¿Qué es la simulación?

INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN

1. ¿Qué es la simulación?

La simulación es la imitación de un sistema dinámico usando un modelo computacional para evaluar y mejor el desempeño del sistema.

En la práctica, la simulación se realiza usando paquetes de simulación como el ProModel que tiene modelos de constructos especialmente diseñados para capturar el comportamiento dinámico de los sistemas. Los programas de simulación modernos proveen una animación realista y gráfica del sistema que está siendo modelado. Durante la simulación el usuario puede ajustar interactivamente la velocidad de animación al igual que cambiar los valores de los parámetros del modelo para hacer un análisis “que pasa si”.

1. ¿Por qué simular?

Más que dejar las decisiones al azar, la simulación provee una forma para validar si las decisiones deben hacerse. La simulación evita gastos, tiempos perdidos y romper las técnicas tradicionales de prueba y error.

Se debe usar una computadora para modelar un sistema antes de construirlo o para probar las políticas operativas antes de que sean implantados, ya que muchos de los escollos que regularmente se encuentran en el arranque de un nuevo sistema o en la modificación de un sistema existente pueden ser evitados.

Las características de la simulación que hace que sea una herramienta poderosa en la planeación y la toma de decisiones se pueden resumir en:

• Registra las interdependencias del sistema.
• Considera la variabilidad del sistema.
• Es suficientemente versátil para modelar cualquier sistema.
• Muestra el comportamiento de acuerdo al tiempo.
• Es de menos costo, menos consumo de tiempo y evita tener que experimentar directamente en el sistema actual.
• Visualmente recurre y se ajusta a los intereses de la gente.
• Provee resultados que son fácilmente entendibles y comunicables.
• Corre en tiempo comprimido, reducido, real o al igual en demoras.
• Fuerza la atención del detalle en un diseño.

Debido a que la simulación considera las interdependencias y la variación, provee un acercamiento en la dinámica compleja de un sistema que no puede ser obtenido usando otras técnicas de análisis. La simulación da a los sistemas planeados libertad ilimitada para probar diversas ideas para mejorar, libres de riesgo. Además, los resultados se presentan visualmente con estadísticas cuantitativas que reportan todas las medidas de interés.

La simulación puede trabajar con información inexacta, pero no con información incompleta. La simulación promueve un actitud de probar y ver que estimula la innovación y anima el pensamiento de ver lo externo.

1. ¿Cómo funciona la simulación?

La simulación es casi siempre desarrollada como parte de un proceso largo del diseño del sistema o mejoramiento del proceso. Se generan alternativas de solución y se evalúan, y la mejor solución se selecciona e implanta. La simulación se da en la fase de evaluación. Primero, un modelo se desarrolla para una alternativa de solución. Cuando el modelo se corre, esto se opera en el tiempo de interés. Al final de la corrida se desarrollan estadísticas y un reporte. Usualmente se hacen varias réplicas de la simulación.

El procedimiento para realizar la simulación sigue el método científico de (1) formular una hipótesis, (2) establecer un experimento, (3) probar la hipótesis por medio del experimento y (4) diagramar las conclusiones de la validez de la hipótesis. En la simulación, formulamos una hipótesis de cuál diseño o políticas operativas trabajan mejor. Luego establecemos un experimento en la forma de un modelo de simulación para probar la hipótesis. Con el modelo, realizamos múltiples repeticiones del experimento o simulación. Finalmente, analizamos los resultados de la simulación y diagramamos las conclusiones acerca de nuestras hipótesis. Si nuestras hipótesis fueran correctas, seguimos adelante en tomar la decisión o realizar los cambios operacionales (asumiendo tiempo y otras restricciones de la implantación que deben ser satisfechos). (ver Figura 1.3).

Figura 1.3 El proceso de la simulación de la experimentación

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Pero debemos ser obvios en que la simulación por si misma no es una herramienta de solución sino una herramienta de evaluación. Se describe como un sistema definido que se comportará; no prescribe cómo debería ser diseñado. La simulación no compensa la ignorancia de cómo se supone que se deberá comportar el sistema. Ni excusa de los cuidados y la responsabilidad de manipular los datos y de interpretar los resultados. Más que ser un sustituto del pensamiento, la simulación se ve como una extensión de la mente que capacita para entender la dinámica compleja de los sistemas.

¿Dónde se usa la simulación?

Para muchas compañías, la simulación es una práctica estándar cuando se planea una nueva planta o cuando se evalúa un cambio en el proceso.

La popularidad de la simulación por computadoras se atribuye a:

• Incremento de la conciencia y entendimiento de la tecnología de la simulación.
• Incremento de la disponibilidad, capacidad y el fácil uso de los programas de simulación.
• Incremento de la memoria y la velocidad de procesamiento de las computadoras.
• Decremento de los precios de hardware y software de la computadora.

La disponibilidad del fácil uso de los programas de simulación y el poder de las computadoras personales no sólo han hecho a la simulación más accesible, sino también más interesante para los planeadores y directores que tienden a evitar cualquier clase de solución que sea muy complicada. Una herramienta de solución no es de mucho uso si es más complicada que el problema que está intentando resolver.

