1.5 Tipos de simulación

1.4 Lectura de artículos sobre aplicaciones de la simulación

El articulo que se consulto: "Aplicación de la simulación discreta para proponer mejoras en los procesos de atención en el área de emergencia de un hospital público", tiene los principios del Modelo de Lineas de Espera, aplicados para disminuir el tiempo de permanencia de un paciente en un Hospital Publico en Perú, en el área de emergencias de adultos. 

Se da una descripción del sistema, el cual a grandes rasgos consiste en la llegada del paciente al hospital, inmediatamente un medico le da una primera evaluación, dependiendo del nivel de prioridad que se le asigne, se traslada a alguna unidad de atención como medicina, cirugía o traumatismo. El articulo contiene un tabla con la clasificación de los pacientes, otra con las probabilidades de que un paciente sera trasladado a una unidad de atención, y porcentaje de atención de cada una de ellas. 

Después se da una descripción de las diferentes rutas para cada tipo de paciente, y se prosigue a la descripción del modelo, donde se identifican 3 intervalos de tiempo para la toma de datos: de 7:00 a.m. a 12:00 p.m.; de 12:00 p.m. a 3:00 p.m.; de 3:00 p.m. a 12:00 a.m.. El modelo se aplicara a los 7 días de la semana, donde cada día tiene una diferente tasa de llegada. En el modelo de simulación se evaluarán los tiempos de espera generados en cada ambiente. 

Una ves descritos los supuestos se realizo la simulación con el software Arena, se efectuaron ochenta réplicas de la simulación para obtenerse errores máximos de 6%.

Como se aprecia en la tabla del articulo los pacientes tipo 1, 3, 7 y 11 son los que permanecen más tiempo en el sistema. Los pacientes tipo 7 y 11 son aquellos que ingresan a los tópicos de medicina y cirugía, con resultados de análisis. El tiempo obtenido para estos dos tipos de pacientes es coherente con el tiempo promedio que se demora el laboratorio en obtener los resultados de análisis (180 minutos). Falta considerar el tiempo de atención en el tópico. Los pacientes tipo 1 y 3 son pacientes de alivio que si bien no requieren de ningún tipo de análisis, se atienden en el tópico de medicina que es el más concurrido. Estos pacientes tienen prioridad IV. Los pacientes tipo 15 son los que menos tiempo permanecen en el sistema debido a que tienen prioridad I.

Se evaluaron 7 propuestas de solución llegando a la conclusión de: 

• La utilización de los médicos es menor al 70%, lo que indica que no es recomendable contratar más personal para disminuir los tiempos de atención. 
•  Se logra una reducción considerable en el tiempo de permanencia de los pacientes que son atendidos en el tópico de medicina asignando a cuatro médicos en el horario de 7:00 a.m. a las 7:00 p.m. y dos médicos de 7:00 p.m. a 7:00 a.m. 
• En el sistema actual los mayores tiempos de permanencia lo tienen los pacientes tipo 3 (paciente de alivio que requiere una segunda revisión), siendo este tiempo de 515 minutos (8.58 horas), seguidos por los pacientes tipo 1 (pacientes de alivio que no requieren segunda revisión) con 430 minutos (7.17 horas) y por los pacientes tipo 7 (paciente de medicina con resultados de análisis) con 325 minutos (5.42 horas). Con la propuesta 1 sus tiempos se redujeron a 369, 301 y 294 minutos (6.15, 5.02 y 4.90 horas) respectivamente.

El anterior análisis es bastante complejo, ya que se tiene muchas variables por considerar con diferentes estados del sistema y rutas a seguir por los pacientes, por lo que el uso del Software facilita la obtención de datos que nos permitan tomar una decisión para optimizar, en este caso, el tiempo de espera por un paciente.

Enlace al articulo.

1. 3 Software de simulacion de procesos productivos

ProModel

El software promodel es una poderosa tecnología de simulación que trabaja bajo ambiente windows, para simular analizar y oprimizar sistemas de todo tipo, de diferentes complejidades y desafios. El software ProModel proveee la perfecta combinacion de entre facilidad de uso y completa felxibilidad para modelar cualquier situacion. Las capacidades de animacion de ProModel permiten que la simulacion cobre vida.

