con la configuración del sistema sencillo de manufactura se deben modificar los

nombres de los módulos Dispose, los cuales representan los productos Aceptados o Rechazados

por Control de Calidad.

Para acceder al módulo Dispose se debe hacer un doble clic sobre su icono, para después digitar

en el campo Name: el nombre con el que se definirán los módulos (ver Figura 12), los cuales son

Aceptados y Rechazados.

Figura 12. Configuración del módulo Dispose.

El diagrama de flujo con todas sus configuraciones de los módulos debe parecerse al

diagrama mostrado en la Figura 13.

Figura 13. Diagrama de flujo con todas las configuraciones de los módulos.



-

-15-

Paso 2: Configuración de los parámetros de simulación

Esta etapa consiste en definir todos aquellos parámetros sobre los cuales se realizará la simulación

del modelo del sistema sencillo de manufactura, para lo cual se deben desarrollar las siguientes

operaciones:

Hacer un clic sobre el menú Run (de la barra principal) y luego seleccionar Setup…

Luego aparecerán los comandos de Run Setup; después se debe seleccionar el área de

Replication Parameters en la cual se modificarán los campos de Replication Length, Time

Units, Hours Per Day y Base Time Units así como se muestran en la Figura 14.

Figura 14. Segunda operación para la configuración de los parámetros de simulación.

Seleccionar siempre en Run Setup la opción de Project Parameters y digitar en el campo

Project Title el nombre del modelo que se ha desarrollado el cual es Sistema Sencillo de

Manufactura; después se deben seleccionar las casillas Costing, Entities, Resources, Queues

y Processes para que se guarden ese tipo de datos después de haber finalizado la simulación

para el análisis del mismo (ver Figura 15)



-

-16-

Figura 15. Tercera operación para la configuración de los parámetros de simulación.

Hacer un clic en Aplicar y luego en Aceptar para guardar las modificaciones realizadas a los

parámetros de simulación.

Guardar el modelo del sistema sencillo de manufactura en el disco duro bajo el nombre de

“Sistema Sencillo de Manufactura”.

Hacer un clic sobre el botón Go para dar inicio con la simulación.

Completar la Tabla 1 con los datos obtenidos de la simulación.

Tabla 1. Resultados de la simulación del Sistema Sencillo de Manufactura

Costo Total del sistema sencillo de manufactura

Total de productos obtenidos



-

-17-

7. REPORTE DE LABORATORIO Elabore un reporte de laboratorio basándose en las preguntas que a continuación se plantean y en los

grupos elaborados por el instructor(a):

1. ¿Cuál es la diferencia principal entre el modelaje y la simulación de diversos tipos de sistemas?

2. ¿Qué se entiende en ARENA por sub modelos jerárquicos?

3. Diseñar, modelar y simular un sistema de servicio que cumpla con los siguientes requisitos

básicos:

o Dos entradas al sistema, cada una representando dos tipos diferentes de

entidades.

o Tres etapas del servicio

o Dos ramas de decisión y múltiples salidas del sistema

Todos los datos de cada uno de los módulos y de la simulación del sistema básico de servicio

antes mencionado serán definidos por el grupo de trabajo, a través del desarrollo de un

enunciado del sistema a simular que defina cada uno de los aspectos que se tomaron en

consideración.

4. Describir los pasos necesarios para animar durante la simulación el recurso empleado en el

modelo sencillo de manufactura (Operario). Además, describir los pasos necesarios para

colocar un gráfico que represente el desempeño del operario durante el desarrollo de la

simulación.

Guia_1_simulasion areana

Documents