Síntesis de la simulación de sistemas

TEMA 6: Síntesis de los temas tratados

1) La simulación: objetivo: Aplicar la simulación de sistemas mediante el procesamiento digital de modelos matemáticos, en aquellos casos en que no resulta posible realizarlo por medios analíticos, porque no existen o aun existiendo, son excesivamente extensos o complejos.

2) Metodología de la simulación, etapas:

Estudio del problema: debe comenzar con la formulación de un problema concreto o con una declaración específica de sus objetivos. Establecidos los objetivos, se debe decidir sobre el conjunto de criterios para evaluar el grado de satisfacción al que debería ajustarse el experimento a fin de que cumpla con los mismos. Se debe tomar la decisión de emplear o no la simulación como técnica apta para resolver el problema teniendo en cuenta la Aplicabilidad, Costo y Simplicidad.
Recolección y procesamiento de los datos: Comprende la recopilación de datos de la realidad para estimar los parámetros de los modelos. Las decisiones a tomar son, Cómo recopilar la información y qué datos se necesitan y su relevancia. En caso de tener variables aleatorias, se debe identificar la distribución de frecuencias (binomial, Poisson, normal, exponencial, entre otras), y verificar si la distribución no cambia en el tiempo
Formulación de los modelos: Es el proceso de observar algún sistema en la realidad, formular una o más hipótesis relativas a su funcionamiento y reducir éstas a un nivel de abstracción tal, que permita la formulación del modelo matemático que describa su comportamiento. Se llevan a cabo los siguientes pasos:
Realizar un gráfico del sistema.
Identificar los elementos del sistema: entidades, atributos y actividades, límites del sistema e interacción del sistema con otros sistemas.
Especificación de los componentes del modelo: variables y parámetros de entrada, relaciones entre variables y parámetros, variables de estado, variables de salida.
Selección de las variables y parámetros.
Codificación del modelo en un lenguaje: comprende una serie de pasos:
Construcción de los diagramas de flujo.
Elección del lenguaje a utilizar. Se dispone de tres alternativas: Lenguajes de programación de propósitos generales (JAVA, C, DELPHI, VISUAL BASIC, etc.). Lenguajes de programación científica (MATHEMATICA, MATHLAB). Software de simulación de propósitos especiales (GPSS, ARENA, SIMSCRIPT, SIMULA, PROMODEL, POWERSIM) que ahorran en tiempo de programación, proporcionan técnicas para búsqueda de errores, pero reducen la flexibilidad de los modelos.
Compilación.
Preparación de los valores de entrada y de las condiciones iniciales.
Codificación de procedimientos de generación de muestras artificiales y preparación de datos.
Diseño de los informes de salida.
Diseño de los experimentos: La experimentación tiene como principal objetivo encontrar la combinación valores de parámetros que optimicen la variable de interés. Se debe seleccionar los niveles de las variables exógenas y parámetros (factores), las combinaciones de valores de las variables endógenas (niveles) y el orden y extensión de los experimentos. Al iniciar una corrida del experimento, debe pasar cierto tiempo para alcanzar las condiciones de equilibrio representativas del mundo real, y posiblemente sea recomendable eliminar las primeras corridas del modelo de simulación.
Ejecución del procesamiento: comprende los siguientes pasos:
Ingreso de las condiciones iniciales: Comprende la preparación de los valores que se les debería asignar a las variables y parámetros del modelo en el momento en que se da comienzo a la simulación del sistema.
Avance del tiempo: En todo modelo de simulación (aún con modelos estáticos) es imprescindible incluir la variable tiempo en el procesamiento a los efectos de poder realizarlo (generar múltiples iteraciones). Existen dos métodos para realizar el avance del tiempo durante el procesamiento:Incremento a intervalos constantes: El tiempo real de simulación aumenta mediante incrementos constantes, equivalentes a la unidad de tiempo elegida. En un intervalo cualquiera, es posible que ocurran varios, uno o ningún evento o cambio en el vector de estado del sistema. Incremento evento a evento: El reloj que determina el tiempo real de simulación avanza el lapso o intervalo necesario y suficiente para que se produzca el evento futuro inmediatamente próximo. Entre dos incrementos consecutivos del tiempo, siempre ocurrirá uno y solamente un evento.
Generación de eventos: Un evento provoca un cambio en el sistema, el que puede realizarse mediante la modificación o anulación del valor de algún atributo o la aparición o destrucción de alguna entidad.

Análisis y validación de resultados: Consiste en tres pasos:
Recolección y procesamiento de los datos simulados.
Aplicación de pruebas estadísticas a los resultados obtenidos.
Interpretación de los resultados obtenidos, que permiten tomar decisiones para determinar si el modelo de simulación es útil en la resolución del problema planteado al inicio de la investigación. Para comprobar el grado en que los datos generados por el modelo de simulación se ajustan a los datos reales, existen dos métodos: La verificación histórica y la verificación por pronóstico.
Documentación e implantación: se relaciona con el proceso de desarrollo, operación e implantación del modelo de simulación, permitiendo incrementar la vida útil del mismo. Tipos de documentación requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulación:
Documentación de tipo técnico.

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