Unidad I. Introducción a la simulación.pptx

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Introducción a laSIMULACIÓN

Ing. Jesús Gómez Ávila

1Simulación - Unidad I



1.1 Definiciones

Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en

una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertostipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesariaspara describir el comportamiento y la estructura de sistemascomplejos del mundo real a través de largos periodos de tiempo. -Thomas H. Taylor -

Simulación es el proceso de diseñar y desarrollar un modelocomputarizado de un sistema o proceso y conducir experimentos coneste modelo con el propósito de entender el comportamiento del

sistema o evaluar varias estrategias con las cuales se puede operar elsistema.- Robert e. Shannon -




1.2 Importancia de la simulación en la ingeniería

Recientes avances en las metodologías de simulación y la gran disponibilidad

de software que actualmente existe en el mercado, han hecho que la técnicade simulación sea una de las herramientas más ampliamente usadas en elanálisis de sistemas. Además de las razones antes mencionadas, Thomas H.Taylor ha sugerido que un estudio de simulación es muy importante para laingeniería de sistemas porque presenta las siguientes ventajas en el diseñode estos:

A través de un estudio de simulación, sepuede estudiar el efecto de cambios

internos y externos del sistema, al haceralteraciones en el modelo del sistema yobservando los efectos de esasalteraciones en el comportamiento delsistema.

Una observación detallada delsistema que se está simulando puede

conducir a un mejor entendimientodel sistema y por consiguiente asugerir estrategias que mejoren laoperación y eficiencia del sistema.




La simulación de sistemas complejos puede ayudar a entender mejorla operación del sistema, a detectar las variables más importantes queinteractúan en el sistema y a entender mejor las interrelaciones entre

estas variables.

• La técnica de simulación puede ser utilizada para experimentar connuevas situaciones, sobre las cuales tiene poca o ninguna información. Através de esta experimentación se puede anticipar mejor a posiblesresultados no previstos.

• Cuando nuevos elementos son introducidos en un sistema, lasimulación puede ser usada para anticipar cuellos de botella o algúnotro problema que puede surgir en el comportamiento del sistema.

• En simulación cada variable puede sostenerse constante exceptoalgunas cuya influencia está siendo estudiada. Como resultado el posibleefecto de descontrol de las variables en el comportamiento del sistemanecesitan no ser tomados en cuenta. Como frecuentemente debe serhecho cuando el experimento está desarrollado sobre un sistema real.




Las áreas de aplicación de la simulación son muy amplias, numerosas y

diversas, basta mencionar sólo algunas de ellas: Análisis del impactoambiental causado por diversas fuentes Análisis y diseño de sistemas demanufactura Análisis y diseño de sistemas de comunicaciones. Evaluación deldiseño de organismos prestadores de servicios públicos (por ejemplo:hospitales, oficinas de correos, telégrafos, casas de cambio, etc.). Análisis desistemas de transporte terrestre, marítimo o por aire. Análisis de grandes

equipos de cómputo. Análisis de un departamento dentro de una fábrica.Adiestramiento de operadores (centrales carboeléctricas, termoeléctricas,nucleoeléctricas, aviones, etc.).Análisis de sistemas de acondicionamiento deaire. Planeación para la producción de bienes. Análisis financiero de sistemaseconómicos. Evaluación de sistemas tácticos o de defensa militar.

La simulación se utiliza en la etapa de diseño para auxiliar en el logro omejoramiento de un proceso o diseño o bien a un sistema ya existente paraexplorar algunas modificaciones.

1.3 Aplicaciones de la simulación en la ingeniería




Se recomienda la aplicación de la simulación a sistemas ya existentes cuandoexiste algún problema de operación o bien cuando se requiere llevar a cabo unamejora en el comportamiento. El efecto que sobre el sistema ocurre cuando se

cambia alguno de sus componentes se puede examinar antes de que ocurra elcambio físico en la planta para asegurar que el problema de operación sesoluciona o bien para determinar el medio más económico para lograr la mejoradeseada.

Todos los modelos de simulación se llaman modelos de entrada-salida. Es decir,producen la salida del sistema si se les da la entrada a sus subsistemasinteractuántes. Por tanto los modelos de simulación se “corren” en vez de“resolverse”, a fin de obtener la información o los resultados deseados. Sonincapaces de generar una solución por si mismos en el sentido de los modelosanalíticos; solo pueden servir como herramienta para el análisis delcomportamiento de un sistema en condiciones especificadas por elexperimentador. Por tanto la simulación es una teoría, si no una metodología deresolución de problemas. Además la simulación es solo uno de variosplanteamientos valiosos para resolver problemas que están disponibles para elanálisis de sistemas.