Ventajas:

• Unico software de simulacion con optimización plenamente integrada.
• Creación de modelos rapida, sencilla y flexible.
• Modelos optimizables.
• Integración de Excel, Lotus, Visual Basic y herramientas de Microsoft.
• Genera automaticamente las graficas en 3 dimensiones para mayor visualización

Desventajas:

• La simulación es imprecisa
• Los resultados de simulación son numericos
• Los modelos de simulación en una computadora son costosos y requieren mucho tiempo para desarollarse y validarse
• La solución de un modelo de simulación puede dar al análisis un falso sentido de seguridad

 

Sitio Web Oficial: http://www.promodel.com.mx/promodel.php

AspenPlus

Aspen Plus es el software de optimización de procesos químicos líder en el mercado utilizado por las industrias de graneles, finas, especialidades y bioquímicas, así como la industria de polímeros para el diseño, operación y optimización de instalaciones de fabricación seguras y rentables.

Aspen Plus es un simulador estacionario, secuencial modular (en las últimas versiones permite la estrategia orientada a ecuaciones). Actualmente es posible que sea el más extendido en la industria. Se ha utilizado para modelar procesos en industrias: química y petroquímica, refino de petróleo, procesamientos de gas y aceites, generación de energía, metales y minerales, industrias del papel y la pulpa y otros.

Aspen Plus tiene la base de datos más amplia entre los simuladores de procesos comerciales, e incluye comportamiento de iones y de electrolitos. Además modela y simula cualquier tipo de proceso para el cual hay un flujo continuo de materiales y energía de una unidad de proceso a otra.Posee herramientas para cálculos de costes y optimizaciones del proceso, generación de resultados en forma gráfica y en tablas y otros

Sitio Oficial: http://www.aspentech.com/products/engineering/aspen-plus/

ARENA

Arena es un modelo de simulación por computadora que nos ofrece un mejor entendimiento y las cualidades del sistema, ya que además de representar el sistema efectúa automáticamente diferentes análisis del comportamiento. Arena facilita la disponibilidad del software el cual está formado por módulos de lenguaje (lenguaje de simulación). Este programa combina las ventajas de los simuladores de alto nivel con la flexibilidad de lenguajes generales como Microsoft, visual Basic. Arena también incluye animaciones dinámicas en el mismo ambiente del trabajo y prevé apoyo integrado, incluyendo gráficas para los diseños estadísticos y analiza aspectos que son parte del estudio. 

Aplicaciones: 
Durante 30 años, Arena ha sido el software líder mundial en simulación de eventos discretos.Sus aplicaciones se centran en el análisis de procesos de gestión administrativa y servicios en Seguros, Banca o Finanzas, o flujos y procesos de fabricación no intensivos en manejo de materiales. Abarcan campos diversos, destacando el análisis de sistemas de producción y logística industrial, distribución, nodos de transporte y almacenaje, servicios, así como logística integral y el análisis de toda la cadena de suministro.Permite evaluar el ROI asociado a la implantación de nueva tecnología y equipos de proceso, validar el diseño de líneas, evaluar mejoras en líneas existentes. 

Ventajas:
 Las técnicas de simulación pueden ser utilizadas como una metodología de trabajo barata y segura que permite responder satisfactoriamente a preguntas del tipo  ¿Qué ocurriría si realizamos éste cambio?

Desventajas:
 Experimentar con condiciones de operación que podrían ser peligrosas o de elevado coste económico en un sistema real. Por otro lado la toma de decisiones basada únicamente en el estudio realizado mediante la simulación, conlleva un elevado riesgo si el modelo en el cual se basó el estudio no ha sido validado y las fases del proyecto convenientemente verificadas.

Sitio  Oficial: https://www.arenasimulation.com/

ASPEN HYSYS
HYSYS es un programa computacional que sirve para modelar procesos químicos, lo cuales pueden estar en sistema estacionario y dinámico, como por ejemplo químicos, farmacéuticos, alimenticios entre otros. Posee herramientas que ayudan a la estimación de propiedades físicas balance de materia y energía, equilibrios líquido-vapor y la simulación de muchos equipos de Ingeniería Química. 

