Análisis de redes de servicios con espera

Abstract

La gestión de los recursos para dar servicio a diferentes clientes depende principalmente de la disponibilidad de los primeros. En caso de que el número de usuarios supere la capacidad de un sistema para atenderlos, crearía la necesidad de establecer algún tipo de modo de espera: una cola. Las colas son molestas para los clientes, quieren ver sus necesidades satisfechas en el menor tiempo posible; y esperas relativamente largas les pueden llevar a la impaciencia. Todos hemos pasado por una circunstancia similar: en la cola del supermercado para pagar la compra, en el coche en un atasco o (igual el más molesto) esperando a que nos atienda un teleoperador. Por el otro lado, los gestores de servicios quieren poder ofrecer su producto en el menor tiempo posible, para así maximizar el número de clientes atendidos y evitar su pérdida por la impaciencia. La medida más sencilla es el aumento de la capacidad del sistema para asegurarse de tener siempre capacidad para atender a todas las demandas. Sin embargo, se dan ocasiones en las que las condiciones no lo permiten o harían menos rentable el servicio. Es trabajo del gestor del sistema decidir el modo de espera, el modelo de asignación a servidores y si hay que hacer cambios en la estructura de la red. Para ello, como mínimo deberá saber los tiempos previstos de espera, la rentabilidad obtenida por invertir en máquinas frente a hacerlo en salas de espera (de distintos tamaños). La teoría de colas intenta responder a estas cuestiones utilizando métodos matemáticos analíticos. El análisis matemático de las propiedades de sistemas mediante redes de colas es utilizado en diferentes campos para su análisis. Por ello, es aplicable para contextos muy diversos, como el diseño de redes de tráfico o abastecimiento, el control de sistemas de producción de energía o la estimación de ventas en tiendas, entre otros. Su utilidad radica en aportar los valores esperados para poder tomar una decisión que mejore el rendimiento y la calidad del servicio. Este proceso crece exponencialmente en dificultad a medida que aumentamos la complejidad del sistema. Por ello, el objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es el desarrollo de una aplicación que permita la construcción de un sistema en red, simule el flujo de clientes que pasa por él y devuelva las mediciones obtenidas. La red es un conjunto de nodos interconectados de forma asíncrona y concurrente que representan un sistema real donde una población de clientes recibe diferentes servicios. Se desarrollará un paquete de software en el entorno R para la obtención de las características del sistema. Permitirá representar el modelo del sistema, evaluar los costes y características de la red y analizar las prestaciones de sistemas alternativos, mediante la simulación del mismo. Para ello debe ser altamente flexible permitiendo modificar las características de cada componente de la red y obtener sus atributos.---ABSTRACT---The management of resources to attend different clients depends mainly on the availability of the firsts. In case the number of users exceeded the capacity of a system to serve them, it would create the need to establish some kind of waiting mode: a queue. Queues are annoying for customers, people want to see their needs satisfied in the shortest possible time; and relatively long waits can lead to impatience. We have all gone through similar circumstances: in line at the supermarket to pay our groceries, in the car in a traffic jam or (perhaps the most annoying) waiting for a telemarketer to attend us. On the other hand, service managers want to be able to offer their product in the shortest possible time, in order to maximize the number of clients served and avoid their loss due to impatience. The simplest way is to increase the capacity of the system to ensure that you always have the requirements to meet all demands. However, there are occasions when conditions do not allow it or would make the service less profitable. It is the job of the system manager to decide the standby mode, the allocation model for servers and whether to make changes in the network’s structure. In order to do so, you must know, among other variables, the expected waiting times, the profitability obtained by investing in machines against doing it in waiting rooms (of different sizes). Queuing theory attempts to answer these questions using analytical mathematical methods. The mathematical analysis of the properties of systems by means of queuing networks is used in different fields for its analysis. Therefore, it is applicable for very diverse contexts, such as the design of traffic or supply networks, the control of energy production systems or the estimation of sales in stores, etc. Its utility lies in providing the expected values to be able to make a decision that improves performance and service quality. This process grows exponentially in difficulty as we increase the complexity of the system. For this reason, the objective of this Final Degree Project is to develop an application that allows the construction of a networked system, simulates the flow of clients that passes through it and returns the measurements obtained. The network is a set of concurrently asynchronously interconnected nodes that represent a real system where a population of clients receives different services. A software package will be developed in the R environment to obtain the characteristics of the system. It will allow representing the system’s model, evaluating the costs and characteristics of the network and analyzing the benefits of alternative systems, by simulation. Therefore, it must be highly flexible, allowing the modification of the characteristics of each component of the network and obtain its attributes.