Modelos y Simulación de Sistemas

Sesión 12. Simulación de Procesos

Marcos Rivas Peña

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 Objetivos de la Sesión

1. Utilizar el análisis de flujo para calcular el tiempo de

ciclo a lo largo de caminos simples y alternativas, así
como bloques paralelos y reelaborar bucles.
2. Simular la ejecución de un gran número de instancias de
proceso, recopilar datos de rendimiento y calculamos las
estadísticas.
3. Herramientas de simulación de procesos disponibles:
BIMP se abre en una nueva ventana es una sencilla
herramienta que nos permite crear modelos de
simulación con un pequeño conjunto de parámetros.

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 El ciclo de vida de los procesos de
negocio
Process
identification Análisis de Colas
Análisis de Flujo
Process
Process architecture
architecture
Simulación de Procesos
Conformance
Conformance and
and
Process As-is
As-is process
process
performance
performance insights
insights discovery model
model

Process
monitoring and Process
controlling analysis

Executable
Executable Insights
Insights on
on
process
process weaknesses
weaknesses and
and
model
model their
their impact

Process Process
implementation To-be
To-be process
process redesign
model
model
© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 Fase 3: Análisis del proceso “as is”

• Análisis cuantitativo
– Análisis de flujo
– Análisis de colas
– Simulaciones de procesos

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Fase 4: Rediseño del proceso (proceso
“to be”)
Costs

Time
Flexibility

Quality

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 Simulación de Procesos
Análisis de Flujo

Análisis de flujo es una familia de técnicas que nos

permiten estimar el rendimiento total de un proceso dado
algún conocimiento sobre el rendimiento de sus
actividades

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 ¿Cuánto tarda en media el proceso
completo?

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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En un proceso secuencial, el tiempo medio de
duración es igual a la suma de los tiempos
medios de duración de sus actividades

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 ¿Y ahora?

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 ¿Y ahora?

•50%

•50%

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 ¿Y ahora?

•90%

•10%

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 XOR gateways

T1
p1

T2
p2

pn ...

TN

n
•CT = p1T1+p2T2+…+pnTn = å pT i i
i=1

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 ¿Y ahora?

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 AND gateways

T
1

T
2

...

T
N

•CTparallel = Max{T1, T2,…, TM}

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 ¿Cuál es la duración media del proceso?

Actividad Duración media

Check completeness 1 día
Check credit history 1 día
Check income sources 3 días
Assess application 3 días
Make credit offer 1 día
Notify rejection 2 días
Hay un 60% de casos en los que se concede el crédito

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 ¿Cuál es la duración media del
proceso?

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 Ciclos

•CT = T/(1-r)

•Serie geométrica
•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 ¿Cuál es la duración media del
proceso?

Actividad Duración
media
•En un 60% de los casos
Check completeness 1 día
se concede el crédito
Check credit history 1 día
Check income sources 3 días
•En un 20% de los
Assess application 3 días
casos la solicitud
Make credit offer 1 día
está incompleta
Notify rejection 2 días
•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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El ratio de llegada (arrival rate, λ) de un
proceso es el número medio de nuevas
instancias del proceso que se crean por unidad
de tiempo

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El Work-In-Process (WIP) es el número medio
de instancias de un proceso que están activas
(no han terminado) en un instante de tiempo.

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 Ley de Little

WIP = λ x CT

•Tiempo medio de
duración del proceso
(Cycle Time)
•Se cumple para cualquier proceso estable.
•Es decir, un proceso en el que su número de instancias activas no crezca
de forma incontrolada

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 Calcular los tiempos medios de
duración del proceso
• Calcula cuál es el tiempo medio de duración del
proceso de las solicitudes de crédito en base a los
siguientes datos.
• El año tiene 250 días laborables.
• El último año se procesaron 2500 solicitudes de
crédito
• Hemos preguntado cada dos semanas cuántas
solicitudes había abiertas en ese momento y la
media ha sido de 200

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 Otras aplicaciones del análisis de
flujo
• Calcular el coste medio por instancia de
proceso
• Calcular ratios de error por proceso
• Estimar capacidades
•Cuidado que las fórmulas no son
exactamente iguales en todos los casos

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Un simulador ejecuta un gran número de
instancias hipotéticas de un proceso y registra
los pasos en cada ejecución.

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Anatomía de un simulador

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 Entrada del simulador
• El modelo del proceso incluyendo:
– Eventos, actividades, gateways
– Definición de recursos (como lanes, por ejemplo) y su coste
• Asignación de recursos a actividades
• Coste (por actividad y/o por par actividad-recurso)
• Probabilidades de tomar un camino u otro en XOR gateways
• Tiempos de procesado (por actividad o por par actividad-
recurso)
• Ratio de llegada de instancias del proceso
• Comienzo y finalización de la simulación

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 Distribuciones de tiempos de
procesado
• Fija: El tiempo de procesado de la tarea es el mismo
para todas las ejecuciones de la misma. No son muy
frecuentes, sobre todo cuando intervienen personas en la
tarea.
• Exponencial: Aplicable cuando el tiempo de procesado
suele estar en torno a un valor, pero a veces lleva mucho
más tiempo. Se aplica a tareas que requiren una
diagnosis, una verificación no trivial o una toma de
decisiones no trivial.
• Normal: Aplicable cuando el tiempo de procesado de
una tarea está alrededor de una media y su desviación
sobre este valor es simétrica.

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Distribución exponencial negativa

28
Distribución normal

29
Anatomía de un simulador

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 Logs de la simulación

• Para cada actividad:

– El momento en que estaba lista para ser
ejecutada
– El momento en que empezó a ejecutarse
– El momento en que se terminó
– Qué recurso ha realizado la actividad

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Ejemplo de log

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 Cálculos derivados del log

•© M. Dumas et al. Fundamentals of BPM, Springer-Verlag, 2013

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 Pasos para evaluar un proceso con
simulación
1. Modelar el proceso
2. Extender el modelo con información de
simulación modelo de simulación
– Basado en asunciones o mejor basado en datos (logs)
3. Ejecutar la simulación
4. Analizar las salidas de la simulación
– Duración del proceso y histogramas
– Tiempos de espera (por actividad)
– Utilización de recursos (por recurso)
5. Repetir para escenarios alternativos

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 Herramientas para simulación
• BIMP: http://bimp.cs.ut.ee/
– Online y acepta BPMN 2.0 estándar como entrada.
• ITP Commerce Process Modeler for Visio
– Models presented earlier are made with ITP
Commerce
• Progress Savvion Process Modeler
• IBM Websphere Business Modeler
• Oracle BPA
• ARIS
• ProSim

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 Warning: Use with caution
• La fiabilidad de la simulación depende en gran
medida de la precisión de los datos usados como
entrada.
• Lo ideal es obtener los datos de observaciones
reales. Esto se puede hacer con procesos as-is,
pero no siempre con procesos to-be.
• Se recomienda comprobar las salidas de la
simulación con un experto en el proceso.

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 Conclusiones
• Un método simple pero general para la simulación de procesos es
modelar primero el proceso.
• Definir un denominado escenario de simulación, que es como
metadatos que se añade al proceso con el fin de ser capaz de simularlo.
• Dado un escenario de simulación se puede ejecutar una simulación, el
motor de simulación calculará las estadísticas que nos dará como
salida.
• Analizar el rendimiento del proceso en virtud de cada escenario de
simulación
• Diseñar un escenario alternativo para investigar el impacto de
diferentes hipótesis y volver a ejecutar una simulación y analizar los
resultados de nuevo.

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