Simulación de Sistemas: Conceptos Clave, Ventajas y Aplicaciones Prácticas

Simulación de Sistemas

La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y realizar experimentos con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias (dentro de los límites impuestos por un criterio o un conjunto de ellos) para su funcionamiento.

Los términos modelo y sistema son elementos clave para la definición de la simulación. Un modelo es la representación de un grupo de objetos o ideas. Un sistema es un conjunto de elementos interrelacionados que permiten lograr un determinado objetivo.

Ventajas de la Simulación

• Permite probar nuevos diseños sin la necesidad de invertir recursos reales.
• Puede ser utilizada para explorar nuevas políticas, procesos operativos, estructuras organizativas, etc., sin interrumpir las operaciones en curso.
• Permite identificar cuellos de botella en el flujo de información, materiales y productos, y probar opciones para incrementar las tasas de flujo.
• Permite probar hipótesis sobre cómo o por qué un fenómeno ocurre en el sistema.
• Permite controlar el tiempo: es posible predecir el comportamiento del sistema durante meses o incluso años en cuestión de segundos.
• Permite experimentar con situaciones nuevas y desconocidas, respondiendo a preguntas del tipo '¿qué pasaría si...?'.

Desventajas de la Simulación

• Requiere entrenamiento especializado y un alto nivel de habilidades y conocimientos por parte de quienes la practican.
• No puede compensar la información inadecuada o una gestión deficiente de las decisiones.
• Los modelos de simulación son modelos de entrada-salida (input-output). Permiten ejecutar el programa, pero no resuelven problemas por sí mismos. La simulación no genera una solución óptima; solo sirve como herramienta para analizar el comportamiento del sistema bajo condiciones específicas.

Tipos de Simulación

Simulación Analógica

Son modelos que se crean por analogía física entre dos procesos. Por ejemplo, un modelo de corrientes de agua en un transistor con compuertas de agua, donde una pequeña compuerta afecta a las otras. Representa un proceso continuo (modelo continuo amortiguado) y se utiliza para resolver numéricamente las ecuaciones diferenciales que explican un proceso cuyo estado cambia continuamente en el tiempo.

Simulación Digital

Este tipo de simulación se realiza necesariamente mediante el uso de computadoras digitales.

Simulación Digital de Procesos Continuos

Se utiliza una computadora para resolver numéricamente las ecuaciones diferenciales que gobiernan el comportamiento de un proceso cuyo estado cambia continuamente en el tiempo.

Simulación Digital de Procesos Discretos

Se utiliza una computadora digital para modelar un sistema cuyo estado cambia en intervalos discretos de tiempo (a diferencia de la simulación continua, donde los cambios son graduales, aquí son abruptos).

Aplicación: Simulación Digital de Procesos Discretos en Maquinaria y Confiabilidad

Este tipo de simulación puede modelar de diversas maneras las fallas de maquinaria y la confiabilidad de equipos. Mediante un modelo concreto, es posible determinar errores en las máquinas, su tiempo de vida útil, el número de reparaciones necesarias, entre otros datos. Esta información es de gran importancia en plantas y fábricas donde se utilizan máquinas para la producción. Otra aplicación es la planificación basada en los datos obtenidos, con el fin de asegurar que la producción de la empresa no falle y, en caso de interrupción, que esta sea por el menor tiempo posible. Estos modelos se construyen determinando los tiempos de falla, los tiempos de reparación y otros datos necesarios, mediante el uso de números aleatorios dentro de distribuciones estadísticas para obtener la información buscada y, de esta manera, relacionarla para lograr modelar la situación deseada.