TEORIA DE LA SIMULACION DE SISTEMAS

TEORIA DE LA SIMULACION DE SISTEMASLic. Roxana Laurel R.

INTRODUCCIONSistema: Conjunto de objetos o ideas que estn interrelacionados entre s como una unidad para la consecucin de un fin [Shannon]

La simulacin de sistemas es la tcnica de resolucin de problemas siguiendo los cambios en el tiempo de un modelo de sistemas dinmico2

INTRODUCCIONEjemplos de sistemas: Motor de corriente continua. Red elctrica. Un coche elctrico. Un depsito de almacenamiento de lquido. Un proceso de fabricacin continuo: produccin de petrleo. Un proceso de embotellamiento de leche. Un aeropuerto (gestin de equipajes, gestin de pasajeros, gestin de aviones ...) El sistema econmico mundial. Cuerpo humano. ...

INTRODUCCIONModelo: 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].Una representacin simplificada de un sistema que nos facilitar explicar, comprender, cambiar, preservar, prever y controlar el comportamiento de un sistema.

DEFINICION DE SIMULACIONEs el proceso de disear un modelo de un sistema real y llevar a cabo experiencias con l, con la finalidad de aprender el comportamiento del sistema o de evaluar diversas estrategias para el funcionamiento del sistema [Shannon].

DEFINICION DE SIMULACIONEs una tcnica numrica para conducir experimentos en un computadordigital, la cual incluye ciertos tipos de relaciones lgicas y matemticas necesarias para describirla estructura y comportamiento de un sistema complejo del mundo real sobre un periodo de tiempo

DEFINICION DE SIMULACIONEs la imitacin o rplica del comportamiento de un sistema o de una situacin, usando un modelo que lo representa de acuerdo al objetivo por el cual se estudia el sistema.

7

DEFINICION DE SIMULACIONLa propuesta por West Churchman es estrictamente formal:X simula a Y s y slo s:X e Y son sistemas formalesY se considera como sistema realX se toma como una aproximacin del sistema realLas reglas de validez de x, no estn exentas de error.

Para hacer este estudio se requiere el conocimiento de los datos relacionados con el sistema o problema, que sean relevantes8

ETAPAS PARA LA SIMULACIONFormulacin del problema:. El cliente y el desarrollador deben acordar lo ms detalladamente posible los siguientes factores:Los resultados que se esperan del simulador.El plan de experimentacin El tiempo disponible y las variables de inters.El tipo de perturbaciones a estudiar El tratamiento estadstico de los resultados.La complejidad de la interfaz del simulador, etc.

En este paso debe quedar perfectamente establecido el objeto de la simulacin9

ETAPAS PARA LA SIMULACIONDefinicin del sistema: El sistema a simular debe estar perfectamente definido. El cliente y el desarrollador deben acordar donde estar la frontera del sistema a estudiar y las interacciones con el medio ambiente que sern consideradas.

10

ETAPAS PARA LA SIMULACIONFormulacin del modelo: Esta etapa comienza con el desarrollo de un modelo simple que captura los aspectos relevantes del sistema real. Los aspectos relevantes del sistema real dependen de la formulacin del problema. Este modelo simple se ir enriqueciendo como resultado de varias iteraciones.

Ejemplo: 11

ETAPAS PARA LA SIMULACIONColeccin de datos: La naturaleza y cantidades de datos necesarios estn determinadas por la formulacin del problema y del modelo. Los datos pueden ser provistos por registros histricos, experimentos de laboratorios o mediciones realizadas en el mundo real.

Los datos debern ser procesados adecuadamente para darles el formato exigido por el modelo12

ETAPAS PARA LA SIMULACIONImplementacin del modelo en la computadora: El modelo es implementado utilizando algn lenguaje de programacin. Existen lenguajes especficos de simulacin que facilitan esta tarea; tambin existen programas que ya cuentan con modelos implementados para casos especiales.

13

ETAPAS PARA LA SIMULACIONVerificacin: Se comprueba que no se hayan cometido errores durante la implementacin del modelo.Validacin: Se comprueba la exactitud del modelo desarrollado. Esto se lleva a cabo comparando las predicciones del modelo con: mediciones realizadas en el sistema real, datos histricos o datos de sistemas similares

Como resultado de esta etapa puede surgir la necesidad de modificar el modelo o recolectar datos adicionales.14

VENTAJAS DE LA SIMULACIONUna de las principales razones para escoger la simulacin computacional es la dificultad para vencer los obstculos de implantar el mtodo cientficoLa simulacin hace posible estudiar y experimentar complejas interacciones que ocurren al interior de un sistema dado, ya sea una empresa, industria o subsistema de cualquiera de ellos.

