CENTRO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MARTINEZ DE LA TORRE
LICENCIATURA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES EN ADMINISTRACION
Simulación
Sexto Cuatrimestre
Presentación
Metodología de Trabajo
Este curso se desarrollará a través de una
metodología dinámica donde se estimulará la participación
tanto individual como por equipo.
Recursos Didácticos
Bibliografía propuesta
Material impreso
Pintarrón
Computadora
Presentación
Evaluación
Asistencia
Exámenes
Proyecto
10 %
50 %
40 %
Exámenes
1 er Parcial
2 do Parcial
Exam. Ord.
23/ 05 /09
18/ 07 /09
25/ 07 /09
Objetivo General
Al término del Curso, el alumno: Aplicará modelos de
simulación utilizando procesadores electrónicos.
Identificar la importancia de los simuladores
dentro de la administración y la producción de las
empresas.
ISC Abel Bautista García
Contenido Programático
Unidad I Fundamentos del Modelado
Unidad II Investigación de sistemas
Unidad III Translación de modelos
Unidad IV Diseño de experimentos de simulación por computadora
Unidad V Planeación Táctica
Unidad VI Validación y Análisis
Unidad VII Aspectos Administrativos
Unidad I Fundamentos del Modelado
La idea que tenemos sobre la palabra simular es
tratar de aparentar ser o representar algo que no es; en realidad
cuando hablamos de simulación, estamos implicando que existe
una realidad de la cual obtenemos un modelo para simular su
comportamiento.
¿Entonces, qué cosa modelamos y simulamos? La realidad,
porciones de la realidad a las que llamaremos sistemas.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Sistema: Grupo o conjunto de objetos unidos
por alguna forma de interacción o interdependencia.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Cuando decimos que vamos a estudiar un sistema
tenemos que definirlo, como el sistema es un trozo de realidad debemos
definir las fronteras del sistema. ¿Cómo se llama todo lo que está fuera
de la frontera del sistema? Se llama Medio Ambiente. Surge así una
primera forma de clasificar a los sistemas:
En relación con su interacción con el medio ambiente.
• Abierto
• Cerrado
Simulación de Sistemas
Unidad I Fundamentos del Modelado
Clasificación los sistemas es por la forma en que
cambia.
• Continuos
• Discretos
Simulación de Sistemas
Unidad I Fundamentos del Modelado
Otra forma de clasificar a los sistemas es por la
existencia o no de cambios azarosos o aleatorios dentro de los mismos:
• Determinísticos
• Estocásticos
Unidad I Fundamentos del Modelado
Otro modo de clasificar a los sistemas es por su
estabilidad:
• Estables
• Inestable
• De estabilidad crítica
Unidad I Fundamentos del Modelado
Modelos: Representación de un conjunto de objetos o
ideas de forma diferente a la de la entidad misma.
El modelo es una "imitación" del sistema original,
como para poder imitar a algo o a alguien es necesario conocerlo bien,
será necesario reunir información precisa respecto del sistema original
si queremos que el modelo sea bueno.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Simulación: Es el proceso de diseñar un modelo de
un sistema real y realizar experimentos con él para entender el
comportamiento del sistema y/o evaluar estrategias para la operación
del mismo. Por sistema real entendemos existente o capaz de existir.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Clasificación de los modelos
Según el punto de vista que se tome surgen diferentes
clasificaciones:
• Estático
Ejemplo: Maquetas. Plano. El cambio de lugar de la pared
refleja un nuevo
• Dinámico
Ejemplo: túneles de viento.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Otra clasificación:
• Determinístico
Ejemplo: Un modelo que represente el cambio de temperatura del
agua.
• Estocástico
Por ejemplo: Un modelo para estudiar los problemas de seguridad de
una planta industrial (las reacciones de los operarios frente a la misma
situación son impredecibles por más entrenados que estén)
Simulación de Sistemas
Unidad I Fundamentos del Modelado
Otra clasificación:
Continuo: por ejemplo la descripción de la trayectoria de un avión en el
espacio; pero se debe visualizar a aquellos modelos en donde las
propiedades que describen su comportamiento cambian continuamente
respecto al tiempo. No es una cuestión de magnitud del cambio sino de
analizar si el cambio se produce en un instante de tiempo o a lo largo de
todo el tiempo de estudio.
Discreto: Ejemplo: Representación de un sistema electrónico digital, la
entrada de personas a un negocio.
Simulación de Sistemas
Unidad I Fundamentos del Modelado
Otra clasificación:
•Físico o Icónico: Ejemplos: Maquetas, planta piloto, avión en túnel de
viento.
• Analógicos: Un ejemplo sencillo es unarepresentación gráfica
• Matemáticos:
•Analíticos
•Numéricos (computadoras)
Unidad I Fundamentos del Modelado
Función del modelo
•
•
•
•
•
Ayuda a pensar
Ayuda a comunicarse
Entrenamiento e instrucción (simuladores de vuelo, etc.)
Predicción (Planillas del tipo ¿Qué pasaría si...?)
Experimentación (Tanque - Sistema Eléctrico)
Unidad I Fundamentos del Modelado
Al definir simulación se dijo que realizábamos un
modelo y experimentábamos con él, otro camino suele ser experimentar
directamente sobre el sistema real que sería lo ideal pero que tiene
varias desventajas serias:
• Interrupción de las operaciones
• La gente suele modificar su conducta si se la observa.
