SISTEMAS DE SIMULACIÓN

CAPITULO 1-SISTEMAS DE SIMULACIÓN

INTRODUCCIÓN

Definición:

La práctica de los modelos construidos para representar sistemas del mundo real existente y sistemas futuros hipotéticos y que experimentan con sus modelos para explicar el comportamiento del sistema, mejoran la ejecución o el diseño de nuevos sistemas con un desempeño deseable conveniente.

1.2 APLICACIONES DE LA SIMULACIÓN.

Comunicación: redes de área local y extendida, sistemas telefónicos nacionales y en sistemas de comunicación satelital internacional, redes de cable de televisión, sistema de teléfonos celulares, etc.

Educación: los sistemas diseñados para escuelas, colegios y universidades pueden ser representados por la simulación.

Entretenimiento: están siendo utilizados en el diseño de estructuras y operaciones de varios componentes de parques de diversión, estudios de protección y sistemas de teatro móviles.

Servicios financieros: como en bancos, seguridad y compañía de seguro. Por ejemplo: análisis de transacciones, diseño de sistemas de trabajo, materiales y planeamiento administrativo, etc.

Servicio de comida: inventario de materiales y planeamiento de consecución, planeamiento de la distribución, selección de sitios, etc.

Salud: camas, áreas de esperas, salas de operación en donde por simulación puede determinarse los cambios de las colas para enfermeras y médicos.

Servicio hospitalario y hotel: capacidad de suits, sitios, cambios en la administración de inventarios de recursos, reservas, sistemas de registro.

Transporte: incluye distintos tipos de vehículos, pasajeros, rutas de transporte.

Tiempo y medio ambiente: predicción del tiempo local y global, control de la polución, efecto invernadero, etc.

Sistemas de producción y fabricación:

*cosecha y extracción de recursos naturales: en el planeamiento de actividades relativas y la creación de políticas para obtención conveniente de los recursos caros, tales como tractores, embarcadores, elevadores, etc.

*cultivo animal y de plantas: la proyección y el planeamiento de: tierra, fertilizantes, comida del animal, medicamentos, etc.

*Generación potente: diseño de sistemas de control, de distribución, sistemas confiables y seguros, etc.

*fabricación: capacidad de producción, planeamiento de la producción, selección de equipos, diseño de políticas de mantenimiento, etc.

Potencial futuro de la simulación:

Se espera que el uso de la simulación crezca rápidamente en un futuro cercano, esto se debe a los siguientes factores:

*El grado de complejidad de los sistemas existentes, estudiados por los analistas y diseñadores de hoy que prohíben el uso de herramientas matemáticas (clásicas y modernas) en la mayoría de los estudios.

*El crecimiento de las capacidades de los sistemas de hardware.

*La evolución de los software de simulación existentes.

*El conocimiento incrementado de la potencia de la simulación por administradores de varios proyectos y organizaciones, que utilizan la simulación en varias actividades de toma de decisiones.

*La incorporación en varios curriculums de colegios y universidades.

CAPÍTULO 2-MODELOS Y SISTEMAS

2.2 LOS SISTEMAS

Ha habido muchas definiciones técnicas del término sistema. Para todo propósito práctico, un sistema puede ser visto como una parte de la realidad.

Los sistemas están compuestos por componentes que interactúan unos con otros. La naturaleza de las interacciones, en estos sistemas naturales, son determinadas por las leyes físicas que gobiernan su funcionamiento. En el caso de los sistemas hechos por el hombre, la naturaleza de las interacciones están determinadas por las leyes físicas de la naturaleza como por los planes de control hechos por el hombre basados en las reglas definidas por este. Además los componentes pueden interactuar unos con otros directamente o indirectamente.

Todos los sistemas pueden ser considerados componentes (subsistemas) de otros sistemas de mayor nivel. Por lo tanto el funcionamiento de un sistema está afectado por las influencias de otros sistemas. Estas influencias son llamadas entradas del sistema, que pueden ser en forma de: valores fijos, información tabulada o relación funcional.

2.2.1 Clasificación de los sistemas

Los parámetros y las variables caracterizan los sistemas.

Parámetro: es una medida independiente que configura las condiciones de entrada y la estructura del sistema.

Variable: es una medida que depende de otros parámetros y variables.