VENTAJAS DE LA SIMULACIONLa informacin detallada del sistema que se est simulando conduce a un mejor entendimiento del mismo y proporciona sugerencias para mejorarlo.Mediante su empleo se adquiere experiencia que puede ser ms valiosa que la simulacin en s misma.Puede emplearse para verificar soluciones analticas.

VENTAJAS DE LA SIMULACIONLa simulacin puede ser una herramienta til para comprobar que ocurrir frente a nuevas reglas de funcionamiento, antes de aplicarlas en el sistema real.La simulacin puede ser til para prever nuevas polticas de funcionamiento en la empresa.La simulacin, en ciertas situaciones, puede suponer un gran ahorro econmico.La simulacin, puede suponer un gran ahorro de vidas humanas

DESVENTAJAS DE LA SIMULACIONEl desarrollo de un modelo puede ser costoso, laborioso y lento. Existe la posibilidad de cometer errores. No se debe olvidar que la experimentacin se lleva a cabo con un modelo y no con el sistema real; entonces, si el modelo est mal o se cometen errores en su manejo, los resultados tambin sern incorrectos.No se puede conocer el grado de imprecisin de los resultados. Por lo general el modelo se utiliza para experimentar situaciones nunca planteadas en el sistema real, por lo tanto no existe informacin previa para estimar el grado de correspondencia entre la respuesta del modelo y la del sistema real.

CAMPO DE ACCIN DE LAS APLICACIONES DE LA SIMULACINProblemas tericos en reas de ciencias bsicas, como ser: Matemticas, Fsica, Qumica:Estimacin del rea encerrada por una curva, incluyendo la evaluacin de integrales mltiples.Solucin de ecuaciones diferenciales parciales.Estudio del movimiento de partculas en un plano.Estudio de la difusin de partculas.Solucin de ecuaciones lineales simultneas.

CAMPO DE ACCIN DE LAS APLICACIONES DE LA SIMULACINProblemas prcticos en diversos aspectos del mundo real:Simulacin de procesos empresariales. Ejemplos: diseo de procesos qumicos, control de inventarios, diseo de sistemas de distribucin, programacin de mantenimiento, diseo de sistemas de espera, diseo de sistemas de computacin, procesos de manufactura etc.

CAMPO DE ACCIN DE LAS APLICACIONES DE LA SIMULACINSimulacin de problemas comerciales y econmicos. Ejemplos: Conducta de los clientes, evaluacin de gastos de capital propuestos, determinacin de precios, procesos del mercado, prediccin econmica, etc.

CAMPO DE ACCIN DE LAS APLICACIONES DE LA SIMULACINProblemas conductuales y sociales. Ejemplos: conducta individual y de grupo, etc.Simulacin de sistemas biomdicos. Ejemplos: equilibrio de lquidos, distribucin de electrolitos en el cuerpo humano, representacin del cerebro a travs de modelos, etc.Simulacin de estrategias y tcticas de guerra.

IMPORTANCIA DE LA SIMULACIN EN ALGUNOS TRABAJOSLa Perestroyka: Estudios de simulacin efectuados en Rusia en las dcadas del 70 y 80 convencieron a los dirigentes de la necesidad de plantear un fuerte cambio en la economa de ese pas.La cada de la bolsa de New York en 1988: La utilizacin de programas de simulacin por parte de los corredores de la bolsa caus una falsa inestabilidad que provoc la cada.

IMPORTANCIA DE LA SIMULACIN EN ALGUNOS TRABAJOSEl regreso del Apolo 13: La simulacin jug un rol fundamental en la determinacin del plan de emergencia. La nave retorno con xito a pesar de las graves averas.Los Voyagers: Gracias a la simulacin se pudieron establecer los itinerarios ptimos para stas naves con un mnimo consumo de energa aprovechando la atraccin gravitacional de los planetas.

IMPORTANCIA DE LA SIMULACIN EN ALGUNOS TRABAJOSProyecto Monte Carlo: Von Newman y Ulam (1945), emplearon simulacin para estudiar reacciones nucleares.Capacitacin de tropas: En el operativo Tormenta del desierto llevado a cabo en la guerra contra Irak, las tropas de todas las fuerzas estadounidenses que participaron (fuerza area, marina y ejrcito) fueron entrenados con simuladores.

IMPORTANCIA DE LA SIMULACIN EN ALGUNOS TRABAJOSCapacitacin de policas: Se utiliza entornos virtuales para que el polica aprenda a conducir en situaciones de riesgo.Simuladores de vuelos: Fue una de las primeras aplicaciones de los simuladores. Actualmente se utilizan para entrenar pilotos de aviones comerciales y de combate.

Continuara