El concepto de modelado y simulación

SISTEMAS, MODELOS Y SIMULACION Homenaje a Carlos Alberto TAPIA quien colaboró en el trabajo

En el mundo actual, tanto en el área de los negocios, como en la industria y el gobierno, los proyectos en gran escala y de gran complejidad son la regla y no la excepción.

Estos proyectos complejos requieren estudios previos a su construcción o modificación, denominados estudios pilotos.

Tales estudios pilotos se realizan utilizando la técnica llamada modelización, es decir, construcción de modelos donde se realiza el estudio con el fin de obtener conclusiones aplicables al sistema real.

Construido el modelo, el proceso de ensayar en él una alternativa se llama simular. El conjunto de alternativas que se definen para su ensayo constituye la estrategia de la simulación.

rodea.

Los objetivos del proyecto definen cuál es el sistema y cuál el medio ambiente que lo

El sistema procura satisfacer las necesidades cambiantes de ese medio ambiente en el que está insertado. Cada nuevo sistema lo modifica y crea en él nuevas necesidades.

El sistema para poder subsistir debe adaptarse a los cambios.

Uno de los objetivos de la simulación es realizar ensayos de cambios en el sistema probándolos en el modelo, con el fin de elegir la mejor alternativa, y así enfrentar mejor a una realidad que varía día a día.

En esta breve introducción se destacan tres conceptos fundamentales, que constituyen el eje de esta publicación y sobre los cuales se da a continuación una primera aproximación.

Son los conceptos de: sistema, modelo y simulación.

Sistema

Pueden darse varias definiciones de sistema:

• "Conjunto de elementos cuya interacción interesa estudiar"

• "Conjunto de elementos que interactúan entre sí, con un fin común, que se aísla del universo para su estudio."

• "Conjunto de partes organizado funcionalmente de manera tal de constituir una unidad

interconectada

• “Conjunto de elementos que interactúan entre ellos” Pierre Delattre 1971."

Existen otras definiciones sobre sistemas más complejas que estas, tales como:1

• “El estudio de las interacciones conduce lógicamente al concepto de organización sistemática.” (KHAILOV)

• "Totalidad arbitraria de variables que el investigador escoge de un gran número de variables que pertenecen al sistema real.” (ASHBY)

• “Complejo de elementos que actúan recíprocamente”ó “la totalidad de elementos en interacción recíproca” (BERTALANFFY). Acentúa la relación, la influencia recíproca de los elementos que forman el sistema. Un único elemento no puede constituir un sistema ni tampoco varios componentes aislados.

• Unidad consistente en partes mutuamente interactuantes” (ACKOFF)

• “la totalidad de objetos junto con su mutua interacción” (HALL y FAGEN)

• La esencia de estas definiciones, concluye KHAILOV, es el acoplamiento entre los componentes, y la organización como sistema resultante de este acoplamiento.

• “Entidad que consiste en dos o más elementos y un conjunto no vacío de relaciones entre los elementos” (Francisco SAGASTI)

• “La palabra sistema se refiere a una colección de procesos o eventos interrelacionados, abarcados por una frontera reconocible” (F. K. BERRIEN).

• “Un sistema puede ser definido como una reunión de componentes dotados de propiedades identificables y entre los cuales se perciben relaciones. El exterior de un sistema es su controno” (Charles A. McCLELLAND)

• SADOWSKIJ nombra tres tipos básicos de sistema:

• de cosas

• de objetos

• de conocimientos

como componentes específicos del concepto de sistema enumera:

• al conjunto de elementos

• a la existencia de relaciones entre ellos

• al carácter de totalidad del conjunto dado

Nota: En todas estas definiciones se observa que para que constituyan un sistema los elementos deben ser varios y deben estar relacionados.

SUBSISTEMA:

Es un conjunto que se aísla dentro del sistema. El sistema puede verse como un subsistema del Universo.

Cada subsistema puede ser tratado dentro del sistema o estudiado en forma aislada.

