simulasistema
  UNIDAD I
 

INSTITUTO TECNOLÓGICO

del Istmo

Modulo:
Simulación

Catedrático:
Ing. Toledo cruz Luciano

Alumno:
Flores Jacinto Jesús

Matricula
08190963

Tema
Unidad I

Especialidad:
Ingeniería en sistemas computacionales.

Grupo:
6x

Juchitán de Zaragoza oax., a 05 de marzo del 2011.



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN
Thomas H. Taylor
DEFINICION E IMPORTANCIA
CONCEPTOS BÁSICOS DE SIMULACIÓN.
Simular
METODOLOGÍA DE LA SIMULACIÓN
SISTEMA
Elementos de un sistema
Principio sistemático.
Sistemas discretos y sistemas continuos
Definición de simulación de sistemas.
MODELO
Funciones de los modelos
Clasificación de los modelos de simulación
Elementos de modelo
Clasificación de los modelos
Control
ESTRUCTUTA Y ESTAPAS DE UN ESTUDIO DE SIMULACION
GLOSARIO DE TERMINOS
CONCLUSIÓN
FUENTES CONSULTADAS
CUESTIONARIO



INTRODUCCIÓN

La creciente capacidad de las computadoras y la inmensa investigación en el campo de la Ciencia de la Computación otorgan nuevas herramientas para apoyar el proceso de la toma de decisiones en diversas disciplinas y áreas de diseño y manejo de la industria. La Simulación es una de las herramientas más importantes y más interdisciplinarias. En pocas palabras podemos decir, que la simulación realiza cuando la computadora finge ser una tienda, un avión o un mercado de abarrotes. El usuario define la estructura del sistema que quiere simular. Una corrida del programa de simulación correspondiente le dice cual será el comportamiento dinámico de su empresa o de la maquina que esta diseñando. Así podemos ver los pronósticos para la demanda y utilidad de nuestro producto, o ver cuando un mecanismo pueda fallar en las condiciones adversas del ambiente donde funcionará.

Las aplicaciones de la simulación parecen no tener limites. Actualmente se simulan los comportamientos hasta las partes más pequeñas de un mecanismo, el desarrollo de las epidemias, el sistema inmunológico humano, las plantas productivas, sucursales bancarias, el sistema de repartición de pizzas en la Ciudad de México, crecimiento de poblaciones de especies de animales, partidos y torneos de fútbol, movimiento de los planetas y la evolución del universo, para mencionar unos pocos ejemplos de las aplicaciones de estaherramienta. Cabe mencionar la creciente importancia de la Simulación en la Investigación de operaciones y en sus aplicaciones industriales. En los países altamente desarrollados la simulación es una herramienta principal de en los procesos de toma de decisiones, en el manejo de empresas y el planeación de la producción. Además, la Simulación es cada vez más amigable para el usuario, que no tiene que ser un especialista en computación.

El Dr. Ralph Huntsinger, ex−presidente de la Society for Computer Simulation y actual Presidente del Instituto McLeod de las Ciencias de Simulación ha dicho en sus presentaciones en el Primer Simposio sobre la Simulación por Computadora y la III Conferencia sobre Simulación por Computadora (Universidad Panamericana, Noviembre 1992 y 1995):

DEFINICION E IMPORTANCIA

Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos periodos de tiempo.

- Thomas H. Taylor -

Simulación es el proceso de diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso y conducir experimentos con este modelo con el propósito de entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias con las cuales se puede operar el sistema.

La Simulación es una de las herramientas más importantes y más interdisciplinarias. En una simple corrida del programa podemos predecir cualquier comportamiento dinámico de una empresa o de la maquina que se esté diseñando. Así podemos ver los pronósticos para la demanda y utilidad de nuestro producto, o ver cuando un mecanismo pueda fallar en las condiciones adversas del ambiente donde funcionará. Allí está el principal objetivo de la simulación prevenir eventos indeseables y corregirlos a tiempo de manera que podamos alcanzar con éxito nuestros proyectos no importa el tipo que fuere.

En este sentido las aplicaciones de la simulación parecen no tener límites. Actualmente se simulan los comportamientos hasta las partes más pequeñas de un mecanismo, el desarrollo de las epidemias, el sistema inmunológico humano, las plantas productivas, sucursales bancarias, el sistema de repartición de pizzas en la Ciudad de México, crecimiento de poblaciones de especies de animales, partidos y torneos de fútbol, movimiento de los planetas y la evolución del universo, para mencionar unos pocos ejemplos de las aplicaciones de esta herramienta. Además, la Simulación es cada vez más “amigable” para el usuario, que no tiene que ser un especialista en computación

CONCEPTOS BÁSICOS DE SIMULACIÓN.

