Primeros Modelos con Simio

Presentación del tema: "Primeros Modelos con Simio"— Transcripción de la presentación:

1 Primeros Modelos con Simio
Material del Capítulo 5 de Simio y Simulación: Modelado, Análisis, Aplicaciones In this chapter we will finally introduce the simulation model-building process in Simio. We will build a complete model and introduce the concepts of verification, experimentation, and statistical analysis of output data.

2 Sistema de Colas con un Solo Servidor
Llegadas (λ=48/hora) Atención (μ=60/hora) Salidas The model we will use is similar to Model 3-1 that we did manually in Chapter 3. <explain model> But before we get started with that model, let’s get a quick overview of Simio. Primeros Modelos de Simio

3 Interfaz de Usuario de Simio
Ayuda (o F1) Menú Aplic. Cintas Pestañas Proy. Librería Página Inicio Proyecto Modelo Actual Propiedades <Switch to Simio, Start Page> Mention start page features (links, etc) Demonstrate help, expand some categories manually, search for “entity”, explore a few topics <New model, review UI> App Menu – Load, Save, Examples, SimBits Ribbons – switch based on context, extended tool tips, minimize Project Tabs – for switching between windows associated with the selected project object Std Library – 1 set of objects, you can build your own Start Page – Links to valuable resources and your software version Project Navigation– for switching between the objects you are working on Properties – describe the objects you are working with Primeros Modelos de Simio Chapter 2

4 Primeros Modelos de Simio
Ventanas del Modelo Ventana Facility define la lógica del modelo a partir de objetos animados. Ventana Processes define la lógica del modelo a partir del flujo de procesos tradicional (no en la Edición Express) Ventana Definitions define las propiedades, estados, eventos, listas, etc. de un objeto. Ventana Data le permite acceder a varios paneles para crear y editar datos. Ventana Dashboard proporciona un vista dinámica de la evolución del estado de un objeto sobre el tiempo. Ventana Results muestra los resultados en forma de Reporte o de Tabla Pivote No todos los modelos tienen las ventanas anteriores. Give a quick overview of each window. Some models are not executable, and do not have Facility or Results. Primeros Modelos de Simio Chapter 3

5 Más Ventanas del Modelo
Cintas definen los menús y barras de herramientas y cambian dinámicamente con base en lo que se está haciendo. Ventana Navigation le permite alternar entre los diferentes modelos y componentes de su proyecto. Ventana Properties le permite establecer las propiedades de un objeto para personalizar su comportamiento. Ventana Library muestra la librería estándar, la librería de su proyecto y las opcionales. Give a quick overview of each window. Primeros Modelos de Simio Chapter 3

6 Primeros Modelos de Simio
Standard Library Source – genera entidades con cierto patrón de llegadas. Sink – destruye entidades y registra estadísticas. Server – proceso capacitado (e.g., máquina). Workstation – server con apertura y cierre de procesos, y más ... Combiner – agrupa entidades con una entidad padre (e.g., paleta). Separator – desagrupa/copia entidades. Resource – capturado y liberado por objetos. Vehicle – recoge/deja entidades por ruta fija o bajo demanda. Worker – recurso móvil, para tareas estacionarias o en movimiento. BasicNode – intersección simple – entrada de objetos fijos. TransferNode – toma destino/transporte – salida de objetos fijos. Connector – cero tiempo de viaje. Path – las entidades se mueven independientemente a su velocidad. TimePath – las entidades completan su viaje en cierto tiempo. Conveyor – dispositivos de transporte acumulativo/no-acumulativo. The Simio Standard library includes 15 objects that could be divided into the indicated groups. <briefly introduce each object, note the groupings> Primeros Modelos de Simio

7 Paradigmas de Modelado
Objetos Intuitivos, fáciles de usar, comunmente usados Ventana Facility Procesos Flexibles y eficientes Ventana Processes Código del Usuario Rara vez es necesario, mayor flexibilidad Se cubre en el capítulo 10 Los tres se pueden usar en el mismo modelo We will start by building our simple model using objects from the standard library We will then rebuild it using processes. Primeros Modelos de Simio

8 Construcción de un Modelo Sencillo
Lets start with a simple model to illustrate the basic interface <Switch to Simio, Start Page> Mention start page features <New model, review UI> Build model as shown (default properties) - run Change to 3D – rotate – change back Add extra path (random but controllable) – move – stop - delete extra path Load Model_05_01 Review properties Run (interactively) to completion Primeros Modelos de Simio

9 Tabla Pivote del Modelo Sencillo
Continuing with previous model, select Results (should look like above) Optionally show Reports (takes a while to load) – traditional reports Switch back to Pivot table, see next slide for discussion points Primeros Modelos de Simio

