PDF de programación - Tesis: Felipe Lopez - SIMULACION DE SISTEMAS DISCRETOS

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I. P. N.

B I B L I O T E C A
INGENIER IA ELECTR ICA

CENTRO DE INVESTIGACION Y ESTUDIOS AVANZADOS

DEL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

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I.P N

B I B L I O T E C A

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

SECCION COMPUTACION

SIMULACION DE SISTEMAS DISCRETOS

C M T M BE INVESTISACI«M Y II

E3 TÜBI0 S AVANZ< 0 8 S 8 £l

I. P. N.

B I B L I O T E C A
'N G EN IER IA ELECTR ICA

TESIS QUE PRESENTA EL

ING. FELIPE LOPEZ SUAREZ, PARA

OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN LA ESPECIALIDAD

DE

INGENIERIA ELECTRICA.

MEXICO, Ü . F. FEBRERO DE 1991

AGRADECIMIENTOS:

A LA UNESCO POR LA AYUDA ECONOMICA QUE ME PROPORCIONO DURANTE

MIS ESTUDIOS DE MAESTRIA.

AGRADEZCO DE FORMA ESPECIAL AL DR. ENRIQUE ARCE MEDINA, POR SU
GRAN AMISTAD Y AYUDA QUE ME BRINDO PARA EL DESARROLLO DE ESTE
TRABAJO.

TAMBIEN AL DR. MANUEL GUZMAN RENTERIA POR SUS CONSEJOS EN LOS
INICIOS DE LA CONSTRUCCION DE ESTE PROYECTO. Y POR LA GRAN AYUDA QUE
ME BRINDO AL INICIO DE MIS ESTUDIOS DE MAESTRIA.

AGRADEZCO A LA DRA. ANA MARIA MARTINEZ POR SU AMISTAD,

CONSEJOS
Y ENSAÑANZAS DURANTE MIS ESTUDIOS, TAMBIEN POR SU COLABORACION EN LA
REVISION DE ESTA TESIS.

A LOS PROFESORES M. C. OSCAR OLMEDO Y M.C. FELIU SAGOLS POR SU

LECTURA, CONSEJOS Y AYUDA PARA MEJORAR EL ESCRITO.

DEDICO CON TODO CARIÑO A MIS PADRES: DR. SERGIO LOPEZ CERVANTES
SONIA SUAREZ MARTINEZ, AGRADECIENDOLES TODO SU CARIÑO,

Y SRA.
PACIENCIA, APOYO MORAL Y ECONOMICO QUE ME HAN BRINDADO TODO MI VIDA.

A MIS HERMANOS: SONIA, JUDITH, JOSE ANTONIO Y AGUSTIN,

POR SU

APOYO MORAL QUE ME HAN OTORGADO.

AGRADEZCO A BELINDA VTZUET R. POR SU CARIÑO, COMPAÑIA Y AYUDA
QUE ME HA BRINDADO EN TODO MOMENTO.

FELIPE LOPEZ SUAREZ

IN D IC E

CAPITULO I.

1 .
2.
3.
4.
5.
6.

I n t r o d u c c i ó n
Antecedentes
Lenguajes de Simulación
Hádelos de Colas
Trabajos afines
Conclusiones

CAPITULO II.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8 .
9.
10.
11.

Estructura del programa
Módulos del programa
líTiDlementación de Corrutinas
Estructura de Danos del Simulador
Algoritmo de Simulación
lálcuic de parámetros estadísticos
Generación de numeres aleatorios
Cálculo ce distribuciones
probabilisticas
Distribución de frecuencias
Manejo de memoria disponible
para el simulador
Conclusiones

CAPITULO III.

Ejemplo 1.
Ejemplo 2.
Ejemplo 3.
Ejemplo 4.
E j emplo 5 .
Conclusiones
CONCLUSIONES GENERALES
BIBLIOGRAFIA.
APENDICE A.
APENDICE B.
APENDICE C.

Simulación de una red sencilla
de actividades.
Simulación de una tienda ce
abarrotes-
Simulación ce tanoues de
aoasteeimiento.
Simulación de un banco-
Si mulac:ón d e un p roe eso ce
□otención ce r e s m a Alkyd.

Construcción cei Resumen Histórico.
Manual de usuario cei simulador
Programa Juente.

3 s g .

1
2
3
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3
3

9
12
14
20
25
45
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33
56

57

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SI
55
94
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^3
“9
102
124

CAPITULO I.

.1.

INTRODUCCION

La simulación es una de las mas poderosas herramientas de anal i sis
disponibles para aquellas personas que son responsables dex diseño v
operación de sistemas complejos. Utilizando software especializado,
la simulación predice el comportamiento de los sistemas por calculo
de movimientos e interacciones entre los componentes dei sistema.
Evaluando el flujo de las partes dentro de las maquinas y estaciones
de trabajo, el analista puede evaluar los planes fisicos, selección
de equipos y procedimientos de operación; efectuando experimentos en
el modelo, en vez del sistema. La simulación lo hace posible al
examinar cambios, o nuevos diseños antes de efectuarse la instalación
en el sistema real.