SIMULAR:
• Es tratar de reproducir algo real, a la medida o a escala, que ejecutan las mismas acciones que original.
• Es duplicar la esencia del sistema o la conectividad, sin llegar verdaderamente a la realidad de la misma.
• Está relacionado con el intento de reproducir una imitación útil de eventos reales.

La simulación es una técnica muy poderosa y ampliamente usada en las ciencias para analizar y estudiar sistemas complejos. En Investigaciones se formularon modelos que se resolvían en forma analítica. En casi todos estos modelos la meta era determinar soluciones óptimas. Sin embargo, debido a la complejidad, las relaciones estocásticas, etc., no todos los problemas del mundo real se pueden representar adecuadamente en forma de modelo. Cuando se intenta utilizar modelos analíticos para sistemas como éstos, en general necesitan de tantas hipótesis de simplificación que es probable que las soluciones no sean buenas, o bien, sean inadecuadas para su realización.

En eso caso, con frecuencia la única opción de modelado y análisis de que dispone quien toma decisiones es la simulación. Simular, es reproducir artificialmente un fenómeno o las relaciones entrada−salida de un sistema. Esto ocurre siempre cuando la operación de un sistema o la experimentación en él son imposibles, costosas, peligrosas o poco prácticas, como en el entrenamiento de personal de operación, pilotos de aviones, etc. Si esta reproducción está basada en la ejecución de un programa en una computadora digital, entonces la simulación se llama digital y usualmente se conoce como simulación por computadora, aunque esto incluye la simulación en las computadoras analógicas. La simulación por computadora está relacionada con los simuladores. Por simulador entendemos no sólo un programa de simulación y la computadora que lo realiza.

sino también un aparato que muestra visualmente y a menudo físicamente las entradas y salidas (resultados) de la simulación, como es el caso de los simuladores profesionales de vuelo, aunque en este curso no se hablará sobre los simuladores ni sobre la simulación analógica. A partir del advenimiento de las computadoras electrónicas, la simulación ha sido una de las herramientas más importantes y útiles para analizar el diseño y operación de complejos procesos o sistemas.

Simular, según el Diccionario Universitario Webster, es fingir, llegar a la esencia de algo, prescindiendo de la realidad. Se puede definir a la simulación como la técnica que imita el funcionamiento de un sistema del mundo real cuando evoluciona en el tiempo.

METODOLOGÍA DE LA SIMULACIÓN

En el desarrollo de una simulación se pueden distinguir las siguientes etapas:
• Definición del sistema:
Para tener una definición exacta del sistema que se desea simular, es necesario hacer primeramente un análisis preliminar de éste, con el fin de determinar la interacción con otros sistemas, las restricciones del sistema, las variables que interactúan dentro del sistema y sus interrelaciones, las medidas de efectividad que se van a utilizar para definir y estudiar el sistema y los resultados que se esperan obtener del estudio.

• Formulación del modelo :
Una vez definidos con exactitud los resultados que se esperan obtener del estudio, se define y construye el modelo con el cual se obtendrán los resultados deseados. En la formulación del modelo es necesario definir todas las variables que forman parte de él, sus relaciones lógicas y los diagramas de flujo que describan en forma completa el modelo.

• Colección de datos :
Es importante que se definan con claridad y exactitud los datos que el modelo va a requerir para producir los resultados deseados.

• Implementación del modelo en la computadora
: Con el modelo definido, el siguiente paso es decidir si se utiliza algún lenguaje como el fortran, algol, lisp, etc., o se utiliza algún paquete como Vensim, Stella y iThink, GPSS, simula, simscript, Rockwell Arena etc., para procesarlo en la computadora y obtener los resultados deseados.

• Validación :
A través de esta etapa es posible detallar deficiencias en la formulación del modelo o en los datos alimentados al modelo. Las formas más comunes de validar un modelo son:

1. La opinión de expertos sobre los resultados de la simulación.
2. La exactitud con que se predicen datos históricos.
3. La exactitud en la predicción del futuro
. 4. La comprobación de falla del modelo de simulación al utilizar datos que hacen fallar al sistema real.
5. La aceptación y confianza en el modelo de la persona que hará uso de los resultados que arroje el experimento de simulación.

• Experimentación :
La experimentación con el modelo se realiza después que éste haya sido validado. La experimentación consiste en generar los datos deseados y en realizar un análisis de sensibilidad de los índices requeridos.

• Interpretación :
En esta etapa del estudio, se interpretan los resultados que arroja la simulación y con base a esto se toma una decisión. Es obvio que los resultados que se obtienen de un estudio de simulación ayuda a soportar decisiones del tipo semi-estructurado.