¿Cuándo es útil utilizar la simulación?

Cuando existan una o más de las siguientes condiciones:1.- No existe una completa formulación matemática del problema o los métodos analíticospara resolver el modelo matemático no se han desarrollado aún. Muchos modelos de líneasde espera corresponden a esta categoría.

2.- Los métodos analíticos están disponibles, pero los procedimientos matemáticos son tancomplejos y difíciles, que la simulación proporciona un método más simple de solución.

3.- Las soluciones analíticas existen y son posibles, pero están mas allá de la habilidadmatemática del personal disponible El costo del diseño, la prueba y la corrida de unasimulación debe entonces evaluarse contra el costo de obtener ayuda externa.

4.- Se desea observar el trayecto histórico simulado del proceso sobre un período, ademásde estimar ciertos parámetros.

5.- La simulación puede ser la única posibilidad, debido a la dificultad para realizarexperimentos y observar fenómenos en su entorno real, por ejemplo, estudios de vehículosespaciales en sus vuelos interplanetarios.

6.- Se requiere la aceleración del tiempo para sistemas o procesos que requieren de largo

tiempo para realizarse. La simulación proporciona un control sobre el tiempo, debido a queun fenómeno se puede acelerar o retardar según se desee. 7Simulación - Unidad I



1.4 Conceptos básicos de modelación

MODELACION:

Es aquello que sirve para representar o describir otra cosa, es decir creaprototipos (primer diseño). El modelo puede tener una forma semejante oser totalmente distinto del objeto real.

MODELO:

Un modelo se puede definir como una representación simplificada de unsistema real, un proceso o una teoría, con el que se pretende aumentar sucompunción hacer predicciones y posiblemente ayudar a controlar el sistemaIcónico: versión a escala del objeto real y con sus propiedades relevantes máso menos representadas.

Analógico: modelo con apariencia física distinta al original, pero concomportamiento representativo.

Analítico: relaciones matemáticas o lógicas que representen leyes físicas quese cree gobiernan el comportamiento de la situación bajo investigación.




Definición de Sistema. Primeramente se realiza un análisis preliminar delmismo, con el fin de determinar la interacción del sistema con otrossistemas, las restricciones del sistema, las variables que interactúan dentrodel sistema y sus interrelaciones, las medidas de efectividad que se van a

utilizar para definir y estudiar el sistema y los resultados que se esperanobtener del estudio.

1.5 Metodología de simulación




El concepto de sistema en general está sustentadosobre el hecho de que ningún sistema puede

existir aislado completamente y siempre tendráfactores externos que lo rodean y puedenafectarlo, por lo tanto podemos referir a Muircitado en Puleo (1985) que dijo: “Cuando

tratamos de tomar algo, siempre lo encontramos

unido a algo más en el Universo”

Una Entidad es lo que constituye la esencia dealgo y por lo tanto es un concepto básico. Las

entidades pueden tener una existencia concreta,si sus atributos pueden percibirse por los sentidosy por lo tanto son mediales y una existenciaabstracta si sus atributos están relacionados concualidades inherentes o propiedades de unconcepto.

1.6 Sistemas modelos y control.




Teoría General de Sistemas

La idea de la teoría general de sistemas fue desarrollada por L. VonBertalanffy alrededor de 1930, posteriormente un grupo de personas unieronsus inquietudes en lo que se llamó la Sociedad para la Investigación deSistemas Generales, establecidas en 1954 junto con Anatol Rapoport,Kenneth Boulding, Ralph Gerard y otros. Al estudiar la teoría de sistemas se

debe comenzar por las premisas o los supuestos subyacentes en la teoríageneral de los sistemas. La búsqueda de referentes empíricos para abstraerun orden y leyes formales puede partir de uno u otro de los dos puntosiniciales, el origen teórico y el empírico.

En consecuencia, la teoría general de los sistemas, al igual que todas lasciencias verdaderas, se basa en una búsqueda sistemática de la ley y el ordenen el universo; pero a diferencia de las otras ciencias, tiende a ampliar subúsqueda, convirtiéndola en una búsqueda de un orden de órdenes, de unaley de leyes. Este es el motivo por el cual se le ha denominado la teoríageneral de sistemas.