El uso primario de la simulación se da en el área de manufactura. Los sistemas de manufactura, los cuáles incluyen sistemas de almacenaje y distribución, tienden a definir claramente las relaciones y formalizar los procedimientos que son utilizados en la simulación. También existen sistemas que muestran el beneficio tales como una herramienta de análisis dado las inversiones de capital que son tan altos y cambian o se caen. Recientes tendencias para estandarizar y sistematizar otros procesos de negocios tales como el proceso de pedidos, facturación, y apoyo al cliente son bien utilizadas por la simulación.

Mientras el uso primario de la simulación en el apoyo de la toma de decisiones, esto es porque no hay medios que limitan las aplicaciones que requieren una decisión. Los programas de simulación modernos incorporan animación visual que estimula e interés en el modelo y la comunicación efectiva de los sistemas complejos dinámicos.

En una escala más pequeña, la simulación se usa para proveer interactividad, entrenamiento basado en la computadora en la que un manejo del entrenamiento se da por la oportunidad de practicar las habilidades de toma de decisiones para interactuar con el modelo durante la simulación. También se usa en aplicaciones de control en tiempo real donde el modelo interactúa con el sistema real para monitorear el progreso y proveer un control completo.

Dado que el uso primario de la simulación es en el apoyo a la toma de decisiones, nos enfocaremos en el uso de la simulación para hacer el diseño del sistema y las decisiones operacionales. Como una herramienta para el apoyo a la toma de decisiones, la simulación se usa para ayudar a planear y hacer mejoras en muchas áreas de las industrias de manufactura y de servicios. Las aplicaciones típicas incluyen:

• Planeación de flujos de trabajo.
• Planeación de la capacidad.
• Reducción del ciclo de tiempo.
• Planeación de personal y recursos.
• Priorización del trabajo.
• Análisis del cuello de botella.
• Mejora de la calidad.
• Reducción de costos.
• Reducción de inventarios.
• Análisis de los medios.
• Mejora de la productividad.
• Análisis de distribución.
• Optimización del tamaño de carga.
• Cálculo de la producción.
• Cálculo de recursos.
• Cálculo del mantenimiento.
• Diseño del sistema de control.

¿Cuándo se usa la simulación?

No todos los problemas del sistema que podrían ser resueltos con la ayuda de la simulación deben ser resueltos usando la simulación. Es importante que se seleccione la herramienta correcta para la tarea. Para algunos problemas, la simulación puede ser un exceso de potencia, como usar un arma para matar una mosca.

La simulación tiene ciertas limitaciones las cuales uno debería considerar antes de tomar una decisión que se aplique en una situación dada. Como una guía general, la simulación es apropiada si los siguientes criterios son ciertos:

• Una decisión operacional (lógica o cuantitativa).
• El proceso analizado está bien definido y es repetitivo.
• Las actividades y eventos muestran alguna interdependencia y variabilidad.
• El impacto del costo de la decisión es más grande que el costo de hacer la simulación.
• El costo de experimentar en el sistema actual es más grande que el costo de hacer la simulación.

• Las decisiones deben ser de naturaleza operacional. No es tan útil para resolver problemas cualitativos tales como los involucrados con temas técnicos o sociológicos. Los temas cualitativos son mejor cubiertos usando otras técnicas de ingeniería o técnicas de la ciencia del comportamiento.
• Procesos bien definidos y repetitivos. Si el proceso no sigue una secuencia lógica y añade reglas definidas, se puede dificultar el modelo. La simulación solo aplica si puedes describir cómo opera el proceso. Esto no significa que no pueda haber incertidumbre en el sistema. El comportamiento aleatorio se puede describir usando expresiones y distribuciones de probabilidad.
• El sistema debe mostrar alguna interdependencia y variabilidad. El número de actividades no hacen que un sistema sea difícil de analizar, lo hacen el número de interdependencias, actividades aleatorias. Algunas interdependencias simples son fáciles de resolver si no existe variabilidad en las actividades.
• El impacto del costo de la decisión es más grande que el costo de hacer la simulación. Algunas veces el impacto de la decisión en sí es tan insignificante que no garantiza el tiempo y esfuerzo para conducir una simulación.
• El costo de experimentar en el sistema actual es más grande que el costo de hacer la simulación. Mientras la simulación evita la demora y los costos asociados con experimentar en el sistema real, en algunas situaciones puede ser más fácil y más económico experimentar en los sistemas reales antes que hacer una simulación.

¿Cuáles son las características para usar la simulación?

Se requiere algo de entrenamiento para usar la simulación, pero eso no significa que solo los estadísticos y especialistas en investigación de operaciones aprendan a usarla. Las herramientas de apoyo a la toma de decisiones son siempre más efectivas cuando involucran al que toma la decisión, especialmente cuando este está familiarizado con el diseño y la operación del sistema. El dueño del proceso o director está usualmente familiarizado con la idiosincrasia del sistema y está en la mejor posición para saber qué elementos incluir en el modelo y ser capaces de recomendar alternativas de solución.

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