Resumen
3.Simulación es un área de estudio que forma parte de la Investigación de Operaciones (IDO), La cual es usada prácticamente en todas las áreas de estudio conocidas. Simulación permite estudiar un sistema sin tener que realizar experimentación sobre el sistema real. Esto presenta muchas ventajas que discutiremos más adelante aquí. Sin embargo, esta no es la única forma de estudiar un sistema; otra posibilidad es construir un modelo análitico conformado por un conjunto de ecuaciones (generalmente diferenciales) que representan al sistema para luego resolverlo para diferentes situaciones, o bien plantear un modelo de optimización que pretende proporcionar la mejor estrategia que el sistema debe adoptar para funcionar mejor de acuerdo con alguna medida de rendimiento establecida en la "función objetivo" y satisfaciendo las diversas condiciones del problema, establecidas en "las restricciones". Los modelos que se obtienen como un conjunto de ecuaciones se denominan con frecuencia modelos analíticos, es decir modelos de ecuaciones diferenciales o de optimización. Por cierto que, los estudiosos de las ecuaciones diferenciales afirman con orgullo que todos los modelos analíticos son de ecuaciones diferenciales, ya que incluso una simple ecuación algebráica es una ecuacion diferencial de orden cero (sic). Cualquiera que sea el caso, analizaremos aquí a manera de introducción los modelos analíticos y los de simulación, que por cierto aún no decimos como son, pues primero veremos algunas inconveniencias de los modelos analíticos. Posteriormente, despues de discutir brevemente que son los modelos de simulación, indicaremos ventajas y desventajas de los modelos de simulación.
¿QUÉ ES SIMULACIÓN?
Simulación es una palabra que es familiar a los profesionales de todas las disciplinas e incluso para aquéllos que no han estudiado una carrera profesional. De esta manera el significado de la palabra Simulación se explica casi por sí misma. Entre los significados que podemos obtener de la gente común y corriente para la palabra "Simular", se encuentran los siguientes: "Imitar la realidad", "emular un sistema", "dar la apariencia o efecto de un sistema o situación real". Hay muchas definiciones propuestas sobre lo que significa Simulación, he aquí algunas definiciones:
"Una simulación es una imitación de la operación de un proceso del mundo real sobre determinado tiempo"
"El comportamiento de un sistema durante determinado tiempo puede ser estudiado por medio de un modelo de simulación. Este modelo usualmente toma su forma a partir de un conjunto de postulados sobre la operación del sistema real".
4. Abstract
Simulation is the imitation of some real thing, state of affairs, or process. The act of simulating something generally entails representing certain key characteristics or behaviours of a selected physical or abstract system.
Simulation is used in many contexts, including the modeling of natural systems or human systems in order to gain insight into their functioning.[1] Other contexts include simulation of technology for performance optimization, safety engineering, testing, training and education. Simulation can be used to show the eventual real effects of alternative conditions and courses of action.
Key issues in simulation include acquisition of valid source information about the relevant selection of key characteristics and behaviours, the use of simplifying approximations and assumptions within the simulation, and fidelity and validity of the simulation outcomes.
Computer simulation
Main article: Computer simulation
A computer simulation (or "sim") is an attempt to model a real-life or hypothetical situation on a computer so that it can be studied to see how the system works. By changing variables, predictions may be made about the behaviour of the system.[1]
Computer simulation has become a useful part of modeling many natural systems in physics, chemistry and biology[4], and human systems in economics and social science (the computational sociology) as well as in engineering to gain insight into the operation of those systems. A good example of the usefulness of using computers to simulate can be found in the field of network traffic simulation. In such simulations, the model behaviour will change each simulation according to the set of initial parameters assumed for the environment.
Classification and terminology
Historically, simulations used in different fields developed largely independently, but 20th century studies of Systems theory and Cybernetics combined with spreading use of computers across all those fields have led to some unification and a more systematic view of the concept.
Physical simulation refers to simulation in which physical objects are substituted for the real thing (some circles use the term for computer simulations modelling selected laws of physics, but this article doesn't). These physical objects are often chosen because they are smaller or cheaper than the actual object or system.
Interactive simulation is a special kind of physical simulation, often referred to as a human in the loop simulation, in which physical simulations include human operators, such as in a flight simulator or a driving simulator.
Human in the loop simulations can include a computer simulation as a so-called synthetic environment.