El comportamiento del sistema total depende de:

1) El comportamiento de cada subsistema.

2) Las relaciones entre los subsistemas.

3) Las relaciones con el mundo exterior, o sea con el medio ambiente que lo circunda.

El sistema en estudio, puede subdividirse en subsistemas interconectados, cada uno de los cuales está compuesto por elementos interconectados entre sí.

1 Ver “La teoría general de Sistemas” de Pedro Voltes Bou, Editorial Hispano Europea

El comportamiento del sistema dependerá del comportamiento de cada subsistema, de sus relaciones y del medio ambiente donde se lo inserta.

Los elementos y las relaciones que los ligan entre sí definen los subsistemas. Los

subsistemas y las relaciones entre sí definen al sistema en estudio.

Las relaciones entre los elementos del sistema constituyen la estructura del sistema. Estas ideas son fundamentales para la resolución de problemas que implican la

construcción de modelos.

Modelo

La simulación de sistemas implica la construcción de modelos. El objetivo es averiguar que pasaría en el sistema si acontecieran determinadas hipótesis.

Desde muy antiguo la humanidad ha intentado adivinar el futuro. Ha querido conocer qué va a pasar cuando suceda un determinado hecho histórico. La simulación ofrece, sobre bases ciertas, esa predicción del futuro, condicionada a supuestos previos.

Para ello se construyen los modelos, normalmente una simplificación de la realidad. Surgen de un análisis de todas las variables intervinientes en el sistema y de las relaciones que se descubren existen entre ellas.

Pará- metros

Entrada ========= Entrada

Correspondencia

Sistema

Correspondencia

==========

Pará- ros

Inferencia

Salida ========== Salida

A medida que avanza el estudio del sistema se incrementa el entendimiento que el

analista tiene del modelo y ayuda a crear modelos más cercanos a la realidad.

En el modelo se estudian los hechos salientes del sistema o proyecto. Se hace una

abstracción de la realidad, representándose el sistema/proyecto, en un modelo.

El modelo que se construye debe tener en cuenta todos los detalles que interesan en el estudio para que realmente represente al sistema real (Modelo válido). Por razones de simplicidad deben eliminarse aquellos detalles que no interesan y que lo complicarían innecesariamente.

Se requiere pues, que el modelo sea una fiel representación del sistema real. No obstante, el modelo no tiene porqué ser una réplica de aquél. Consiste en una descripción del sistema, junto con un conjunto de reglas que lo gobiernan.

La descripción del sistema puede ser abstracta, física o simplemente verbal. Las

reglas definen el aspecto dinámico del modelo. Se utilizan para estudiar el comportamiento del sistema real.

Como ejemplo de modelo físico se pueden citar los túneles de viento donde se ensayan los aviones, los simuladores de vuelo, los canales de experiencia donde se ensayan los barcos, etc.

Como ejemplo de modelo abstracto, se pueden citar los modelos econométricos donde, entre otras cosas, se pueden ensayar las consecuencias de medidas económicas antes de aplicarlas.

Dado un sistema, son muchas las representaciones que se pueden hacer de él. Depende de las facetas del sistema que interesan en el estudio, de la herramienta que se utiliza en el mismo e incluso de la modalidad personal del que lo construye.

En los modelos deben estar identificadas perfectamente las entidades intervinientes y sus atributos. Las mismas pueden ser permanentes (Ej.: empleados atendiendo) o transitorias (Ej.: clientes)

Las acciones provocan cambios de estado, es decir, se modifican los atributos de las entidades; se producen los eventos.

C. WEST CHURCHMAN en su obra “The Systems Approach” nos resalta que “Todo diseño de sistema se orienta hacia el futuro, especialmente hacia un futuro cercano. Los diseños y modelos que habitualmente se consideran versan sobre la etapa siguiente a la actual.”

Por otro lado existe un Axioma: “el futuro es menos cierto que el presente”

También nos hace una aguda observación: “el pasado es tan difícil de conocer con certeza como el futuro, cosa digna de reflexión

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