Debido al poder de analisis de sistemas que presenta la simulación
se desarrolló el simulador de eventos discretos que se presenta en
esta tesis SIMDISC, con el principal objetivo de ser interactivo ton
el usuario. Es decir el usuario únicamente se limita a establecer la
red de actividades a simular y las propiedades de cada actividad. Por
lo consiguiente esta herramienta no requiere de la introducción de
lineas de programación en un código o lenguage especializado,
haciéndolo muy accesible a personas con pocos conocimientos de
programad ón.

El simulador esta limitado a cierto tipo de sistemas, que son los
sistemas de colas, o de lineas
procesos industriales que cuentan con este tipo de sistemas, como ei
tránsito de clientes en bancos, centros comerciales, etc.

de espera, habiendo una amplia gama de

La ventaja que ofrece este simulador sobre los lenguajes os
simulación existentes tales como GPSS, GASP, SIMULA, etc. es que el
usuario no requiere del conocimiento de ningun lenguaje,
para la
utlización del simulador, haciéndolo por consiguiente ideal para
fines didácticos y prácticos. Otra de las ventajas es que se puede
observar en la pantalla de la computadora como ocurren los eventos en
el sistema a través del tiempo, haciendo posible analizar mas
específicamente el desarrollo del sistema.

Una vez terminada la simulación SIMDISC da una s e n e de parámetros
importantes que miden el desarrollo del mismo, y estos resultados se
pueden obtener tanto en la pantalla como en la impresora. Los
resultados pueden ser desplegados en cualquier momento de la
simulación con el
las
actividades a través del tiempo del sistema bajo estudio.

fin de rastrear

de

el

comportamiento

1

I.2.

ANTECEDENTES.

Simulación es una técnica numérica que realiza experimentos en una
computadora digital. Estos experimentos involucran ciertos tipos -ue
modelos matemáticos y lógicos que describen ei comportamiento _e
sistemas de negocios. económicos, sociales, biológicos. físicos c
químicos a través de largos períodos de tiempo C23.

Una simulación es una imitación de la operación de un proceso dei
mundo real o de un sistema hipotético através del tiempo. Involucra,
la generación de una historia artificial
y _
observación de dicha historia nos proporciona las inferencias de las
características de operación como ocurriría en el mundo real.

sistema,

del

La simulación trata pri mordi al mente con dos objetivos; primero el
ínteres de la investigación y la explicación del comportamiento de
los sistemas para diferentes estímulos a través de las respuestas y
segundo, optimización y control. Asi, si el modelo de simulación es
adecuadamente impi ementado y validado para un cierto rango -te
operación, se puede inferir de los resultados lo mismo que para ei
sistema real dentro del mismo rango de operación.

Cambios potenciales en el

primeramente
simulados para predecir el impacto en la ejecución del sistema. _.a
simulación puede ser también utilizada para el estudio ce sistemas r~.
un estado de diseño previo a la construcción del sistema.

sistema pueden ser

También puede ser utilizada como una herramienta de análisis o

para la predicción de efectos en los cambios del sistema.

Muchos de los sistemas del mundo real son bastante complejos,
cuyos
resolver
modelos
una
matemáti camente.
computadora puede ser utilizada para imitar el funcionamiento del
sistema a través del tiempo. Se obtienen resultados como si el
sistema real hubiese sido observado. Los resultados de la simulación
son usados para estimar las medidas de desarrollo en el sistema.

imposibles
la simulación

son
En estos

de
mediante

virtual mente

casos,

Aunque la simulación es una herramienta de anal i sis en muchos
casos, el analista del sistema debe considerar las ventajas y
la metodología de un caso en
desventajas antes de proponer
particular. Las ventajas de la simulación son las siguientes:
1. Una vez construido el modelo, este puede ser repetidamente
analizado para proponer diseños.
2. Los resultados de la simulación son menos costosos que experi­
mentar con el sistema real.
3. Los métodos de simulación son usualmente mas fáciles de api icar
que los métodos analíticos. Debido a esto, existen mas usuarios ce
métodos de simulación que de métodos analíticos.

a

Las desventajas a considerar antes de utilizar la simulación son:
1. Los modelos de simulación para computadoras digitales requieren de
una gran cantidad de tiempo para su construcción y validación.
2 . La simulación es utilizada inadecuadamente en sistemas, en los
cuales las técnicas analíticas son suficientes para modelar ei
sistema. Esta situación ocurre a los usuarios que llegan a iamiiia-
n z a r s e con la metodología de simulación y se olvidan de ios trata­
mientos matemáticos.

Para modelar un sistema, es necesario entender el concepto cíe
sistema y de los
un grupo de objetos que se encuentran interrelacionados para i a
realización de un objetivo C23.

limites del

sistema. Un sistema esta definido como

Un sistema es a menudo afectado por cambios que ocurren fuera aei
sistema. Estos cambios son llamados ocurrencias en el entorno dei
sistema. En el
ios
limites entre el sistema y su medio amoiente Í2J
Terminología de simulación de sistemas.

proceso de simulación, es necesario definir

Dentro de la simulación de sistemas existen conceptos de gran
importancia, qu