SIMULACION: TECNOLOGIA QUE IMITA LA REALIDAD

SIMULACION: TECNOLOGIA QUE IMITA LA REALIDAD.

DAYANA MARCELA SILVERA ALMEIDA

da_ya_marcela@hotmail.com  

Los nuevos cambios tecnológicos, traen consigo necesidades  y han influenciado profundamente en la vida de los seres humanos, por lo cual, las personas se ven obligadas a refinar conocimientos para desarrollar destrezas en cada uno de los equipos y programas que hoy en día existen, como señala O. Iglesias [1]: “el desarrollo de nuevos equipos eficientes se basó en la investigación tecnológica basada fundamentalmente en el desarrollo de ecuaciones empíricas con un amplio uso de teorías de modelos”, los cuales, son utilizados como guías y complementos para facilitar la realización de las actividades diarias.

La simulación de procesos no es la excepción, en [2], [3], se interpreta que la simulación, es la herramienta que permite analizar, evaluar, diseñar, un sistema a través de modelos que representan la realidad. El término sistemas, hace referencia a una colección, conjunto de entidades, ya sean seres o máquinas que interactúan y se relacionan entre sí con una finalidad lógica, un ejemplo de esto es un banco, puesto que lo componen cajeros (cajas de seguridad, comerciales), productos (seguros, fondos, planes). Shannon [4] señala: “Conjunto de objetos o ideas que están interrelacionadas entre sí como una unidad para la consecución en un fin.”  

De acuerdo a su naturaleza [5], un sistema puede ser:

• Determinístico: es cuando el sistema no contiene ningún elemento aleatorio.
• Estocástico: en este caso algún elemento del sistema tiene una conducta aleatoria.
• Continuo: Se tiene un sistema continuo cuando las relaciones funcionales entre las variables del sistema sólo permiten que el estado evolucione en el tiempo en forma continua (basta que una variable evolucione continuamente). 
• Discreto: Se tiene un sistema discreto cuando las relaciones funcionales del sistema sólo permiten que el estado varíe en un conjunto finito (contable) de puntos temporales. Las causas instantáneas de los cambios de estados se denominan eventos.

Es necesario tener en cuenta el concepto de modelo, puesto que también guarda relación con el proceso de simulación, para ello en [6]  lo explican de la siguiente manera:

1. “Un modelo es simplemente una representación de la esencia de un sistema”.
2. “Es una representación simplificada de la realidad en la que aparecen algunas de sus propiedades”.
3. “Un modelo es un objeto, concepto o conjunto de relaciones que se utilizan para representar y estudiar de forma simple y comprensible una porción de la realidad.”

Los modelos de simulación [4] sirven como una ayuda para el entendimiento y pensamiento, pues ya que, ayudan a organizar y clasificar conceptos confusos e[pic 1]

inconsistentes y obligan a pensar sobre qué pasos son necesarios y su secuencia. También funcionan como una ayuda para la comunicación, ya que los modelos bien elaborados ayudan a que la estructura general sea más comprensible y revele relaciones de causa y efecto muy importantes. Tiene  que ver con el entrenamiento e instrucción; a menudo los modelos son ideales para entrenar a una persona para que afronte varias eventualidades antes de que ocurran. Se usa como una herramienta de predicción, y por ultimo ofrece una ayuda para la experimentación, que consiste en la variación de ciertos parámetros del mismo, mientras otros se mantienen constantes y observan los resultados.

Debido a que el modelo representa la realidad con muy poca información, en el caso de que se presente cualquier error propio al proceso, este puede ser reducido mas no eliminado y por ende conduce a una mayor precisión y mejor selección de los componentes (implica menor complejidad en el modelo)  o a una mayor cantidad de componentes (implica mayor complejidad en el modelo).

Los modelos utilizados para la realización de los experimentos de simulación no son usados para predecir el comportamiento de sistemas reales, sino que son empleados para otro tipo de tareas ya sean, diagnosis, control basado en modelos, optimización, enseñanza. Es entonces que:

 …Uno de los propósitos de los modelos de simulación de procesos, es la de identificar sus posibles mejoras. El objetivo del análisis de procesos es primeramente el de mejorar la comprensión (entendimiento) de los procesos especialmente su estructura y comportamiento dinámico, un segundo objetivo es el de identificar opciones de mejoras de los procesos. Para ambos objetivos, la simulación sirve como un método apropiado, porque nos permite experimentar con modelos de procesos en vez de procesos del mundo real. [7]