Simulation games, as opposed to other genres of video and computer games, represent or simulate an environment accurately. Moreover, they represent the interactions between the playable characters and the environment realistically. These kinds of games are usually more complex in terms of game play . Simulation games have become incredibly popular among people of all ages and the industry has proven to be one of the few resistant to recession conditions.
Popular Simulation games
• The Sims
• Command and Conquer
• SimCity
• Black and White
• Tiger Woods PGA Tour
• Tony Hawk’s Pro Skater
• Need For Speed
• World of Warcraft
Film
Computer-generated imagery is “the application of the field of 3D computer graphics to special effects”. This technology is used for visual effects because they are high in quality, controllable, and can create effects that would not be feasible using any other technology either because of cost, resources or safety [. Computer-generated graphics can be seen in many live action movies today, especially those of the action genre. Further, computer generated imagery has almost completely supplanted Disney-style (hand-drawn) animation in children’s movies which are increasingly computer-generated only.
Examples of movies that use computer-generated imagery
• Finding Nemo
• Live Free or Die Hard
• 300
• Up
• Iron Man
• Wall-E
[edit] Digital Lifecycle Simulation
Simulation of airflow over an engine
Simulation solutions are being increasingly integrated with CAx (CAD, CAM, CAE....) solutions and processes. The use of simulation throughout the product lifecycle, especially at the earlier concept and design stages, has the potential of providing substantial benefits. These benefits range from direct cost issues such as reduced prototyping and shorter time-to-market, to better performing products and higher margins. However, for some companies, simulation has not provided the expected benefits.
Cuerpo del tema
La simulación es una técnica muy poderosa y ampliamente usada en las ciencias para analizar y estudiar sistemas complejos. En Investigaciones se formularon modelos que se resolvían en forma analítica. En casi todos estos modelos la meta era determinar soluciones óptimas. Sin embargo, debido a la complejidad, las relaciones estocásticas, etc., no todos los problemas del mundo real se pueden representar adecuadamente en forma de modelo. Cuando se intenta utilizar modelos analíticos para sistemas como éstos, en general necesitan de tantas hipótesis de simplificación que es probable que las soluciones no sean buenas, o bien, sean inadecuadas para su realización. En eso caso, con frecuencia la única opción de modelado y análisis de que dispone quien toma decisiones es la simulación. Simular, es reproducir artificialmente un fenómeno o las relaciones entrada-salida de un sistema. Esto ocurre siempre cuando la operación de un sistema o la experimentación en él son imposibles, costosas, peligrosas o poco prácticas, como en el entrenamiento de personal de operación, pilotos de aviones, etc.
Si esta reproducción está basada en la ejecución de un programa en una computadora digital, entonces la simulación se llama digital y usualmente se conoce como simulación por computadora, aunque esto incluye la simulación en las computadoras analógicas. La simulación por computadora está relacionada con los simuladores. Por simulador entendemos no sólo un programa de simulación y la computadora que lo realiza, sino también un aparato que muestra visualmente y a menudo físicamente las entradas y salidas (resultados) de la simulación, como es el caso de los simuladores profesionales de vuelo, aunque en este curso no se hablará sobre los simuladores ni sobre la simulación analógica. A partir del advenimiento de las computadoras electrónicas, la simulación ha sido una de las herramientas más importantes y útiles para analizar el diseño y operación de complejos procesos o sistemas. Simular, según el Diccionario Universitario Webster, es “fingir, llegar a la esencia de algo, prescindiendo de la realidad”.
Se puede definir a la simulación como la técnica que imita el funcionamiento de un sistema del mundo real cuando evoluciona en el tiempo. Esto se hace por lo general al crear un modelo de simulación. En síntesis, cada modelo o representación de una cosa es una forma de simulación. La simulación es un tema muy amplio y mal definido que es muy importante para los responsables del diseño de sistemas, así como para los responsables de su operación.
