TEMA: SIMULACION Y USO DE SOFTWARE EN EL DISEÑO DE LA

DISTRIBUCIÓNIng. Larry D. Concha B.

UNIVERSIDAD AUTONOMA SAN FRANCISCO

MODELOS DE SIMULACIÓN DISTRIBUCIÓN PLANTA

Durante los últimos 10 a 15 años se han logrado muchas mejoras en el desarrollo de paquetes de simulación para modelar problemas de flujo de materiales. En realidad, la tecnología de simulación ha evolucionado hasta el grado de que los planificadores de plantas más calificados manejan la simulación una o más veces durante el ciclo de planificación de plantas. En la actualidad se pueden efectuar simulaciones relativamente sofisticadas con microcomputadoras o simulaciones rudimentarias con minicomputadoras portátiles; con frecuencia, el software de hoja de cálculo incluye generadores de números aleatorios para llevar a cabo simulaciones. Los avances en el software con animación permiten mostrar los resultados de la simulación con representaciones animadas de los sistemas. La simulación involucra el desarrollo de un modelo de un sistema y la experimentación con el modelo para determinar cómo reacciona el sistema ante diversas condiciones. La simulación no nos proporciona una solución óptima, dado que es un modelo descriptivo, sólo nos brinda un mecanismo útil para comprender y, tal vez, predecir el comportamiento de un sistema. Al formular suficientes preguntas tipo "¿Qué sucede si...?", se puede elegir la configuración del sistema que satisfaga mejor algunos criterios.

Algunas de las razones principales para emplear una simulación son:

1. Cuando no se puede obtener con facilidad o en lo absoluto una solución matemática. 2. Vender el plan de la planta a la dirección. 3. Explicar al personal operativo cómo funcionará un sistema propuesto. 4. Probar la factibilidad de un sistema propuesto. 5. Desarrollar los requerimientos de rendimiento y de almacenamiento. 6. Validar modelos matemáticos. 7. Predecir el impacto de un cambio en el sistema físico, el ambiente, o los procedimientos de operación

La simulación contribuye a una mejor comprensión del plan de la planta de diversas maneras 1. El proceso de crear un modelo de simulación requiere comprender y documentar en forma detallada la actividad que se simula. Por ejemplo, a primera vista el flujo de información que se presente en un almacén suele parecer muy simple. No obstante, una vez que se desarrolla una simulación de este flujo de información, se identifican muchas excepciones y flujos de información alternos.

2. La enseñanza de algunos conceptos es muy difícil debido a la compleja relación entre las variables. Una simulación se puede utilizar a manera de "juego" para identificar estas relaciones complejas. Por ejemplo, la determinación del número y la ubicación de los centros de distribución para atender un mercado se basa en el servicio al cliente que se puede proporcionar, el costo del transporte y el costo de realizar inventarios.

3. La orientación que tienen los empleados respecto a un sistema a menudo puede provocar problemas considerables. Se puede usar simulación para orientar a empleados actuales respecto a sistemas nuevos o a nuevos empleados en relación con sistemas ya existentes. Por ejemplo, el patrón que se utiliza para cargar las partes a un sistema de banda transportadora tiene un impacto significativo sobre el balance del esfuerzo en las diferentes estaciones de pintado. Si las partes se cargan de manera incorrecta, las colas excesivas en algunas estaciones de pintado detendrán la banda transportadora, mientras que otras estaciones estarán inactivas. Este desequilibrio no sólo perjudicará las estaciones de pintado, sino también las estaciones de secado y de montaje. En un esfuerzo para adquirir experiencia en la manera de cargar la banda transportadora antes de cargar piezas en realidad, se puede capacitar a un operador en un simulador, donde el único efecto de los errores de carga es una mayor comprensión del sistema.

Es prácticamente imposible planificar una planta de cualquier magnitud sin llevar a cabo algún tipo de simulación. La pregunta no es si se va a elaborar una simulación, sino si se hace de manera formal o informal y cuál es el alcance de la misma. Si la simulación se realizará de modo informal, como la simulación mental de un montacargas que levanta una carga y viaja por un pasillo, es obvio que no se necesita un diseño detallado. Los experimentos de simulación formales que requieren diseños cuidadosos suelen representar una porción importante del proceso de planificación de plantas. El alcance de los experimentos de simulación para la planificación de plantas pueden incluir una estación de trabajo individual, una pieza de equipo, la planta completa, o un conjunto de plantas.

