GPSS/H (General Purpose Simulation System) Aplicado a las operaciones mineras
INTRODUCCIÓN La simulación de eventos discretos es una herramienta de análisis de operaciones de gran potencial que se está utilizando en la actualidad debido a su estructura simple y de fácil comprensión. Puede aplicarse a sistemas complejos en operaciones mineras debido a que éstas también son de naturaleza discreta.
¿QUÉ ES SIMULACIÓN? Simular es probar o tantear y luego ajustar mediante cambios en los valores de las variables en una escala y ambiente diferente a la realidad , adelantándose a los resultados que pueden obtenerse en una operación bajo ciertas condiciones, para evaluar los beneficios o inconvenientes de los parámetros dados, los que pueden modificarse convenientemente antes de iniciar una operación real evitando así altos costos de cambios posteriores cuando ésta ya se encuentra desarrollada. La simulación como técnica de optimización por tanteos comprime experiencias reales en periodos cortos. Después del primer cálculo se efectuan otros variando uno o más factores observando los efectos de estos cambios y procediendo al ajuste si es necesario.
MODELO Los modelos describen a los sistemas. lleva a Situaciones, problemas del mundo real Desarrollo de maneras de describirlas (MODELOS) 1 soluciona Ciclo de la actividad de investigación Prueba y desarrollo (aplicando 1 y 2) lleva a lleva a Desarrollo de metodologías de solución apropiadas (usando 1) 2
SISTEMA Límite del sistema es un conjunto estructurado de objetos y/o atributos que mantienen relaciones entre ellos
VENTAJAS, DESVENTAJAS Y PELIGROS DE LA SIMULACIÓN Los sistemas reales, la mayoría de los cuales poseen elementos estocásticos, pueden ser de difícil modelamiento matemático para su evaluación analítica. En estas circunstancias la simulación es el único camino de investigación posible. Puede ser usado repetidamente a mínimo costo una vez que se haya construido el modelo apropiado. Generalmente son más fáciles de aplicar que los métodos analíticos. Los modelos analíticos requieren de muchas suposiciones para hacerlos manejables matemáticamente, la simulación no tiene tantas restricciones.
VENTAJAS (continuación) La simulación permite estimar medidas de desempeño del sistema existente bajo diferentes escenarios de operación y en tiempo reducido. Las alternativas de diseño propuestas a un sistema pueden evaluarse y modificarse en busca de mejores resultados. Se puede tener un mejor control sobre condiciones experimentales, lo que no es posible experimentando con el sistema real. Permite estudiar el sistema minuciosamente por periodos prolongados y en tiempo reducido.
DESVENTAJAS Generalmente se acercan a las soluciones óptimas aunque éstas nunca se conozcan con gran certeza. Hay dificultad en vender la idea por falta de difusión.
PELIGROS Ver la simulación como un ejercicio complicado de programación. Inferir con una sola corrida asumiendo independencia. Confianza en simuladores comerciales de fácil acceso, complejos, no documentados, que no implementan la lógica deseada. Uso arbitrario de distribuciones y suposiciones. Impresionarse con el gran volumen de información y una animación realista, pero que no representa al sistema estudiado.
GPSS/H (General Purpose Simulation System) GPSS es un seudo-lenguaje de programación basado en la teoría de colas que se puede utilizar para la simulación de diferentes operaciones en distintos campos. Tratado como un lenguaje de naturaleza dinámica que constantemente puede ser modificado y mejorado de acuerdo a lo requerido. Se aplica para ayudar a resolver una gran variedad de problemas, entre los que se encuentran los relacionados a la minería pues la mayoria de éstos obedecen a modelos de la teoría de espera.
VENTAJAS DEL GPSS/H Puede ser continuamente mejorado. Se encuentra completamente disponible. Está escrito en un lenguaje de programación y por lo tanto es muy veloz. Puede resolver una variedad de problemas en una forma rápida y precisa. Dichos problemas pueden ser de diferente naturaleza tales como los de ingeniería, industria manufacturera, ciencia y los negocios.