• Documentación :
Dos tipos de documentación son requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulación. La primera se refiere a la documentación del tipo técnico y la segunda se refiere al manual del usuario, con el cual se facilita la interacción y el uso del modelo desarrollado

SISTEMA

CHURCHMAN
Sistema es un conjunto de partes coordinadas para lograr un conjunto de metas.

BOCCHINO.
Sistema es un conjunto de procedimientos, procesos, metas, rutinas, técnicas o máquinas y equipos, unidos por alguna forma de interacción regulada.

ENZO MOLINA Y JOSE LUIS MORA.
Sistema es un conjunto de elementos y procedimientos íntimamente relacionados, que tienen como propósito el logro de determinados objetivos.

ROBERT MIRDICK.
Sistema es una serie de elementos, que forman una actividad o un procedimiento o un plan de procedimientos que buscan una meta o metas comunes, mediante la manipulación de datos, energía o materia.

FERNANDO ARIAS.
Sistema es un conjunto de elementos que interactuan y tienden al logro de un objetivo común.

ACKOFF Y EMERY.
Sistema es un conjunto de elementos interrelacionados, cada uno de los cuales se relaciona directa o indirectamente a cada uno de los demás y no hay un subconjunto que no esté relacionado con cualquier otro subconjunto.

GIBSON.
Un sistema puede ser definido como un conjunto integrado de elementos interactuantes diseñado para llevar a cabo en forma cooperativa una función predeterminada.

En conclusión un sistema es un conjunto de partes coordinadas para lograr un conjunto de metas con el que cuenta entrada, proceso y salida. Elementos de un sistema. Todo sistema está compuesto de los siguientes elementos básicos llamados también elementos de operación del sistema:
ENTRADA:
Son los elementos sobre los que se aplican los recursos previamente obtenidos y clasificados en datos que al transmitirse dan origen al sistema. En ocasiones la entrada de un sistema es la salida de algún otro.

PROCESO:
Es la función trascendental la cual los elementos de entrada se conviertes en elementos de salida mediante la manipulación de datos y operaciones lógicas.

SALIDA:
Es el resultado, beneficio del proceso que de los datos de entrada se realizan, el cual constituye el objetivo de diseñar el sistema.

CONTROL:
Es el elemento de verificación de datos del sistema, mediante el cual, automáticamente vuelve a traer los datos necesarios relacionados con la rutina de procedimiento que se controla.

PRINCIPIO SISTEMÁTICO.
El principio sistemático, es un claro ejemplo del Enfoque de Sistemas ya que interrelaciona elementos o subsistemas para lograr un objetivo. Así mismo el enfoque de sistemas hace uso del Principio de Expansionismo, que afirma que todos los objetos, sucesos y experiencias son partes de enteros mas grandes que de alguna manera se encuentran interrelacionados. Es a partir de la estructura de las partes de un sistema como se explica el funcionamiento del todo, ya que este principio enfatiza argumentando que el todo es mas complejo que cualquiera de sus partes e infiere que hay algunas propiedades que se pierden cuando se descompone el sistema en sus partes. Cuando se habla en la ciencia de sistematizar, debe entenderse por darle un orden a las cosas, y sistematizar dentro del enfoque de la teoría de sistemas, consiste en la búsqueda de interrelaciones.

SISTEMAS DISCRETOS Y SISTEMAS CONTINUOS
Se llaman sistemas continuos aquellos en que los cambios son predominantemente "suaves" y su descripción estará generalmente dada en forma de ecuaciones continuas. Por lo general se refiere a fenómenos físicos, como por ejemplo mecánico, eléctrico, hidráulico, termodinámico, etc.
Los sistemas discretos son aquellos en que los cambios ocurren en forma discontinuas, es decir en determinados tiempos. Sin embargo; el tipo de descripción no necesariamente coincide con el tipo de sistema. Por ejemplo, en el estudio del sistema de atención de clientes en un banco, la gente que espera(un atributo muy importante en el sistema), es un número simple entero que representa un estado del sistema. Para fines de estudios, los sistemas continuos se pueden simplificar discreteándolos y estudiando los cambios a través de una serie de pasos discretos.

