Trabajo Práctico

Auditoría y Optimización de Nodos Logísticos

En este trabajo utilizamos modelos de simulación en Arena para diagnosticar y resolver cuellos de botella críticos en las operaciones de dos aeropuertos.

Integrantes: Longo Facundo Ariel · Toffolon Lucas Daniel · Lopez Corso Patrick Pierino · Rivarola Candela · Tamae Nakazato Agustin Dario

-97%
Reducción espera
Aer. Celeste
-97%
Reducción espera
Aer. Rojo
34→0.19
Minutos en cola
Equipaje
40→1
Minutos en cola
Aterrizajes
Scroll
Resumen

Puntos Clave

01.

Escenario Base

Modelado del sistema actual en Arena para identificar cuellos de botella en el procesamiento de equipaje y en la pista de aterrizaje.

02.

Propuesta Técnica

Mejora del sistema aumentando la capacidad: cola única con dos servidores (M/M/2) y agregado de una segunda pista.

03.

Validación de Resultados (KPIs)

Comparación de KPIs entre escenarios que muestra una fuerte reducción en tiempos de espera y congestión.

Aeropuerto Celeste

Gestión de Equipaje

El sistema se compone de una cinta transportadora que alimenta un único muelle de carga. Cuando el flujo supera la capacidad, las maletas se acumulan generando colas significativas.

⚠ Escenario Base

  • Congestión en el muelle de equipaje
  • Acumulación de maletas en la cinta
  • Cola principal: promedio 14,15 maletas (máx. 16)
  • Cola alternativa: promedio 11,92 maletas (máx. 34)
  • WIP total: 28,72 maletas promedio (máx. 55)
  • Colas altas y riesgo de bloqueo del sistema
  • Desbalance entre capacidad de procesamiento y llegadas

✓ Solución Propuesta

  • Implementar cola única con dos servidores (M/M/2)
  • Ambos muelles atienden al primer equipaje disponible
  • Balanceo dinámico de carga de trabajo
  • Eliminación del cuello de botella estructural

Flujo lógico del modelo base

Llegada maletas
→
Cola ≤ 15?
→
Sí
Muelle Principal
/
No
Muelle Alternativo

Flujo lógico optimizado (M/M/2)

Llegada maletas
→
Cola Única
→
Muelle Disponible (1 o 2)
→
Despacho
Aeropuerto Rojo

Gestión de Aterrizajes

La pista constituye el recurso crítico: solo una aeronave puede utilizarla a la vez. Las ventanas de mantenimiento reducen aún más la capacidad, generando congestión severa.

⚠ Escenario Base (FIFO)

  • Única pista disponible para todos los aterrizajes
  • Espera promedio: 40,7 minutos por aeronave
  • Picos máximos de espera: hasta 3,4 horas
  • Tiempo en pista (servicio): solo ~1 minuto
  • Mantenimiento programado reduce la capacidad
  • Sistema opera cerca de saturación máxima

✓ Solución Propuesta

  • Incorporar una segunda pista operativa
  • Regla de prioridad LWTF (Longest Waiting Time First)
  • LWTF prioriza aeronaves con mayor tiempo en cola
  • Evita starvation de aeronaves de menor categoría
  • Durante mantenimiento: 1 pista + LWTF
  • Operación normal: 2 pistas en paralelo

¿Por qué LWTF y no prioridad por categoría?

  • El retraso afecta a todas las aeronaves por igual, independientemente de su tipo
  • Priorizar por categoría (tier 1/2/3) genera starvation en aeronaves de menor prioridad
  • LWTF garantiza equidad operativa y minimiza el tiempo máximo de espera
  • Se implementa en Arena usando Entity.CreateTime como atributo de prioridad
Validación

Resultados (KPIs)

Aeropuerto Celeste
34.4
min
Espera base
0.19
min
Espera optimizada
39.5
min
Total en sistema (base)
5.3
min
Total en sistema (opt.)
KPI Escenario Base (2 × M/M/1) Escenario Optimizado (M/M/2)
Tiempo promedio de espera en cola 0,573 h (≈ 34,4 min) 0,0031 h (≈ 0,19 min) ↓ 99.5%
Tiempo promedio total en el sistema 0,659 h (≈ 39,5 min) 0,0883 h (≈ 5,3 min) ↓ 86.6%
Tiempo promedio de procesamiento (VA) 0,085 h (≈ 5,1 min) 0,085 h (≈ 5,1 min)
Aeropuerto Rojo
40.7
min
Espera base
~1
min
Espera optimizada
3.4
hrs
Máx. espera (base)
24.6
min
Máx. espera (opt.)
KPI Escenario Base (FIFO) Escenario Mejorado (2 pistas + LWTF)
Tiempo promedio de espera en cola 0,68 h (≈ 40,7 min) 0,016 h (≈ 1 min) ↓ 97%
Tiempo promedio en pista (servicio) 0,017 h (≈ 1 min) 0,017 h (≈ 1 min)
Tiempo total promedio en el sistema 0,695 h (≈ 41,7 min) 0,034 h (≈ 2 min) ↓ 95%
Máximo tiempo de espera observado 3,4 h (≈ 204 min) 0,41 h (≈ 24,6 min) ↓ 88%
Regla de cola aplicada FIFO (orden de llegada) LWTF (mayor antigüedad primero)
Herramientas

Módulos Arena Utilizados

▶
Create
Generación de entidades
◆
Decide
Evaluación y ruteo
⚙
Process
Operaciones con recursos
■
Resource
Muelles y pistas
⏰
Schedule
Variaciones temporales
✎
Assign
Variables y atributos
✖
Dispose
Salida de entidades
Cierre

Conclusiones

Aeropuerto Celeste (M/M/2)
  • Diagnóstico inicial: Cuello de botella estructural en la etapa de carga.
  • Limitación del desvío: Dos colas independientes (M/M/1) postergan, pero no eliminan, la saturación.
  • Solución definitiva: Implementación de cola única con servidores paralelos (Modelo M/M/2).
  • Impacto operativo: Balanceo dinámico de la carga de trabajo y flujo de equipaje estabilizado.
  • Recomendación estratégica: Adoptar el esquema M/M/2 para maximizar el uso de los muelles.
Aeropuerto Rojo (2 pistas + LWTF)
  • Recurso crítico: Pista única insuficiente ante alta demanda y mantenimiento.
  • Solución en dos niveles: Segunda pista + regla LWTF durante mantenimiento.
  • Impacto: Espera promedio de 40,7 min a ~1 min. Picos de 3,4 h a 0,41 h.
  • Equidad: LWTF evita starvation y redistribuye equitativamente el acceso al recurso.
  • Robustez: Mayor capacidad + gestión inteligente = estabilidad ante perturbaciones.

Análisis de Sensibilidad

Incremento del 10% en la variabilidad operativa

Aeropuerto Celeste

Un incremento del 10% en la variabilidad del tiempo de procesamiento del operario elevaría el tiempo de espera en un 8-12%, manteniéndose por debajo de los 15 segundos adicionales por maleta.

Sistema estable. Sin riesgo de saturación.
Aeropuerto Rojo

El incremento en variabilidad elevaría el tiempo de espera en un 10-15%, manteniéndose por debajo de los 10 segundos adicionales por aeronave. La regla LWTF mitiga acumulaciones extremas.

Sistema robusto. LWTF absorbe perturbaciones.