1.2: Una aplicación industrial de simulación

Para comprender mejor qué es la simulación y qué problemas se puede utilizar para abordar, considere la siguiente aplicación industrial, que se utilizó para validar el estado futuro de una expansión de planta (Standridge y Heltne, 2000). A una planta en particular le preocupan los recursos de capital necesarios para cargar y enviar vagones ferroviarios de manera oportuna. Se realizará una importante inversión de capital en la planta, pero la posibilidad de futuras expansiones importantes es mínima. Por lo tanto, todas las instalaciones de carga adicionales, llamadas puntos de carga, necesarias para el futuro previsible deben construirse en el momento actual y deben justificarse con base en pronósticos de demanda de productos.

Cada producto se puede cargar solo en puntos de carga específicos. Un punto de carga puede ser capaz de cargar más de un producto. Sin embargo, no es factible cargar todos los productos en todos los puntos de carga. La asignación hábil de productos a los puntos de carga puede reducir el número de nuevos puntos de carga necesarios. Además, se requiere el mantenimiento del equipo de carga. Por lo tanto, un punto de carga no está disponible todos los días.

La estructura de la porción de almacenamiento y carga del producto de la planta se muestra en la Figura 1-1. Los productos se almacenan en tanques con cada tanque dedicado a un producto en particular. Los tanques están conectados con tuberías a uno o más puntos de carga que sirven a una o dos líneas de riel para la carga. Estas numerosas conexiones no se muestran.

La principal medida del desempeño del sistema es el porcentaje de envíos realizados a tiempo. También son de interés el número de envíos atrasados y el número de días que cada uno está retrasado. Los patrones de envío son importantes por lo que se debe registrar el número de libras enviadas cada día para cada producto. La utilización de cada punto de carga debe ser monitoreada.

Figura 1-1: Ejemplo de aplicación de simulación industrial

La planta debe arrendar vagones ferroviarios para enviar el producto a los clientes. Diferentes productos pueden requerir diferentes tipos de vagones, por lo que se debe estimar el tamaño de múltiples flotas de vagones ferroviarios. Además, el tamaño del patio ferroviario de la planta debe determinarse en función del número de vagones que debe contener.

El modelo debe dar cuenta de la demanda de los clientes para cada producto. La demanda mensual oscila entre el 80% y el 120% de su valor esperado. La demanda esperada de algunos productos varía según el mes. Además, cada punto de carga debe definirse por su capacidad en vagones ferroviarios cargados por día así como los productos que puede cargar. Se deben considerar los tiempos de viaje del vagón ferroviario a los clientes desde la planta y desde el cliente hasta la planta, así como el tiempo de residencia del vagón ferroviario en el sitio del cliente. Se deben incluir especificaciones de mantenimiento de vagones ferroviarios.

La lógica del modelo es la siguiente. Cada día se determina el número de vagones ferroviarios a enviar para cada producto. Al envío se le asigna un vagón ferroviario del tipo adecuado esperando en la planta. Si no existe tal vagón ferroviario, el modelo simplemente crea uno nuevo y el tamaño de la flota se incrementa en uno.

La carga de producto de cada vagón ferroviario se asigna a un punto de carga. Los puntos de carga que pueden cargar el producto se buscan en orden de menos utilizados primero hasta que se asigne un punto de carga disponible. Un punto de carga puede haber sido previamente asignado tareas de carga hasta su capacidad o puede estar en mantenimiento y no disponible para la carga. Tenga en cuenta que buscar los puntos de carga en este orden tiende a equilibrar la utilización del punto de carga. El carro está cargado y espera a que el tren de salida diario salga de la planta. El vagón de ferrocarril procede al cliente, permanece en el sitio del cliente hasta que se descarga, y luego regresa a la planta. El mantenimiento se realiza en el automóvil si es necesario.

Los analistas formulan alternativas cambiando la asignación de productos a puntos de carga, el número de puntos de carga disponibles y la demanda de cada producto. Estas alternativas se basan, en parte, en los resultados del modelo previamente obtenidos.

Este ejemplo muestra algunos de los principales beneficios y características únicas de la simulación. Las características únicas del sistema, como la asignación de productos particulares a puntos de carga particulares, se pueden incorporar a los modelos. Se utiliza la lógica específica del sistema para asignar un envío a un punto de carga. Se pueden generar varios tipos de medidas de rendimiento del modelo, como resúmenes estadísticos sobre el envío a tiempo y series temporales de valores sobre la cantidad de producto enviado. Se pueden estimar estadísticas distintas al promedio. Por ejemplo, el tamaño del patio ferroviario debe acomodar el número máximo de vagones ferroviarios que pueden estar ahí no el promedio. Las cantidades aleatorias y variables en el tiempo, como la demanda del producto, se pueden incorporar fácilmente a un modelo.