Con la utilización de las computadoras y la aparición de nuevos y cada vez más sofisticados equipos y programas de software, la simulación se ha convertido en una de las más importantes herramientas para analizar el diseño y operación de sistemas o procesos complejos (Coss, 2003).

Esta primera unidad pretende abordar las definiciones básicas de los conceptos de simulación, sus características, tipos de simulación, etapas de un proceso de simulación, ventajas y desventajas de la simulación; además, se incluye el manejo y utilización de diagramas de flujo, como una herramienta de apoyo en la estructuración de un proceso de simulación. Al finalizar la unidad, se espera que el estudiante tenga una idea clara de lo que representa la simulación, cómo se debe hacer y cómo se implementará en el curso.

Propósito general

Apropiar los fundamentos básicos de la simulación de procesos.

Propósitos específicos

• Identificar las generalidades del proceso de simulación.
• Clasificar los diferentes modelos de simulación.
• Describir el proceso de simulación.
• Elaborar diagramas de flujo de proceso.

El origen etimológico de la palabra simulación viene del latín similis, que quiere decir “parecido”. Durante el desarrollo de la segunda Guerra Mundial, comienza en sentido estricto el uso moderno de la palabra simulación, debido a su uso con experimentos de simulación para reacciones nucleares, dado que se requerían procesos experimentales costosos y complicados, éstos fueron satisfactoriamente implementados y abordados con el uso de computadores, dando inicio a todo un campo nuevo de aplicaciones tanto teóricas como experimentales. (Coss, 2003).

La palabra simulación tiene varias connotaciones y definiciones. Para el desarrollo de este curso, el cual es dirigido a ingenieros industriales, se define de la siguiente manera:

Simulación es el proceso mediante el cual es posible representar, entender, predecir y evaluar, bajo las restricciones de un modelo matemático, estadístico y lógico, el comportamiento o proceso de transformación de sistemas complejos del mundo real, por medio del uso de una computadora digital.

Las herramientas de software utilizadas en el curso serán: Excel, Promodel y Virtual plant.

Material de apoyo

El proceso de simulación tiene ventajas y desventajas, las cuales deben ser consideradas y sopesadas al momento de tomar decisiones producto de realizar una simulación. En la interactividad anterior se explican los principales ítems de cada uno. Estudia cada uno de ellos.

Para grandes procesos de simulación, se requieren modelos más complejos, los cuales a su vez necesitan mayores recursos de máquina y de software.

Para el desarrollo de un proceso de simulación se requiere el conocimiento de la terminología básica que se utiliza y las características que se esperan al realizar este proceso. Algunos de los términos más importantes se presentan en la siguiente interactividad.

La jerarquía en un sistema comprende los siguientes tipos:

• Subsistemas: Es un elemento de un sistema mayor que tiene las condiciones de un sistema en sí mismo, pero que a su vez hace parte en la operación de un sistema mayor.
• Suprasistema: Es un sistema mayor a cuya función global el sistema está contribuyendo y del cual forma parte.
• Frontera: La frontera sirve para la delimitación (real o ficticia) respecto de lo que hace parte o no un sistema.
• Ambiente (alrededores): Es todo lo que está por fuera del sistema.

Algunos de los peligros, riesgos y problemas asociados con una simulación mal planificada, desarrollada o ejecutada son los siguientes:

• Establecer el nivel de detalle y profundidad del modelo; tanto la falta como el exceso de detalle perjudican el proceso de simulación, tal como se muestra en el gráfico principal de esta pantalla.
• Tamaño insuficiente de las réplicas de simulación.
• Subestimar los costos y el tiempo asociado a las variables.
• Nivel incompleto o ausente en la metodología de los modelos matemáticos y estadísticos asociados.
• Equivocada o incompleta definición de las variables de respuesta del modelo de simulación.
• Entendimiento superficial del sistema a ser modelo.
• Desatinada recolección de datos para llevar a cabo la simulación.
• Falta de experiencia en el desarrollo de la simulación y en el análisis de los resultados.
• Asignaciones equivocas por exceso o defecto en los atributos de un sistema.

El campo de aplicación y las áreas donde se puede aplicar la técnica de la simulación es muy grande y variada. Algunas de las más sobresalientes para el perfil de un ingeniero industrial son realizar estudios con simulaciones en:

• Sistemas de logística.
• Estudios de tiempos.
• Problemas industriales.
• Sistema de inventarios.
• Proyecto de inversión
• Estados financieros.
• Sistema de colas.
• Sistemas económicos.

Actividad de aprendizaje

Fortalece tus conocimientos de simulación, jugando falso o verdadero, y evalúa tu proceso de aprendizaje.

Material de apoyo

Aunque no existe una versión unificada y unánime en la literatura sobre cuál debe ser el camino a seguir en el proceso llevado a cabo en una simulación, los siguientes son los pasos básicos y necesarios para tener éxito al llevar a cabo un experimento de simulación.

Ahora bien, independientemente de los pasos que se tomen en cuenta durante el proceso de simulación, siempre hay una constante, la cual consiste en que el proceso llevado a cabo en una simulación, busca la imitación de un proceso real o un sistema sobre el tiempo (Rosso, 2009); presentándose siempre los tres elementos básicos principales: Sistema real, modelo y ordenador; los cuales están conectados entre sí.

Para llevar a cabo el proceso de simulación de manera satisfactoria, es conveniente desarrollar un diagrama de flujo donde se muestren los pasos necesarios para dar solución a un problema que es ejecutado utilizando la técnica de la simulación.

En este tipo de esquema, se lleva un control sobre las variables de proceso y su evolución durante la réplica desarrollada.

Los principales elementos de un diagrama de flujo son aquellos que se presentan en el gráfico principal de esta pantalla con su respectivo ejemplo.

Existen diferentes modelos de simulación, los cuales dependerán de los diferentes objetivos, sistemas y variables que se persigan en el proceso de simulación. Algunos de los más importantes criterios de clasificación son:

• Discretos.
• Continuos.
• Dinámicos y estáticos.
• Determinísticos y probabilísticos (estocástios).
• Complejos y simples.
• Terminal y no terminal.

Actividad de aprendizaje

De acuerdo con lo estudiado en la clasificación de modelos de simulación, resuleve el siguiente crucigrama.

La primera unidad llamada Fundamentos básicos de simulación, presenta los conceptos teóricos iniciales necesarios para poder desarrollar con éxito todo el curso, exponiendo las definiciones de forma compacta y precisa, para que después puedan ser llevadas al desarrollo de una simulación de un proceso en particular.

El enfoque desarrollado en la introducción al tema de simulación es presentado para ingenieros industriales, se encuentra dividida en cuatro temas principales: 1) Generalidades del proceso de simulación, 2) El proceso de simulación, 3) Diagramas de flujo de proceso y 4) Clasificación de los modelos de simulación.

Actividad de aprendizaje

El uso apropiado de la herramienta Solver de Excel permite el cálculo de valores mínimos o máximos o valores con restricciones de un problema especifico, llevando a cabo de esta manera un análisis de hipótesis para una fórmula en una celda, llamada celda objetivo. El éxito o fracaso en la búsqueda de la solución está enmarcada en el valor semilla seleccionado para empezar el proceso de iteración. A continuación desarrolla el siguiente problema de forma paralela con el videotutorial.