Estado: son los valores establecidos para algunas variables prescriptas en un sistema para cualquier punto en el tiempo.

Los sistemas pueden ser clasificados en:

*Estático: es aquel cuyo estado no cambia a través del tiempo. Por ej: una estructura construida.

*Dinámico: es aquel cuyo estado cambia a través del tiempo. Por ej: un péndulo oscilando, una computadora con transacciones de datos.

De acuerdo como sus variables cambian en el tiempo:

*Continuo: es aquel cuyas variables cambian continuamente en el tiempo. Por ej: un lago ya que el nivel del agua cambia continuamente a través del tiempo.

*Discreto: es aquel cuyas variables cambian en forma discontinua. Por ej: la atención al cliente en un banco si el número de clientes representa el estado del sistema y además cambia en cantidades discretas.

*Combinado: es aquel donde algunas variables cambian continuamente y otras discretamente. Por ej: el sistema de una represa, el flujo total de salida de agua cambia normalmente en forma continua en el tiempo. El valor de la tasa de flujo de salida depende de la presión del agua, que cambia de nivel desde el lago hacia la represa. Si algunas de las salidas de la represa es abierta o cerrada instantáneamente, los cambios discretos serán impuestos en la tasa total del flujo de salida del agua.

La clasificación de un sistemas depende del estudio que se está realizando.

2.2.2 Conceptos de los sistemas dinámicos comunes

Todos los sistemas dinámicos continuos, discretos o combinados siguen un comportamiento común. En estos sistemas, siempre hay movimiento de algunos materiales físicos (puede incluir energía o medios de información ), los cuales pueden transformarse durante su recorrido.

En los sistemas continuos son llamados flujo y en los sistemas discretos, movimiento.

El flujo o movimiento del material físico ocurre a través de los canales físicos que pueden imponer restricciones en el tipo de flujo o movimiento.

Usualmente el material físico es acumulado en ciertas partes del sistema. La cantidad acumulada puede ser reducida a través del tipo del flujo de salida En los sistemas discretos es llamada cola mientras que en los sistemas continuos se lo llama nivel.

Los niveles o colas siempre se disocian en tipos, no hay dos tipos de flujos diferente si no tienen puntos acumulación diferente. La excepción es cuando un flujo es dividido en varios flujos, los cuales pueden ser diferentes entre sí desde el flujo original.

Además de los límites de la capacidad del canal, el límite en el nivel máximo posible de los puntos de acumulación coloca una limitación natural en el tipo de flujo de salida posible del material.

Las capacidades de los canales y de los puntos de acumulación usualmente se incluyen en el grupo de parámetros del sistema (en determinadas situaciones pueden ser variables). Las cantidades de un nivel y un tipo pueden ser consideradas como variables dependientes del sistema que pueden asumir valores diferentes en diferentes puntos de tiempo.

Por ejemplo: el agua en el sistema ecológico constantemente fluye a través de canales (ríos y cursos fluviales subterráneos) y se acumula en lagos, mares, océanos y reservas subterráneas. El agua puede fluir de estas reservas, a otras en forma de agua y a través de otros ríos y canales subterráneos. Influenciada por el calor del sol y del centro de la tierra se transforma en vapor de agua que se acumula en las nubes. El límite del tipo de fluido y del nivel de acumulación de vapor de agua está establecido por ciertos factores tales como la humedad de la atmósfera, la temperatura y la presión (Note que la capacidad del canal y de los puntos de acumulación pueden ser del tipo de variables dependientes mejor dicho, parámetros fijados). Otro ejemplo es considerar el movimiento de las partes en el piso de una fábrica. Las partes llegan a una determinada estación. Estas pueden estar acumuladas en un área de almacenamiento temporario antes de ser procesada. La velocidad de procesamiento, la posibilidad del análisis de la máquina, la posible indisponibilidad de ciertas herramientas o operadores en la estación establecen una limitación en el tipo de salida de las partes. Las partes saliendo son transformadas a partes procesadas, y estas pueden continuar a otra estación para ser otra vez procesadas y ensambladas resultando una nueva transformación.

La figura 2.5 representa una estructura típica de flujo/acumulación. Los elementos rectangulares en esta figura representan los puntos de acumulación, y las ramificaciones conectando los puntos de acumulación representan los canales. Como se muestra en la figura , la mercadería

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