10 Reporte de Resultados – Tabla Pivote
Procesa, resume, reporta y explora los datos. Agrupamiento: Arrastrar columnas a posiciones diferentes para obtener diferentes agrupamientos. Ordenamiento: Hacer clic en el triángulo del encabezado de la columna para cambiar el orden (ascendente y descendente). Filtrado: Hacer clic en el embudo del encabezado de la columna para habilitar/deshabilitar el despliegue de algún campo. Grouping: To change the major grouping order – what is displayed together. Demonstrate dragging Data Item column to first column position, in front of Object Name. Sorting: If you click on that triangle (or in fact almost anywhere in the heading box), it will toggle the column sort order between ascending and descending. Filtering: To hide or display data to highlight just what currently interests you. Demonstrate that Statistic column has hidden Minimum by default. Demonstrate hiding all but ModelEntity and Sink in ObjectType column to view just throughput data. Primeros Modelos de Simio Chapter 9

11 Análisis de Colas vs. Resultados Iniciales
Métrica Colas Modelo Utilización (r) 0.800 0.830 Número en el sistema (L) 4.000 2.879 Número en Cola (Lq) 3.200 2.049 Tiempo en Sistema (W) 0.083 0.061 Tiempo en Cola (Wq) 0.067 0.044 Llegadas (λ=48/hora) Atención (μ=60/hora) Salidas Verification – What results should we expect from this model from Queueing? What results did we get? Primeros Modelos de Simio

12 Resultados del Modelo vs. Esperado
Nuestros resultados por simulación no concuerdan con los resultados de colas. Posibles razones por las que nuestros resultados no concuerdan con lo esperado: Nuestro modelo en Simio no está bien – i.e., hay algún error en alguna parte del modelo; Nuestra expectativa es incorrecta – i.e., nuestra hipótesis de que los resultados por simulación deben concordar con la teoría de colas es falsa; y/o Error de muestreo – i.e., los resultados por simulación concuerdan en un sentido probabilístico, pero, o bien no hemos corrido el modelo por un tiempo suficiente, o bien estamos interpretando mal los resultados. In this case both items 2 and 3 are problematic. We did not run the model long enough (10 hrs vs infinity) And We did not run enough replications (in fact we have a sample of 1) Primeros Modelos de Simio

13 Más Repeticiones – Ventana Experiment
Experiment is where you run your analysis. Experiment has many features, but for now we will just focus on the ability to run multiple replications. A replication is a run of the model using separate and non-overlapping random number and random variates. Primeros Modelos de Simio

14 Resultados de 5 Repeticiones
Point out new output columns. Using first row, explain that Average is the average of 5 values, each of which is the Average Number In System for a replication. So it is an Average of Averages. The Half-width, Average, and Confidence Level can be roughly interpreted as: With the specified Confidence level, I am confident that the true result is within half-width of the average. E.g, I am 95% confident that the true Average Number in System is within the range / or [1.456 to 5.862, a pretty wide range] Primeros Modelos de Simio

15 Comparación de 1, 5 y 50 Repeticiones
1 Repetición 5 Repeticiones 50 Repeticiones Métrica Valor Prom hw Utilización (r) 0.830 0.787 0.033 0.789 0.014 Número en el sistema (L) 2.879 3.659 2.203 3.794 0.433 Número en Cola (Lq) 2.049 2.872 2.202 3.004 0.422 Tiempo en Sistema (W) 0.061 0.076 0.040 0.078 0.008 Tiempo en Cola (Wq) 0.044 0.059 0.062 Even running 5 replications provides dramatically better results, but note the large half widths. 50 reps is still better, with much smaller half widths. We could keep running more and more replications (and maybe we should) but there is another problem we are still overlooking – startup bias. (see next slide) Primeros Modelos de Simio

16 Simulación de estado estable vs. transitoria
Periodo inicial transitorio– El tiempo entre el inicio de la corrida y el tiempo en que el modelo “alcanza” el estado estable. Modelo en estado estable – Interés radica en el desempeño de largo plazo del modelo. Desearíamos ignorar el periodo inicial transitorio. Opciones: Usar periodo de calentamiento Empezar modelo “cerca” del estado estable Tiempo de corrida grande para “limpiar” el sesgo inicial causado por la inclusión del periodo de calentamiento Modelo transitorio – deseamos incluir el periodo inicial transitorio en nuestro análisis. The initial period when we are typically starting “empty and idle” introduces some startup bias into the system. Depending on our model objectives, we may need to eliminate that bias. Primeros Modelos de Simio

17 Experiment o de Comparación Final
Métrica Colas Modelo Utilización (r) 0.800 0.800 ± 0.004 Número en el sistema (L) 4.000 4.001 ± 0.134 Número en Cola (Lq) 3.200 3.201 ± 0.130 Tiempo en Sistema (W) 0.083 0.083 ± 0.003 Tiempo en Cola (Wq) 0.067 0.066 ± 0.003 Running our original model for 500 replications of 30 hours, each with a 20 hour warm up period. At this point we have strong evidence that our model is verified via the comparisons with queueing theory results. Primeros Modelos de Simio