VENTAJAS (continuación) Habiendo sido introducido en 1961 por IBM, ha resistido la prueba de tiempo, mientras que otros lenguajes de programación han fallado. Ha probado ser extremadamente versátil para el modelamiento en minería y en la operaciones relacionadas a ésta. Lo que incluye tanto operaciones superficiales como subterráneas, así como también el transporte de material hacia la planta concertadora, fundición y refinería. Se asocia fácilmente con PROOF para hacer animaciones.
REQUISITOS PARA EL USO DEL GPSS/H Para correr los programas es necesario tener conocimiento sobre creación y edición de archivos ASCII. Los archivos pueden ser creados a través del editor DOS (probablemente la forma más fácil), o a través de un procesador de texto como WordPerfect o MS Word. Los programas creados con el GPSS, son guardados con la extensión .GPS, los cuales van a ser corridos en GPSS.EXE generando un archivo que tiene el mismo nombre del archivo original pero ahora con la extensión .LIS. Para acceder a éste archivo se puede utilizar o bien el mismo editor de texto que se usó para crear el archivo .GPS o simplemente a través del editor DOS.
FORMATO DE ENTRADA DE DATOS FORMATO FIJO El formato general de un bloque GPSS/H consiste de cuatro partes separadas: 1.- Nombre (Label) 2.- Operación (Operation) 3.- Operandos (Operands) 4.- Comentario (Comments) El formato fijo usado para estas cuatro partes es: 234567891234567890234567890123456789 Nombre Operación Operandos Comentario
Pasos a seguir en la construcción de un modelo GPSS Identificación de los elementos del sistema a estudiar. Descripción de la lógica que gobierna el sistema. Usar el sistema de diagrama de flujos para producir un modelo GPSS/H. Correr el modelo. Analizar el modelo para la identificación de errores. Aplicar los resultados obtenidos en el análisis del sistema. Experimentar con el sistema.
FLUJOGRAMA DEL ANALISIS DE UN SISTEMA USANDO GPSS/H Colección datos Definición del modelo Valido ? Construcción modelo computacional Correr prueba piloto Diseño experimental Corridas Análisis de resultados obtenidos Formulación del prob. y Plan de estudio Documentación, presentación e implementación
FLUJOGRAMA DE RUTINA DEL ANÁLISIS DE UN SISTEMA CON GPSS/H
APLICACIÓN PRÁCTICA: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: En una mina subterránea se genera un ciclo de acarreo que consta de cuatro tolvas, dos para mineral y dos para desmonte. Las tolvas se encuentran en interior mina y están ubicadas en distintos puntos de carga, las cuales van a estar siempre llenos. Los puntos de descarga están en superficie. Se plantea conocer cuántos camiones deben entrar al sistema para que no se generen tiempos muertos de espera de camiones.
ESQUEMA SIMPLIFICADO DEL SISTEMA DE ACARREO
ESQUEMA DEL SISTEMA DE ACARREO
TRATAMIENTO DE DATOS
FLUJOGRAMA DEL PROBLEMA
RESULTADOS DE LA PROGRAMACIÓN
SIMULACIÓN CON UNA TOLVA EXTRA EN EL PUNTO 1
RESULTADOS DE LA SEGUNDA PROGRAMACIÓN
CONCLUSIONES Los resultados obtenidos dependen de la confiabilidad de los datos recopilados. Al observar los resultados obtenidos con la primera simulación se encontró que la pérdida por tiempos muertos era mayor en el punto 1. El análisis económico de los resultados de la primera simulación demostró que el número óptimo de camiones era de dos para cada tolva obteniéndose los menores costos. Una segunda simulación demostró que la adición de una tolva extra en el punto 1 eliminaría la formación de colas, desapareciendo así los tiempos muertos.