Es mucha la influencia que tiene la simulación en diferentes aplicaciones cotidianas, que parece no tener fin. Se simulan comportamientos en sucursales bancarias, evolución del universo, plantas productivas, e incluso en el vuelo de un avión; en este último, aunque se pueden usar las leyes de la física, su análisis sería muy complejo y si se construyen aviones, solo para realizar pruebas, resultaría mucho más costoso y peligroso. Por lo tanto, la herramienta viable para experimentar es la simulación de vuelos, lo que implicaría imitar el desempeño del avión en un medio controlado, seguro y muy parecido a la realidad.  Por consiguiente,

…El uso de simuladores réplica en el tiempo real para el entrenamiento de operadores centrales de potencia, sigue siendo la mejor forma de capacitar al personal de operación. La principal característica de un simulador, es que cualquier maniobra que el operador pueda realizar en la planta real, debe ser reproducible en el simulador, esto incluye operación de estado estacionario (no varía con el tiempo) y estado transitorios (si varía con el tiempo). [8]

En la antigüedad, para resolver problemas relacionados a reacciones nucleares (bombas atómicas), la solución experimental junto con el análisis matemático resultaron ser de elevados precios y complicados, por esta razón, con la implementación de tecnologías, surgieron novedosas aplicaciones y con ellas los nuevos indicios de la utilización de técnicas de simulación. Hoy por hoy la difusión del término y sus aplicaciones se ha extendido, permitiendo desarrollar proyectos más completos y facilitando así decisiones operativas. [pic 2]

…Durante la Guerra Fría se intensificó el uso de la simulación para resolver problemas de interés militar; trayectorias y dinámicas de satélites artificiales, guiar mísiles, etc. Muchos de estos problemas exigen la resolución de sistemas de ecuaciones diferenciales no lineales. Para abordar estos problemas se utilizaron ordenadores analógicos que usaban elementos electrónicos para resolver las operaciones matemáticas: integración, suma, multiplicación, generación de funciones, etc. A partir de la década de los 60 empiezan a aparecer en el mercado programas de simulación de sistemas de acontecimientos discretos que poco a poco se empezaron a utilizar para resolver problemas de ámbito civil. [9]

Desde entonces, la simulación ha tenido gran acogida en la investigación de operaciones y particularmente en sus aplicaciones industriales, en [10] Lieberman afirma:” La simulación se clasifica en un escalón muy alto entre las técnicas que más se usan. Aún más, debido a que es una herramienta tan flexible, poderosa e intuitiva, sus aplicaciones crecen con rápidez de manera continua,” puesto que es un instrumento útil, esencial en los procesos de toma de decisiones, manejo de empresas y planeación de producción.

Entre sus ventajas [11] radican generalmente en:

• Es mucho más rápido que construir físicamente el sistema real.
• Es conveniente, ya que si hay algún tipo de error se estima y se pronostica a tiempo y así mismo se pueden tomar decisiones con anterioridad.  
• Proporciona control sobre el tiempo, debido a que es un fenómeno que se puede acelerar o retardar según se desee.
• A través de la simulación, se puede comprender mejor el sistema y por ende proporcionar estrategias para hacer más eficiente el sistema.
• Con esta técnica se puede experimentar con nuevas situaciones de las cuales se tiene poca o ninguna información y por ende anticipar o prever algún inconveniente.  
•  La simulación no interfiere en el mundo real.
• Con los modelos de simulación es posible analizar sistemas de mayor complejidad o con mayor detalle (con los métodos analíticos se pueden hacer más suposiciones).

Las anteriores ventajas aseguran un análisis mucho más idóneos, además de que los resultados que se consiguen  son mucho más confiables, casi que con margen de error mínimo evitando así perdidas.

Así como hay ventajas también hay posibles desventajas de la utilización de esta técnica [12], entre estas se encuentran:

• Existe la posibilidad de cometer errores, pues ya que no se puede olvidar que la experimentación se ejecuta a través de un modelo y no por medio de un sistema real, lo que quiere decir, que si el modelo está mal, los resultados también serán incorrectos.
•  No se puede percatar el grado de exactitud los resultados, puesto que como se experimenta con situaciones nunca antes realizadas, no existe información previa.
• Se requiere gran cantidad de corridas computacionales para encontrar “soluciones óptimas”,  lo cual representa altos costos.
•  Los modelos de simulación no dan soluciones  óptimas.[pic 3]
•  La solución de un modelo  de simulación  puede dar al análisis  un falso sentido de seguridad.

Entre las áreas donde se aplica la simulación se encuentran una amplia gama, de las cuales, se caracterizan: la evaluación del diseño de empresas prestadoras de servicios públicos (hospitales, casas de cambio, oficinas de correo, etc), el análisis de sistema de transporte (terrestre, marítimo, aéreo), análisis de sistema de cómputo y manufactura, operadores industriales, en la evaluación de sistemas de defensa militar, entre otras.

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