1.7 Estructura y etapas de un estudio de simulación.Para llevar acabo un experimento de simulación se requiere realizar las siguientes etapas:

Definición Del Sistema: Para tener una definición exacta del sistema que se desea simular, esnecesario hacer primeramente un análisis preliminar del mismo, con el fin de determinar la

iteración del sistema con otros sistemas.Formulación Del Modelo: Una vez que están definidos con exactitud los resultados que se deseanobtener del estudio el siguiente paso es definir y construir el modelo con el cual se obtendrán losresultados deseados.

Colección De Datos: Es posible que la facilidad de obtención de algunos datos o la dificultad de

conseguir otros, pueda influenciar el desarrollo y formulación del modelo.Implementaron Del Modelo En La Computadora: A k.o. se define cual es el lenguaje que se va autilizar algunos de estos pueden ser de propósito general como: Visual basic,Java,Delphi o sepueden usar unos paquetes como: GBSS,SIMULA,PROMODEL.

Validación: A través de esta etapa es posible detallar definiciones en la formulación del modelo o en

los datos alimentados al modelo.Experimentación: La experimentación con el modelo se realizara después de que este ha sidovalidado.

Interpretación: A que se interpretan los resultados que arroja la simulación y en base a esto se tomauna decisión.Documentación: existen dos tipos de documentación que son requeridos para hacer un mejor usodel modelo de simulación. 12

Simulación - Unidad I



1.8 Etapas de un proyecto de simulación.Otro importante aspecto abordado en la investigación es la identificación y estudio de las técnicas deintegración para la formulación de las tareas docentes.

A continuación se describen muy brevemente algunas técnicas utilizadas para la formulación de

problemas químicos de integración estructural, que son los más importantes:

1.-Modelación. Fijado el objetivo que se persigue en la creación de un problema, inmediatamente seactivan los componentes intelectuales básicos: sensaciones, percepciones, memoria, pensamiento eimaginación.

2.-Tanteo-error. Consiste en un proceso continuo de adecuación y ajuste por búsqueda y prueba de los

datos y/o las incógnitas según las condiciones del problema, hasta encontrar las más adecuadas.

3.-Asociación. Por analogía. En esta técnica se hace uso de la reproducción en una primera fase. Consisteen establecer nuevos nexos entre datos e incógnitas siguiendo formatos y textos guardados en lamemoria para obtener otras por medio de la innovación.

4.-Integración. Por inclusión. Es una técnica muy sencilla, cuyo procedimiento es asequible a cualesquiersujeto. Consiste en elaborarla de forma tal que las incógnitas de los diferentes incisos mantengan unadependencia sucesiva en forma de cadena.

5.-Reformulación. Consiste en reconstruir la estructura gramatical y de sistema mediante procesos deinnovación. Se diferencia de la analogía por la profundidad de los cambios introducidos, puesto que separte de un ejemplo concreto que debe ser modificado y no de recuerdos que pueden ser borrosos y a

veces confusos. 13Simulación - Unidad I



1.8 Examen.

I. CONTESTA CORRECTAMENTE LASSIGUIENTES PREGUNTAS.

1.- Define el concepto de simulación.

2.- ¿Que es modelación?

3.- ¿Como deben ser los modelos?

4.- Menciona las ventajas de la simulaciónpara la ingeniería de sistemas.

5.- Mencione 3 áreas en donde se aplicala simulación.

6.- ¿Cuándo se recomienda la aplicaciónde la simulación a sistemas ya existentes?

II. RELACIONA LAS SIGUIENTES DEFINICIONESDE LA METODOLOGÍA

a) Decida que lenguaje cumple nuestrasnecesidades para desarrollar el modelo desimulación( ) INTERPRETACION

b) Obtención de Inferencias con base endatos generados por la simulación( )DEFINICION DELSISTEMA

c) Estudia del sistema o problema, tambiénsus limites, restricciones, etc.( ) SELECCIÓN DELLENGUAJE




III. OPCION MULTIPLE

7.-ES UNA VISION DEL SISTEMA EN LA CUAL PARTE DE LAS RELACIONES.

a) Suprasistema b) Frontera c) Sistema Parcial

8.-ES UN SISTEMA MAYOR CUYA FUNCION GLOBAL, EL SISTEMA ESTACONTRIBUYENDO O DEL CUAL FORMA PARTE.

a) Ambiente b) Suprasistema c) Frontera

9.-LOS COMPONENTES, VARIABLES, PARAMETROS, RELACIONES FUNCIONALES,

RESTRICCIONES Y FUNCIONES DE OBJETIVO FORMAN PARTE DE:

a) Estructura de los modelos b)Jerarquía de Sistemas c) Diagrama de deSimulación Flujo




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