El programa nos permite:

• Utilizar Modelos Termodinámicos, Componentes y Propiedades Paquete Fluido Corrientes y Mezclas Propiedades de Mezclas
• Simular Unidades de Proceso Corrientes: División, Mezcla y Fraccionamiento, Ciclo de Refrigeración, Separación de Fases, Separador de Tres Fases.
• Simular Procesos con Corrientes de Recirculación, Procesos con Reciclo, Compresión en tres etapas, Ajuste de Variables.
• Simular Reactores, utilizar reactores de Conversión, Relación no lineal entre variables Reactor de Mezcla Completa Reactor Flujo Pistón Reactor Catalítico Heterogéneo.
• Establecer balances de Materia y Calor
• Simular Columnas de Destilación y Absorción, Columna de Destilación Simplificada, Columna Despojadora 

Ejemplos:
Nos permite simular procesos de destilación en columnas despojadoras de Agua Acida, Columna de Destilación Desbutanizadora, Separación de una Mezcla Propileo-Propano, Planta de Gas Natural Licuado Planta de Producción de Etanol

Para poder utilizar el Hysys se necesita aplicar una ingeniería básica del proceso para lo cual se necesita:

• Documentos que describan la secuencia de las operaciones que conforman el proceso.
• Un diagrama entrada – salida, lo cual incluye como está conformado estequeométricamente la reacción, el número de moles.
• Un diagrama básico del bloques del proceso, lo cual incluye las condiciones principales de operación, información de rendimientos, conversiones, balances de materia y energía preliminares.
• Hojas de datos los cuales especifican los equipos durante la ingeniería básica.

Ventajas:

·       Nos ayuda a examinar varias configuraciones de una planta.

·       Disminuye el tiempo de diseño de una planta

·       Nos permite mejorar el diseño de un planta

·       Determina las condiciones óptimas del proceso

Este programa nos ayuda mucho a la simulación de procesos químicos, el cual nos será útil en el caso de procesos productivos en industrias tales como farmacéutica o alimenticia. Hysys puede emplearse como herramienta de diseño, probando varias configuraciones del sistema para optimizarlo, teniendo en cuenta que los resultados de una simulación no son siempre fiables y estos se deben analizar críticamente. Igualmente hay que tener en cuenta que los resultados dependen de la calidad de datos de entrada y la fuente de la misma.

Sitio Oficial: http://www.aspentech.com/products/aspen-hysys/

CHEMCAD

Es un paquete de módulos que abarca cálculo y diseño de intercambiadores de calor (CC-THERM), simulación de destilaciones dinámicas (CC-DCOLUMN), simulación de reactores por lotes (CC-ReACS), simulación de destilaciones por lotes (CC-BATCH), simulación de redes de tuberías (CC-SAFETY NET). Recientemente ha sido puesta a la venta la versión 6 de CHEMCAD con una nueva interface de usuario y otras propiedades adicionales. Este sistema es muy usado en todo el mundo, para el diseño, operación y mantenimiento de procesos químicos en una gran variedad de industrias incluyendo la exploración de petróleo y gas; y naturalmente en procesos químicos, farmacéuticos, biocombustibles y procesos de fábricas industriales. 

Ventajas:

• Incremento en la productividad por el uso de información obtenida a partir de la simulación diaria de cálculos relacionados con las condiciones de operación.
• Maximizar la rentabilidad de las operaciones por el diseño más eficiente de nuevos procesos y equipos.
• Reducción de costos e inversiones de capital por la optimización y solución de los cuellos de botella existentes en los procesos y en los equipos. 

Características:

• Opera procesos dinámicos y estacionarios
• Opera procesos continuos y semi-continuos
• Optimización o solución a un cuello de botella de un proceso existente
• Monitoreo del proceso
• Evaluación de riesgos de seguridad
• Balance de flujo y presión de redes complejas de tuberías
• Recopilación de datos de planta
• Comparaciones económicas a procesos alternativos
• Control avanzado de procesos (APC)
• Control de modelos predictivos (MPC)
• Optimización en tiempo real (RTO)
• Instrucción de sistemas de operación (OTS)
• Escalabilidad de procesos tomados desde el laboratorio o desde una planta piloto.
• Elaboración de reportes y compatibilidad del entorno de cálculo de ingeniería química con los programas más comunes como EXCEL, WORD, e interfases tales como COM, DCOM, OPC, CAPE – OPEN y XML.
• Interacción binaria de parámetros (BIP)
• Regresión de procesos o de laboratorios
• Velocidad de reacción por lotes desde un laboratorio o desde una planta.