DEFINICIÓN DE SIMULACIÓN DE SISTEMAS

*La simulación de sistemas, es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y realizar experimentos con él para entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias (dentro de los límites impuestos por un criterio o por un conjunto de criterios) para la operación del sistema.
*La simulación de sistemas, es el proceso de diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso y conducir experimentos con este modelo con el propósito de entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias con los cuales se puede operar el sistema.
*La simulación de sistemas, es una técnica numérica para realizar experimentos en una computadora digital. Estos experimentos involucran ciertos tipos de modelos matemáticos y lógicos que describen el comportamiento de sistemas de negocios, económicos, sociales, biológicos, físicos o químicos a través de largos periodos de tiempo.
*La simulación de sistemas, es el empleo de un modelo para representar en el tiempo características esenciales de un sistema o proceso que se estudia.

MODELO

Un modelo es una representación de un objeto, sistema o idea. Usualmente su propósito es ayudarnos a explicar, entender o mejorar un sistema. Un modelo de un objeto puede ser una réplica exacta de ésta, aunque en un material diferente y a una escala diferente.
El modelado de la simulación persigue:
• Describir el comportamiento del sistema.
• Postular teorías o hipótesis que explique el comportamiento observado
. • Usar estas teorías para predecir un comportamiento futuro, es decir, los efectos que se producirán mediante cambios en el sistema o en su método de operación.

FUNCIONES DE LOS MODELOS:
• Una ayuda para el pensamiento.- Los modelos pueden ayudarnos a organizar y clasificar conceptos confusos e inconsistentes. Ejemplo, diseño de un sistema complejo; interrelación entre sus elementos, logros que se necesitan, tiempo de duración, recursos que se requieren, etc.
• Una ayuda para la comunicación.- Los modelos adecuadamente concebidos ayudan a eliminar ambigüedades y proporcionan un modelo de comunicación mas eficiente. Se confirma que una imagen vale mas que mil palabras.
• Para entrenamiento e instrucción.- En una situación de crisis es un mal momento para tratar de aprender nuevas habilidades; por lo tanto los modelos son ideales para entrenar a una persona para que afronte varias eventualidades antes de que ocurran. Ejemplo, los vehículos espaciales usados para entrenar astronautas.
• Una herramienta de predicción.- Quizá uno de los mas importantes de los modelos es la predicción de las características del comportamiento de la entidad modelada. Ejemplo, no es económicamente factible construir un Jet para determinar sus características de vuelo, sin embargo su comportamiento se puede predecir mediante la simulación.
Una ayuda para la experimentación.- El uso de modelos hace posible la experimentación controlada en situaciones en que los experimentos directos serían imprácticos o prohibitivos por su costo. Usualmente la experimentación directa sobre un sistema consiste en la variación de ciertos parámetros del mismo, mientras otros se mantienen constantes y se observan los resultados

CLASIFICACIÓN DE LOS MODELOS DE SIMULACIÓN.

Los modelos pueden clasificarse de manera general y los modelos de simulación de manera particular:
• Estáticos (de corte transversal)contra dinámicos(de series de tiempo).- Los modelos arquitectónicos o de corte secciona, contra el modelo de una planta piloto para estudiar un nuevo proceso químico antes de proceder a la producción a gran escala.
• Determinísticos contra Estocásticos.- Los modelos determinísticos podemos decir que son muy rígidos en cuanto a su manejo, aunque se dice que son exactos, en comparación con los estocásticos que son probabilísticos.
• Discretos contra Continuos.- Dentro del desarrollo matemático de un modelo, decimos que es discreto por el manejo de parámetros enteros en comparación con los continuos.

ELEMENTOS DE MODELO
Componentes.- Entendemos las partes constituyentes que en su conjunto forman el sistema. Algunas veces también nos referimos a los componentes como elementos o como subsistemas
Los parámetros.- Son cantidades a los cuales el operador del modelo puede asignarles valores arbitrarios, a diferencia de las variables que solo pueden suponer aquellos valores que la forma de la función permite. otra menear de ver esto es que los parámetros, una vez establecidos son constantes y no varían. Por ejemplo en una ecuación, tal como Y = 3X; el número 3 es el parámetro, X y Y son las variables independientes y dependientes respectivamente.
Las relaciones funcionales.- Describen a las variables y a los parámetros de tal manera que muestran su comporta- miento dentro de un componente o entre componentes de un sistema. Estas relaciones o características operativas son de naturaleza determinísticas o estocásticas. Las relaciones determinísticas son identidades que relacionan ciertas variables o parámetros, donde una salida o proceso tiene de manera característica singularmente determinada por una entrada dada. Las relaciones estocásticas son aquellas en las que el proceso tiene una salida definida por una entrada determinada. Usualmente ambos tipos de relaciones adoptan la forma de una ecuación matemática que relaciona a las variables endógenas y de estado con las variables exógenas.

