INTRODUCCIÓN AL MODELADO Y SIMULACION

INTRODUCCIÓN AL MODELADO Y SIMULACION

1. INTRODUCCION

   • Aunque la construcción de modelos arranca desde el Renacimiento, el uso moderno de la palabra simulación data de 1940, cuando los científicos Von Neuman y Ulam que trabajaban en el proyecto Monte Carlo, durante la Segunda Guerra Mundial
   • Para poder decidir correctamente es necesario saber cómo responderá el sistema ante una determinada acción. Esto podría hacerse por experimentación con el sistema mismo;
     • Al proceso de experimentar con un modelo se denomina simulación. Al proceso de diseñar el plan de experimentación para adoptar la mejor decisión se denomina optimización.

2. DEFINICIONES Y APLICACIONES

   • · Sistema: Conjunto de objetos o ideas que están interrelacionados entre sí como una unidad para la consecución de un fin (Shannon, 1988). También se puede definir como la porción del Universo que será objeto de la simulación.
     • Modelo: Un objeto X es un modelo del objeto Y para el observador Z, si Z puede emplear X para responder cuestiones que le interesan acerca de Y (Minsky). También se puede definir como la representación de un objeto, sistema o idea, de forma diferente al de la entidad misma.
       • Simulación: Simulación es el proceso de diseñar y desarrollar un modelo de un sistema o proceso real y conducir experimentos con el propósito de entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias (dentro de límites impuestos por un criterio o conjunto de criterios) para la operación del sistema. (Shannon,1988).

3. DEFINICIONES Y APLICACIONES

   • ¿Cuando es apropiado simular?
     • • No existe una completa formulación matemática del problema (líneas de espera, problemas nuevos). • Cuando el sistema aún no existe (aviones, carreteras).
     • • Se requiere cambiar el periodo de observación del experimento (cambio climático, migraciones, población). • No se puede interrumpir la operación del sistema actual (plantas eléctricas, carreteras, hospitales).
   • ¿Cuándo no es apropiado simular?
     • • El desarrollo del modelo de simulación requiere mucho tiempo. • El desarrollo del modelo es costoso comparado con sus beneficios.
   • VENTAJAS DE LA SIMULACIÓN.
     • • No es necesario interrumpir las operaciones de la compañía. • Proporciona muchos tipos de alternativas posibles de explorar. • La simulación proporciona un método más simple de solución cuando los procedimientos matemáticos son complejos y difíciles.
     • • Generalmente es más barato mejorar el sistema vía simulación que hacerlo en el sistema real. • Es mucho más sencillo visualizar y comprender los métodos de simulación que los métodos puramente analíticos. Da un entendimiento profundo del sistema. • En algunos casos, la simulación es el único medio para lograr una solución. • Da soluciones a problemas "sin" solución analítica
   • DESVENTAJAS DE LA SIMULACIÓN.
     • • La simulación es imprecisa, y no se puede medir el grado de su imprecisión. • Los resultados de simulación son numéricos; por tanto, surge el peligro de atribuir a los números un grado mayor de validez y precisión.
     • • Requiere "largos" periodos de desarrollo. • Existe el riesgo de tomar malas decisiones basadas en modelos de simulación que no han sido validados y verificados adecuadamente.
   • APLICACIONES DE LA SIMULACIÓN.
     • · Procesos de manufacturas: Ayuda a detectar cuellos de botellas, a distribuir personal, determinar la política de producción.
     • · Sistemas públicos: Predice la demanda de energía durante las diferentes épocas del año, anticipa el comportamiento del clima, predice la forma de propagación de enfermedades. · Sistemas de transportes: Detecta zonas de posible congestionamiento, zonas con mayor riesgo de accidentes, predice la demanda para cada hora del día.
     • · Construcción: Predice el efecto de los vientos y temblores sobre la estabilidad de los edificios, provee información sobre las condiciones de iluminación y condiciones ambientales en el interior de los mismos, detecta las partes de las estructuras que deben ser reforzadas.
     • · Educación: Es una excelente herramienta para ayudar a comprender un sistema real debido a que puede expandir, comprimir o detener el tiempo, y además es capaz de brindar información sobre variables que no pueden ser medidas en el sistema real.

4. SISTEMAS

   • El enfoque de sistemas establece que "el mundo y cualquiera de sus partes puede visualizarse como un conjunto de sistemas en interacción dinámica".
   • Un Sistema es entonces, un conjunto de objetos o ideas que están interrelacionados entre sí como una unidad para la consecución de un fin.
   • RELACIÓN: "Relación es la manera en la cual dos o más entidades dependen entre sí". Relación es la unión que hay entre las propiedades de una o más entidades; por consiguiente, el cambio en alguna propiedad de una entidad ocasiona un cambio en una propiedad de otra entidad.
   • ESTRUCTURA: Una estructura es un conjunto de relaciones entre las entidades en la que cada entidad tiene una posición, en relación a las otras, dentro del sistema como un todo

5. JERARQUIA DE SISTEMAS.

   • SUBSISTEMAS: Un subsistema es "Un elemento o componente funcional de un sistema mayor que tiene las condiciones de un sistema en sí mismo, pero que también tiene un papel en la operación de un sistema mayor”
   • FRONTERA: La frontera de un sistema representa el límite de acción en donde tiene autoridad la persona que toma decisiones en ese sistema. La frontera delimita lo que es y lo que no es el sistema.
   • SISTEMA PARCIAL: Un sistema parcial es una visión del sistema en la cual parte de las relaciones, aquellas que no son relevantes al aspecto del sistema que se está estudiando, son eliminadas.

6. MODELACIÓN DE SISTEMAS

   • El uso de modelos no es algo nuevo. El hombre siempre ha tratado de representar y expresar ideas y objetos para tratar de entender y manipular su medio. Un requerimiento básico para cualquier modelo, es que debe describir al sistema con suficiente detalle para hacer predicciones válidas sobre el comportamiento del sistema. Más generalmente, las características del modelo deben corresponder a algunas características del sistema modelado.

7. DEFINICIONES Y APLICACIONES

   • Modelos Mentales: Depende de nuestro punto de vista, suele ser incompletos y no tener un enunciado preciso, no son fácilmente transmisibles. Ideas, conceptualizaciones.
     • Modelos Formales: Están basados en reglas, son transmisibles. Planos, diagramas, maquetas

8. DEFINIR EL SISTEMA.

   • Componentes: - Entidad -Atributos -Actividades - Eventos - Variables de estado
     • Entidad: Denota un objeto o componente de interés en un sistema, por ejemplo, un cliente, un servidor o una máquina.
   • Atributos: Denota una propiedad de una entidad, por ejemplo, la prioridad de los clientes en la fila de espera.
   • Actividades: Todo proceso que provoque cambios en el sistema se conocerá como actividad, Ejemplo: programar un nuevo modulo en un sistema académico.
   • Eventos: Un evento es un hecho que ocurre instantáneamente y que cambia el estado del sistema, como por ejemplo la llegada de un nuevo cliente a un banco.
   • Variables de estado: Las variables de estado describen el estado de un sistema o uno de sus componentes, ya sea al comienzo, al final o durante un periodo.