Sitio Oficial: http://www.chemstations.com/

Opinión Personal: 
En mi opinión el software mas adecuado para la realización de nuestros simuladores es ARENA, debido a que visualice algunos videos del uso de este software y me parecieron muy dinámicos y bastante fáciles de entender y llevar a cabo.

Con este es fácil llevar a cabo la toma de decisiones en la empresa, ya que es una forma eficaz de evaluar las implicaciones completas de las decisiones y simularlas antes de ponerlas ya en practica.

Como lo mencione antes cuenta con una interfaz bastante simple de aprender, con iconos e instrucciones adaptables a cualquier usuario, en este caso apenas comenzaremos a aprender de dicho tipo de software pero para mi en general este me parece bastante útil, además no es como los otros que solo están enfocados a un proceso, llámese químico o demás. 

Fuentes consultadas:

1. https://uniioalfaro.files.wordpress.com/2011/03/programa-arena3.pdf
2. https://www.arenasimulation.com/
3.  http://lenguajesimuladores.blogspot.mx/2010/04/promodel.html
4. https://simulacionprocesos.wikispaces.com/introducci%C3%B3n+Hysys
5. http://www.modeladoeningenieria.edu.ar/mei/repositorio/catedras/intiv/2013/TP2%20Introduccion%20al%20entorno%20de%20HYSYS.pdf
6. http://softwaresdesimulacion.blogspot.mx/2014/02/softwares-de-simulacion.html
7. http://www.qualityprofessionalsoftware.com/soluciones/chemstations.html?
8. http://www.chemstations.com/type=84d2004bf28a2095230e8e14993d398d&ntype=CHEMCAD

1.1 Revisión de los conceptos de sistema y modelo

 Sistema: 

Es un conjunto de entidades que pueden ser objetos o seres, que interactúan para un fin común y lógico.  Un ejemplo es un centro de belleza, ya que el cliente pasa de varios servicios como el corte de cabello, el cuidado de uñas y el cuidado de la piel.

El fin de este sistema es hacer que el cliente tenga un cuidado de su cuerpo. Se puede decir que este sistema lo componen:

·         Servidores (estilistas)

·         Productos

·         Servicios (secadoras, bañeras)

Modelo:

Es la representación gráfica de un sistema, el cual se elabora para tener una visión más clara del mismo. Un ejemplo puede ser el siguiente diagrama. Para que los modelos puedan decirnos algo del objeto que representan es necesario que se construyan estableciendo una relación con la realidad que debe de ser real, es decir que puede ser reversible e intercambiar algunos elementos del mismo.

Fuentes Consultadas:

1. www.educacontic.es/imprimir-post
2. http://www.rcim.sld.cu/revista_4/articulos_html/rene.htm

1.2 Concepto de simulación

La simulación es una técnica experimental de resolución de problemas lenta e iterativa.O bien, se entiende como una recreación de procesos que se dan en la realidad mediante la construcción de modelos que resultan del desarrollo de ciertas aplicaciones específicas. Los programas de simulación están muy extendidos y tienen capacidades variadas, desde sencillos juegos de ordenador hasta potentes aplicaciones que permiten la experimentación industrial sin necesidad de grandes y onerosas estructuras; un caso típico de esto último seria el túnel de viento en aeronáutica.

Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos periodos de tiempo.

Debemos usar la simulación cuando:

• No exista un sistema real, sea caro, peligroso o sea imposible construir y manipular un prototipo.
• La experimentación con el sistema real sea peligrosa, costosa o pueda causar incomodidades.
• Existe la necesidad de estudiar el pasado, presente y futuro de un sistema de tiempo real, expandido o contraído.
• La modelación matemática del sistema es imposible (meteorología, sismología, conflictos internacionales, etc.)
• Los modelos matemáticos carecen de soluciones analíticas o numéricas.
• Cuando sea posible validar los modelos y sus soluciones de una forma satisfactoria.
• Cuando la precisión esperada por la simulación sea consistente con los requisitos de un problema concreto.

Fuentes Consultadas:

1. http://www.rcim.sld.cu/revista_18/articulos_pdf/simulacioncomputarizada.pdf
2. www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/polilibros/p.../SIMULACI-N-109.htm