Las restricciones.- son limitaciones impuestas a los valores de las variables o a la manera en la cual los recursos pueden asignarse o consumirse. Estas restricciones pueden ser autoimpuestas por el diseñador o impuestas por el sistema mediante la naturaleza del mismo. Un ejemplo de restricciones autoimpuestas sería el establecimiento de niveles de empleo máximos y mínimos para la consideración o la fijación de un límite superior sobre la cantidad de fondos disponibles para gastos de capital.
La función objetivo.- es una definición explícita de los objetivos o metas del sistema y de cómo se evaluarán. La definición de la función objetivo debe ser una especificación inequívoca de las metas y objetivos contra los cuales se van a medir las decisiones. Por lo general la función objetivo es una parte integral del modelo y la manipulación del mismo se logra por los intentos para optimizar y satisfacer los criterios establecidos.

CLASIFICACION DE LOS MODELOS

Los modelos se pueden clasificar en forma general, pero los modelos de simulación se pueden clasificar en forma más específica.
- MODELOS FISICOS: Son los que mas se asemejan a la realidad, se encargan de modelar procesos los cuales pueden ser:
- MODELOS ANALOGICOS: Se encargan de representar una propiedad determinada de un objeto o sistema.
- MODELOS DENOMINADOS JUEGOS ADMINISTRATIVOS: Ya empieza a involucrarse al ser humano el comportamiento del ser humano Ej.: modelos de planeación, estrategias militares.
- MODELOS ABSTRACTOS (simulación): Viene hacer una herramienta ya que se convierte en algo abstracto.
- MODELOS MATEMATICOS: Se tiene en cuenta las expresiones materia y lógicas ejemplo: representar un objeto. Aquí se debe hacer muchas suposiciones dentro de un modelo matemático.


ELEMENTOS DE MODELO
Componentes.- Entendemos las partes constituyentes que en su conjunto forman el sistema. Algunas veces también nos referimos a los componentes como elementos o como subsistemas
Los parámetros.- Son cantidades a los cuales el operador del modelo puede asignarles valores arbitrarios, a diferencia de las variables que solo pueden suponer aquellos valores que la forma de la función permite. otra menear de ver esto es que los parámetros, una vez establecidos son constantes y no varían. Por ejemplo en una ecuación, tal como Y = 3X; el número 3 es el parámetro, X y Y son las variables independientes y dependientes respectivamente.
Las relaciones funcionales.- Describen a las variables y a los parámetros de tal manera que muestran su comporta- miento dentro de un componente o entre componentes de un sistema. Estas relaciones o características operativas son de naturaleza determinísticas o estocásticas. Las relaciones determinísticas son identidades que relacionan ciertas variables o parámetros, donde una salida o proceso tiene de manera característica singularmente determinada por una entrada dada. Las relaciones estocásticas son aquellas en las que el proceso tiene una salida definida por una entrada determinada. Usualmente ambos tipos de relaciones adoptan la forma de una ecuación matemática que relaciona a las variables endógenas y de estado con las variables exógenas.

Las restricciones.- son limitaciones impuestas a los valores de las variables o a la manera en la cual los recursos pueden asignarse o consumirse. Estas restricciones pueden ser autoimpuestas por el diseñador o impuestas por el sistema mediante la naturaleza del mismo. Un ejemplo de restricciones autoimpuestas sería el establecimiento de niveles de empleo máximos y mínimos para la consideración o la fijación de un límite superior sobre la cantidad de fondos disponibles para gastos de capital.
La función objetivo.- es una definición explícita de los objetivos o metas del sistema y de cómo se evaluarán. La definición de la función objetivo debe ser una especificación inequívoca de las metas y objetivos contra los cuales se van a medir las decisiones. Por lo general la función objetivo es una parte integral del modelo y la manipulación del mismo se logra por los intentos para optimizar y satisfacer los criterios establecidos.

CLASIFICACION DE LOS MODELOS

Los modelos se pueden clasificar en forma general, pero los modelos de simulación se pueden clasificar en forma más específica.
- MODELOS FISICOS: Son los que mas se asemejan a la realidad, se encargan de modelar procesos los cuales pueden ser:
- MODELOS ANALOGICOS: Se encargan de representar una propiedad determinada de un objeto o sistema.
- MODELOS DENOMINADOS JUEGOS ADMINISTRATIVOS: Ya empieza a involucrarse al ser humano el comportamiento del ser humano Ej.: modelos de planeación, estrategias militares.
- MODELOS ABSTRACTOS (simulación): Viene hacer una herramienta ya que se convierte en algo abstracto.
- MODELOS MATEMATICOS: Se tiene en cuenta las expresiones materia y lógicas ejemplo: representar un objeto. Aquí se debe hacer muchas suposiciones dentro de un modelo matemático.

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