• Dificultad para mantener las condiciones de operación (repetitividad)
• Gran insumo de tiempo y dinero para tomar muestras de igual tamaño
• Algunos tipos de alternativas no pueden explorarse (Por ejemplo: ¿En
qué condiciones explota una planta industrial?)
Unidad I Fundamentos del Modelado
Desventajas de la simulación
• Si el sistema es muy complejo desarrollar un buen modelo es caro,
lleva tiempo y requiere capacidad.
• Imprecisión: El modelo usado puede serlo y no notarse; las
mediciones sobre las que se basa pueden estar mal hechas o pueden
ser válidas sólo para un rango estrecho de valores. En muchos casos
esta imprecisión no puede medirse. Hay algunos métodos que permiten
reducir este problema.
Unidad I Fundamentos del Modelado
ESTRUCTURA DE LOS MODELOS DE SIMULACIÓN
Existen dos puntos de vista diferentes para estructurar
modelos para simulación, una es más sencilla de aplicar a sistemas
continuos y la otra es más sencilla de aplicar a sistemas discretos. De
cualquier modo, ambos tipos de estructuras son aplicables a ambos
tipos de sistemas. Con la primera se obtienen modelos determinísticos y
con la segunda modelos discretos o estocásticos.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Metodología aplicable más fácilmente a sistemas continuos:
La estructura del modelo está compuesta por:
• Componentes: Partes constituyentes del sistema. También llamados
elementos o subsistemas.
• Variables: Asociadas al concepto matemático de variable.
•Exógenas, de entrada o independientes: son las que
afectan al sistema, pero éste no puede modificarlas.
Pueden modificarse arbitrariamente desde el medio
ambiente.
• Endógenas o Dependientes: Son variables del
sistema que se modifican de acuerdo a relaciones, no
pueden ser modificadas arbitrariamente.
Unidad I Fundamentos del Modelado
• De estado: Es el conjunto mínimo de variables
dependientes que permiten describir el sistema en t + Dt;
si se conocen sus valores más los valores de las
independientes en t.
• De salida: Es el conjunto mínimo de variables de estado
que permiten evaluar los objetivos del modelo.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Ejemplo.Metodología aplicable más fácilmente a sistemas continuos
Supongamos un recipiente cerrado con agua que se
está calentando, se desea obtener un modelo que permita representar a
qué temperatura comienza a hervir.
Sistema: recipiente cerrado con agua
Medio ambiente: Aire, Fuego
Variables independientes: el calor del fuego, la
temperatura del aire; la presión atmosférica, etc.
Variables dependientes: Masa de agua líquida,
volumen del agua líquida, densidad del agua
líquida, temperatura del agua , cantidad de agua
total, presión de vapor, masa de vapor, volumen
de vapor, densidad de vapor.
Variables de estado: Temperatura, presión.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Recordando que densidad = masa / volumen,
entonces para describir el sistema basta con dar la masa y el volumen,
o la densidad y la masa, o la densidad y el volumen, no las tres.
También es cierto que en cada instante la cantidad de agua total será
igual a la cantidad de agua como vapor más la cantidad de agua como
líquido, esto es, van dos de las tres variables. No todas las variables
dependientes son necesarias para describir el sistema.
Si el objetivo de estudiar el sistema era saber a qué
temperatura comienza a hervir, entonces la temperatura será
necesariamente la variable de estado que elijo como variable de
salida. También podría querer saber a qué presión ocurre este
fenómeno por lo tanto agregaré la presión de vapor como variable de
salida .
Unidad I Fundamentos del Modelado
• Parámetros: Están asociados al concepto de constante matemática, por lo
tanto no cambian su valor en una corrida de simulación, pero pueden ser
modificados por el operador de una corrida a otra ( ejemplo: cambiar la cantidad
inicial de agua en el recipiente u otro recipiente, etc.).
• Relaciones funcionales: Muestran el comportamiento de variables y
parámetros dentro de un componente o entre componentes.
Restricciones: Son las limitaciones
Naturales: Son las que físicamente no pueden violarse, (ejemplo:
si la olla está herméticamente cerrada, en ningún momento puede
variar la cantidad de agua total)
Autoimpuestas: limitaciones que se imponen para acotar el
estudio, por ejemplo la temperatura inicial será siempre de 30°C.
Incluye las hipótesis.
• Funciones Objetivo: Objetivos y metas del modelo y cómo se evaluarán:
Implica definir para qué se modela y simula, y cómo se evaluarán los factores
que intervendrán en la experiencia. Por ejemplo: Se desea conocer la
temperatura máxima solamente, o la evolución de la temperatura, o además en
que tiempo se alcanza esa temperatura.
La evaluación en la simulación se hará por integración, por comparación entre
dos valores sucesivos, etc.
Unidad I Fundamentos del Modelado
Actividad
1.- Describir los siguientes Simuladores
a) Sistema
b) Variables
a).- ttp://www.fisicarecreativa.com/applets/react_time/reactionTime.html
b).- http://space.jpl.nasa.gov/
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