Modelado y Simulación en Ingeniería de Computadores: Técnicas y Aplicaciones

Modelado y Simulación

El proceso de diseño y desarrollo de un proyecto por ingeniería concurrente se lleva a cabo desarrollando simultáneamente el producto y el proceso de fabricación.

1. Clasificación de Modelos

A) Clasificación en atención al carácter del sistema:

  • Estáticos: Si sus características o atributos no varían con el tiempo.
  • Dinámicos: En el caso de que sus características, atributos o símbolos varíen con el tiempo.

B) Clasificación por su relación con el proyecto:

  • Modelos Materiales, que se subdividen en:
    • Modelos icónicos
    • Modelos analógicos
  • Modelos Simbólicos, que se subdividen en:
    • Modelos descriptivos
    • Modelos matemáticos

2. Fases en el Proceso de Modelado

  1. Conceptualización: Se trata de adoptar una cierta perspectiva o punto de vista para la obtención de un esbozo para la comprensión del objeto a modelar, captando las propiedades del objeto modelado.
  2. Fase de Formulación: Se representan los elementos, relaciones y comportamientos creados en la anterior fase por medio de un lenguaje formal.
  3. Evaluación del Modelo: Se lleva a cabo mediante ensayo por simulación de las hipótesis sobre las que se ha construido.

SADT como técnica de modelado

La técnica SADT conceptualiza todo sistema como una caja que posee las siguientes conexiones con el exterior:

  • Entradas
  • Salidas
  • Control
  • Mecanismos

3. Simulación

Es un proceso por el cual se diseña un modelo de un sistema real y se llevan a cabo experiencias con él. Las situaciones que son apropiadas para el uso de la simulación son:

  1. No existe una formulación matemática del sistema que se trata de estudiar.
  2. Se desea experimentar con el modelo antes de construir el sistema.
  3. Es imposible experimentar sobre el sistema.
  4. La experimentación es posible.
  5. La simulación permite reducir la escala de tiempos.
  6. La simulación permite estudiar sistemas dinámicos en tiempo real.

Inconvenientes de la Simulación

  1. La construcción de un modelo de simulación de un sistema puede llegar a ser algo muy complejo, muy costoso y que requiere mucho tiempo.
  2. Con frecuencia, elementos o relaciones del sistema se desprecian a la hora de elaborar el modelo y como consecuencia los resultados de la simulación son falsos.
  3. Es difícil conocer el grado de imprecisión de los resultados de una simulación.

Veamos a continuación los ámbitos de la simulación en el diseño de productos y procesos por ingeniería concurrente.

3.1 Simulación Técnica

  1. Análisis de modos y efectos de fallo y árbol de fallos.
  2. Modelos matemáticos.
  3. Método de elementos finitos.

3.2 Prototipos, Preseries y Plantas Piloto

La construcción de maquetas, prototipos y preseries tienen una gran importancia para la simulación de sistemas reales desde el dominio físico. El producto es obtenido en el laboratorio, para posteriormente realizar una producción experimental en una planta piloto y finalmente construir una planta de fabricación a gran escala.

3.3 Análisis Productivo, Logístico, de Calidad y Fiabilidad

El equipo de diseño del proceso puede usar técnicas de simulación continua, discreta y software para el modelado…

3.4 Diseño «for» Ensamblado. Ensamblabilidad

Existen paquetes de software, que son herramientas de análisis y simulación que permiten analizar y simular el proceso de ensamblado de productos por medio de un modelo matemático.

3.5 Simulación de Forma del Producto

Se trata de poder realizar un análisis, modelado y simulación de las funciones de un producto o sistema.

3.6 Simulación Ergonómica

Una vez el producto sea diseñado, este puede importarse a una aplicación ergonómica de la que obtendríamos datos ergonómicos del producto.

3.7 Simulación Económica y Medioambiental

Nos permiten realizar:

  • Análisis, simulación y cálculo del precio de coste.
  • Análisis, simulación y cálculo de rentabilidad.
  • Simulación de efectos sobre el medio ambiente.

4.8 Simulación Social y Ética

Permite la simulación de aspectos estratégicos con implicaciones sociales y éticas. Pueden estar relacionados con: nuevos productos, la fabricación, las ventas, las condiciones laborales y los aspectos legales.