Software de simulación Es común que los modelos de simulación se implementen con un lenguaje de simulación especializado, más que usando los lenguajes de programación más generales como BASIC, C, PASCAL, o FORTRAN. Se han diseñado varios lenguajes de simulación con el flujo de materiales y la planificación de plantas como los principales objetivos de aplicación. Entre los lenguajes de simulación diseñados o convenientes para la planificación de plantas y la simulación de sistemas de manejo/fabricación de materiales se encuentran ARENA, AutoMod, eMPlant, Factory Explorer, GPSS/H, (y SLX), GPSS World for Windows, MAST Simulation Environment, ProModel 2001, Quest, Simscript 11.5, Simul8, Taylor ED y Witness. En años recientes, se han sucedido mejoramientos considerables en el desarrollo de software de animación y el modelado 3-D para acompañar los paquetes de simulación mencionados. En realidad, casi todo el software actual incluye opciones de animación y/o modelado 3-D. El sentido dado por la simlacion asimila que la experiencia verdadera es costosa en tiempo en dinero de este modo la idea básica de la simulación consiste en construir un recurso experimental que ―actue como‖, (simule) el sistema de interés en algunos aspectos importantes. La incertidumbre es un aspecto frecuente en donde el proceso de simulación analiza la situación y representa el comportamiento mediante una distribución de probabilidad, esto también es llamado Método de Montecarlo.

UTILIZACIÓN DE SOFTWARE EN EL DISEÑO DE LA DISTRIBUCIÓN

Debido al elevado número de factores que han de ser tenidos en cuenta a la hora de diseñar una distribución y al enorme número de cálculos y posibilidades en los problemas de distribución, la computadora juega un papel importante facilitando el desarrollo de los cálculos. Los programas desarrollados para asistir a la distribución en planta pueden utilizar criterios cuantitativos (debiendo ser especificadas entonces las matrices de distancias e intensidades de tráfico entre áreas) o cualitativos (en cuyo caso se utilizan escalas de prioridades de cercanía). Pese a no existir en el mercado software capaz de encontrar la mejor solución para los problemas de distribución en planta, existen paquetes informáticos que se acercan mucho a la mejor solución, entre los que se pueden mencionar los siguientes:

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1 CRAFT (Computer Relative Alocation of Fácilities Technique)

Desarrollado por Buffa y Gordon, es un programa heurístico que puede operar hasta con 40 departamentos, siendo su desarrollo casi idéntico al algoritmo básico de transposición.Este programa parte de una distribución previa que ha de tomarse como punto de partida y supone que el costo de las interrelaciones entre operaciones o departamentos es producto de las matrices de distancia e intensidades de tráfico, que son los inputs del problema.Tras calcular el costo que genera la distribución inicial, intercambia los departamentos de dos en dos Versiones más avanzadas lo hacen de tres en tres), evaluando el costo de cada cambio y adoptando de entre todos, aquél con menor costo, aplicándoles a éste el mismo proceso. Cuando el costo no puede ser disminuido o se ha alcanzado un total de iteraciones específicas, la mejor ordenación conseguida se imprime como solución.

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2 ALDEP (Automated Layout Design Program)Desarrollado por Seehof y Evans, tiene una capacidad para distribuir 63 departamentos. Usa una matriz de código de letras similar a las especificaciones de prioridad de cercanía de Muther. Dicha clasificación es traducida a términos cuantitativos para facilitar la evaluación. Los inputs del programa son la planta del edificio y la situación de elementos fijos, permitiendo seleccionar emplazamientos para determinados departamentos.Utiliza un algoritmo de barrido, de forma que selecciona aleatoriamente un primer departamento y lo sitúa en la esquina noroeste de la planta, colocando los demás de forma sucesiva en función de las especificaciones de proximidad dadas.

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3 CORELAP (Computerized Relationship Layout Planning)Puede ordenar hasta 45 departamentos, entre otros requiere como inputs la especificación de los tamaños de aquellos y algunas dimensiones de la planta. En lo que será el centro de la distribución sitúa el departamento que está más interrelacionado con el resto y, en sucesivas iteraciones, va colocando los demás en función de su necesidad de cercanía con los ya colocados. Las soluciones obtenidas se caracterizan por la irregularidad en las formas.

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4 FLAP (Facilities Layout Applet/Applicatíon)FLAP es un programa de aplicación reciente que permite visualizar soluciones óptimas a los problemas de distribución de plantas, mediante métodos heurísticos, que ubican los departamentos, minimizando el costo del flujo y distancia entre cada par de ellos. Su función objetiva es por tanto el costo total de la disposición, que se halla sumando los flujos en ambas direcciones entre los departamentos. Fue creado por dos profesores de la Universidad de Berkeley de California en 1998 y está diseñado para ejecutarse en el entorno del compilador Java v.1.1. El programa permite trabajar hasta con un máximo de 50 departamentos y permite introducir las dimensiones de cada departamento a distribuir, así como los valores de flujo entre cada par de ellos. Además tiene la posibilidad de admitir valores generados aleatoriamente para los departamentos, lo que también permite su utilización en fines educativos. Otra característica de este programa es que permite visualizar en una animación todas las alternativas que se van analizando, para llegar a la solución con el menor

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