Shannon define la simulación como el proceso de diseñar un modeló de un sistema real y realizar experimentos con él para entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias (dentro de los limites impuestos por un criterio o por un conjunto de criterios) para la operación del sistema. Por lo que se entiende que el proceso de simulación incluye tanto la construcción del modelo como su uso analítico para estudiar un problema. Un modelo de simulación comúnmente toma la forma de un conjunto de hipótesis acerca del funcionamiento del sistema, expresado con relaciones matemáticas o lógicas entre los objetos de interés del sistema. En contraste con las soluciones matemáticas exactas disponibles en la mayoría de los modelos analíticos, el proceso de simulación incluye la ejecución del modelo a través del tiempo, en general en una computadora, para generar nuestras representativas de las mediciones del desempeño o funcionamiento. En este aspecto, se puede considerar a la simulación como un experimento de muestreo acerca del sistema real, cuyos resultados son puntos de muestra. Por ejemplo, para obtener la mejor estimación del promedio de la medición del funcionamiento, calculamos el promedio de los resultados de muestra. Es claro que tanto más puntos de muestra generemos, mejor será nuestra estimación. Sin embargo, hay otros factores que tienen influencia sobre la bondad de nuestra estimación final, como las condiciones iniciales de la simulación, la longitud del intervalo que simula y la exactitud del modelo mismo.
Bibliografia
http://cadit.anahuac.mx/~sac/download/35/MAD524/p/introsim.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Simulation
http://html.rincondelvago.com/simulacion.html
Usos de la simulacion
Las áreas de aplicación de la simulación son muy amplias, numerosas y diversas, basta mencionar sólo algunas de ellas: Análisis del impacto ambiental causado por diversas fuentes Análisis y diseño de sistemas de manufactura Análisis y diseño de sistemas de comunicaciones. Evaluación del diseño de organismos prestadores de servicios públicos (por ejemplo: hospitales, oficinas de correos, telégrafos, casas de cambio, etc.). Análisis de sistemas de transporte terrestre, marítimo o por aire. Análisis de grandes equipos de cómputo. Análisis de un departamento dentro de una fábrica. Adiestramiento de operadores (centrales carboeléctricas, termoeléctricas, nucleoeléctricas, aviones, etc.).Análisis de sistemas de acondicionamiento de aire. Planeación para la producción de bienes. Análisis financiero de sistemas económicos.Evaluación de sistemas tácticos o de defensa militar. La simulación se utiliza en la etapa de diseño para auxiliar en el logro o mejoramiento de un proceso o diseño o bien a un sistema ya existente para explorar algunas modificaciones. Se recomienda la aplicación de la simulación a sistemas ya existentes cuando existe algún problema de operación o bien cuando se requiere llevar a cabo una mejora en el comportamiento. El efecto que sobre el sistema ocurre cuando se cambia alguno de sus componentes se puede examinar antes de que ocurra el cambio físico en la planta para asegurar que el problema de operación se soluciona o bien para determinar el medio más económico para lograr la mejora deseada. Todos los modelos de simulación se llaman modelos de entrada-salida. Es decir, producen la salida del sistema si se les da la entrada a sus subsistemas interactuantes. Por tanto los modelos de simulación se “corren” en vez de “resolverse”, a fin de obtener la información o los resultados deseados. Son incapaces de generar una solución por si mismos en el sentido de los modelos analíticos; solo pueden servir como herramienta para el análisis del comportamiento de un sistema en condiciones especificadas por el experimentador. Por tanto la simulación es una teoría, si no una metodología de resolución de problemas. Además la simulación es solo uno de varios planteamientos valiosos para resolver problemas que están disponibles para el análisis de sistemas. Pero ¿Cuándo es útil utilizar la simulación? Cuando existan una o más de las siguientes condiciones:1.- No existe una completa formulación matemática del problema o los métodos analíticos para resolver el modelo matemático no se han desarrollado aún. Muchos modelos de líneas de espera corresponden a esta categoría.2.- Los métodos analíticos están disponibles, pero los procedimientos matemáticos son tan complejos y difíciles, que la simulación proporciona un método más simple de solución.3.- Las soluciones analíticas existen y son posibles, pero están mas allá de la habilidad matemática del personal disponible El costo del diseño, la prueba y la corrida de una simulación debe entonces evaluarse contra el costo de obtener ayuda externa.4.- Se desea observar el trayecto histórico simulado del proceso sobre un período, además de estimar ciertos parámetros.5.- La simulación puede ser la única posibilidad, debido a la dificultad para realizar experimentos y observar fenómenos en su entorno real, por ejemplo, estudios de vehículos espaciales en sus vuelos interplanetarios.6.- Se requiere la aceleración del tiempo para sistemas o procesos que requieren de largo tiempo para realizarse. La simulación proporciona un control sobre el tiempo, debido a que un fenómeno se puede acelerar o retardar según se desee.
