Fundamentos de Sistemas, Modelado y Simulación: Conceptos Clave y Metodologías

Fundamentos de Sistemas y Simulación

Este documento presenta conceptos clave relacionados con sistemas, modelado y simulación, esenciales en el campo de la Informática y las Telecomunicaciones.

Definiciones Clave

• Sistema: Un conjunto de elementos interrelacionados que funcionan como un todo.
• Entidad: Representación de los flujos de entrada a un sistema.
• Estado del sistema: Condición que guarda el sistema bajo estudio en un momento determinado.
• Evento: Cambio en el estado actual del sistema.
  • Eventos actuales: Cambio en el estado actual del sistema.
  • Eventos futuros: Cambios en el sistema después del tiempo de simulación.
• Localizaciones: Lugares donde la pieza puede detenerse para ser transformada o esperar.
• Recursos: Dispositivos (diferentes a las localizaciones) necesarios para llevar a cabo una operación.
• Atributo: Característica de una entidad.
• Variables: Condiciones cuyos valores se crean y modifican por medio de ecuaciones matemáticas y lógicas.
• Reloj de la simulación: Contador del tiempo de la simulación.

Tipos de Modelos

Existen diferentes tipos de modelos utilizados en simulación:

• Modelos físicos
• Modelos matemáticos a los cuales pertenecen los modelos de simulación de eventos discretos
• Modelos continuos: Las relaciones entre las variables relevantes se definen por medio de ecuaciones diferenciales.
• Discretos: El comportamiento se representa por medio de ecuaciones evaluadas en un punto determinado.
• Dinámicos: El sistema cambia con respecto al tiempo.
• Estáticos: Representan un resultado bajo un conjunto de situaciones.
• Determinísticos: Relaciones constantes entre los cambios de las variables del modelo.
• Probabilísticos: También conocidos como estocásticos.

Metodología General

La metodología es el conjunto de pasos que se siguen para realizar las acciones propias de una investigación.

1. Formulación del problema y planificación del estudio.
2. Diseño y validación de un modelo conceptual.
3. Recopilación y organización de los datos.
4. Creación del software mediante el proceso adecuado.
5. Validación del modelo frente al sistema real.
6. Experimentos de simulación.
7. Ejecución del modelo y análisis de los resultados obtenidos.
8. Documentación.

Sistemas de Control

Un sistema de control es un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro.

• Finalidad: Conseguir un dominio sobre las variables de salida.

1. Sistema de control de lazo abierto: Solo actúa el proceso sobre la señal de entrada. Ejemplo: Lavadora.
2. Sistema de control de lazo cerrado: La señal de salida se realimenta a la entrada. Ejemplo: Ascensor.

• De tiempo continuo: Dado por ecuaciones diferenciales.
• De tiempo discreto: Dado por una ecuación de diferencias.
• Eventos discretos: Solo si ocurre algún evento.

El modelo de un sistema de control está dado por:

• Ecuaciones diferenciales, derivadas, integrales, y cualquier relación matemática.
• Diagramas de bloques.
• Diagramas de flujo de análisis.

Etapas del Estudio de Simulación

1. Definición del sistema
2. Generación del modelo
3. Recolección de datos
4. Modelo preliminar
5. Verificación del modelo
6. Validación del modelo
7. Generación
8. Determinación de los escenarios
9. Análisis de sensibilidad
10. Documentación

Etapas del Proyecto de Simulación

1. Formulación del problema
2. Diseño del modelo
3. Recogida de datos
4. Construcción del modelo
5. Verificación y validación
6. Análisis
7. Documentación
8. Implementación