18 Modelado Usando Procesos
Colocar pasos (Steps) en Procesos en la ventana Processes Los procesos se ejecutan por fichas (Tokens) No son entidades Estados (States) en la ventana Definitions Elementos (Elements) en la ventana Definitions Temporizador (Timer) Estadísticas (Statistics) Los Objetos se colocan en la ventana Facility Primeros Modelos de Simio

19 Primer Modelo con Procesos – Datos Iniciales
See detailed instructions in Section 5.3 (Example Model_05_02) -Place a Resource object in Facility window -In Definitions - States window, add a discrete state named WIP -In Definitions – Elements window, add a Timer with Interval Random.Exponential(1.25) -In Definitions – Elements window, add a StateStatistic named CurrentWIP on WIP -In Definitions - Elements window, add a TallyStatistic named TimeInSystem Primeros Modelos de Simio

20 Primer Modelo con Procesos – El Modelo
In Processes Window – Add a process with properties shown, triggers this process every time the timer goes off Add Assign, Seize, Delay, Release, Assign, Tally steps as shown Assign WIP = WIP + 1 Seize Resource1 Delay Random.Exponential(1) minutes Release Resource1 Assign WIP = WIP – 1 Tally “TimeNow-Token.TimeCreated” into TimeInSystem Primeros Modelos de Simio

21 Primer Modelo con Procesos - Salida
Create an experiment Set ending type to 1000 hours, Set replications to 10, Run Review “User Specified” statistics: CurrentWIP is a time-dependent statistic TimeInSystem is an observational statistic Even in typical facility models you may want to define your own statistics like these. It is unlikely you will build complete models using processes, but you will often use processes to supplement your models (Chapter 6) or to build your own objects (Chapter 10) Primeros Modelos de Simio

22 Modelo de Cajero Automático (ATM)
Salida Entrada See detailed instructions in Section 5.4 (end with Example Model_05_03) Start with Model_05-01 Update the object names Update the object locations Change Connectors to Paths to animate walking (right-click, Convert) Change ATM processing time to Random.Triangular(0.25, 1.0, 1.75) Primeros Modelos de Simio

23 Primeros Modelos de Simio
Gráficas SMORE Medidas de error y de riesgo en Simio. Agrega medición del error estadístico para medidas de riesgo de la salida. Evalúa uno o varios escenarios. In simulations it is common to measure the risk of statistical error. --The half-width in the pivot table is a measure of statistical error. --”Should I adjust warmup, replications, or replication length to make more reliable predictions?” It is often important to analyze the risk of performance error. --”Although the projection of average profitability is acceptable, What is my risk of a loss?” SMORE provides additional graphical and numeric data to support such analysis. SMORE has many different components which may be enabled separately. Screen shot is a chart comparing 5 scenarios --Includes optional histogram, replication points and horizontal display (default vertical) Primeros Modelos de Simio

24 Primeros Modelos de Simio
Gráficas SMORE Max Min Percentil Superior Percentil Inferior Mediana Media Intervalo de Confianza para el Percentil Superior Intervalo de Confianza para el Percentil Inferior Intervalo de Confianza para la Media The main parts of each graphic are as illustrated. You will get one of these for each scenario. The upper and lower percentile values as well as the desired confidence level are configurable. You can optionally display the data points and a histogram of the data. Primeros Modelos de Simio Chapter 9

25 SMORE de Acuerdo a la Cantidad de Datos
1 Repetición Un solo valor de respuesta 2-5 Repeticiones Maximo, Mínimo y Media 6+ Repeticiones Percentiles Sup + Inf, Mediana, Intervalo de Confianza para Media Reps suficientes para validez estadística Intervalos de Confianza para Percentiles Sup + Inf SMORE plot requires adequate data to support the analysis. You will see that the data that is graphically displays expands as you run additional replications. Primeros Modelos de Simio Chapter 9

26 Visualización de Datos
Histogramas de los datos desplegados Horizontalmente o Verticalmente You can enable a histogram for a better summary of the data spread. You can enable the raw data – each replication shows as a short blue line. Sometimes the horizontal view displays data better than the vertical view. Primeros Modelos de Simio

27 Animación Básica del Modelo
Vista en 3-D del Modelo Básico del Cajero Introduce some basic animation features. Switching to 3D and other navigation, “H” toggle” Adding library symbols (Symbols ribbon) Google warehouse Encourage experimentation with Symbols and Drawing ribbons. Vista en 3-D del Modelo del Cajero usando una figura de entidad y un objeto ATM de Google 3D Warehouse. Primeros Modelos de Simio