¿Qué es el modelado y la simulación de procesos? ¿Por qué es necesario el modelado y la simulación?

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La simulación de procesos es una herramienta muy útil para comparar alternativas y justificar los costos de fabricación y de proceso asociados.

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La simulación, aunque a veces se usa indistintamente con el modelado, en realidad es el resultado de ejecutar un modelo. Primero, es necesario modelar y luego utilizar el modelo obtenido para realizar investigaciones de simulación. En términos generales, los modelos de procesos pueden reproducir datos históricos para su validación o utilizar estudios hipotéticos para extrapolar datos y predecir el futuro. Los usuarios pueden ejecutar múltiples simulaciones basadas en el mismo modelo para explorar alternativas o replicar el sistema mediante simulación.

Para los procesos de fabricación y relacionados con la fabricación, como la documentación de lotes, el reabastecimiento/almacenamiento de materiales y los laboratorios de pruebas de calidad, el objetivo principal de los modelos informáticos es servir como sustituto del sistema real (desde un punto de vista conductual). perspectiva).

Puede ser demasiado costoso o disruptivo probar el proceso real, o puede ser que el proceso real no exista y aún se esté diseñando. En ambos casos, los modelos informáticos permiten que los estudios experimentales o "qué pasaría si" desarrollen una comprensión más profunda del sistema real, identifiquen y comparen alternativas y luego mejoren el sistema de alguna manera, lo que a menudo reduce los costos y aumenta el rendimiento.

La base para utilizar modelos basados ​​en computadora es que a menudo los sistemas reales son muy complejos e involucran muchas interacciones entre variables que pueden ser desconocidas o poco claras y tienen una variabilidad obvia, que a menudo enmascara la relación subyacente entre ellas.

Un buen modelo es una simplificación del sistema real que pueda obtener las conexiones necesarias entre ellos e ignorar detalles sin importancia. Si existe variabilidad y se puede cuantificar, se puede tener en cuenta en el modelo para obtener resultados más realistas.

¿Qué beneficios podemos obtener de esta tecnología mediante el uso de modelado y simulación de procesos? La simulación funciona mejor en dos situaciones:

Fase de diseño: una instalación está en la fase de diseño o a punto de comenzar el diseño. Es mejor simular al principio del proceso de diseño; cuanto antes, mejor. Es mucho más económico realizar cambios de diseño en las primeras etapas del proceso de diseño basándose en la retroalimentación de los resultados de la simulación del proceso.

Renovaciones: Las instalaciones existentes necesitan algunas renovaciones. Los objetivos típicos son aumentar la producción, reducir los costos de fabricación, reducir el inventario o una combinación de todo lo anterior. Puede que sea necesario o no estudiar las instalaciones existentes y modernizarlas en función de los resultados. A veces, las modificaciones se pueden completar simplemente cambiando los procedimientos operativos o los planes de producción.

En nuevos diseños, el modelado de procesos puede determinar el número y las especificaciones de los procesos necesarios y los equipos de soporte. Esto es especialmente útil para equipos con múltiples instrumentos, como equipos de limpieza in situ (CIP), diseños de sistemas públicos y cajas de polvos y tabletas en instalaciones de medicamentos sólidos orales (OSD). Ciertos equipos pueden ser un cuello de botella en el proceso de producción general, y los modelos de proceso pueden identificar los equipos con cuello de botella y garantizar que sus límites de producción no sean inferiores a los objetivos comerciales de la instalación.

El modelo también examinará otros posibles obstáculos. Si sus restricciones están cerca del cuello de botella esperado, las interrupciones en la programación u otras variables pueden hacer que las restricciones sean inferiores al valor de diseño, de modo que el cuello de botella más estricto pueda ser reemplazado efectivamente por el cuello de botella esperado.

Durante el proceso de diseño, suelen producirse cambios. Cuando los ingenieros encuentran mejores alternativas, los gerentes pueden cambiar la combinación de productos que producirá la fábrica. Los modelos de procesos diseñados son particularmente útiles en este contexto. El modelo se puede utilizar para evaluar alternativas y garantizar que los cambios sean rentables manteniendo al mismo tiempo el resultado deseado. Los horarios de personal y turnos también se pueden comparar con el modelo. Esto ayuda a determinar la justificación del costo de los cambios de diseño.

La funcionalidad del modelo de instalación existente es similar a la del proceso de diseño, con dos diferencias importantes.

En primer lugar, los datos históricos están disponibles para poder crear mejores modelos y verificar su rendimiento. Esto ayuda a prevenir errores en el modelado de procesos y aumenta la confianza en los resultados del modelo.

En segundo lugar, es más probable que el modelo se utilice para decisiones operativas como la planificación de la producción y la planificación de turnos.

En este caso, el equipo aún se puede reemplazar, pero si se arregla el espacio que ocupa la instalación, es probable que el reemplazo sea relativamente pequeño. El inventario intermedio también puede arreglarse por la misma razón, causando otros problemas a la industria manufacturera. Los modelos de instalaciones existentes tienden a ser más cercanos a la realidad y más detallados, lo que requiere más tiempo de implementación de ingeniería para construir, validar y utilizar el modelo.

Con el nivel adecuado de detalle, un modelo de proceso adecuadamente validado es una herramienta eficaz para comparar alternativas y justificar sus costes. Estos beneficios se aplican a instalaciones nuevas durante la fase de diseño, así como a instalaciones existentes que requieran modificaciones o mejoras durante su operación. Cuando cada fábrica tenga el último modelo, las ganancias aumentarán aún más.

A menudo, cuando se opera una instalación industrial, es necesario tomar las decisiones correctas rápidamente, pero esto solo se puede lograr invirtiendo tiempo y esfuerzo en el modelo de proceso desde el principio.