CAPÍTULO 1.- PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA SIMULACIÓN

CAPÍTULO 1.- PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA SIMULACIÓN

1. INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN

En los últimos años con el repunte de nuevos y mejores desarrollos en el área de la computación ha traído consigo innovaciones igual de importantes en aplicaciones para la toma de decisiones y el diseño de procesos y productos. Una de las técnicas que se ha visto fuertemente impactada en este sentido es la simulación. Hoy en día se tienen disponibles una gran cantidad de paquetes de simulación que permiten al analista que los usa tomar decisiones en cuanto a muy diversas problemáticas. Por ejemplo la mejor localización de una nueva planta, el diseño de un nuevo sistema de trabajo o el análisis productivo de un proceso ya existente que requiere de ser mejorado. Sin duda estos elementos han hecho de la simulación una herramienta cuyo uso, crecimiento y desarrollo se ha visto significativamente incrementado. Cada vez más encontramos paquetes con mayor capacidad de análisis, mejores animaciones y reportes. En general esto ha traído consigo un mayor número de paquetes en el mercado que nos permiten tener alternativas de selección del mismo, algunos orientados a procesos, otros a servicios, otros generales, cada uno proveyendo una gran diversidad de herramientas estadísticas que permiten un mejor manejo de la información relevante bajo análisis y una mejor presentación e interpretación de la misma.

Dentro del concepto de simulación podemos hablar de muchos diferentes tipos por ejemplo podríamos decir que un modelo a escala de un avión que es introducido a una cámara por donde se hace pasar un flujo de aire puede simular los efectos del avión real cuando es sometido a turbulencia. Otro ejemplo se presenta en los paquetes que permite tener una representación de un proceso de fresado o torneado en donde bajo ciertas condiciones iniciales establecidas por el usuario, se puede ver como se llevaría a cabo el proceso real permitiendo revisarlo si necesidad de desperdiciar material ni ocupar equipos. De los distintos tipos que podemos utilizar,  el que desarrollaremos en este libro es un proceso de simulación usando ecuaciones matemáticas y estadísticas conocido como simulación de eventos discretos, el cual consiste en relacionar los diferentes eventos que pueden cambiar el estado de un sistema bajo estudio por medio de distribuciones de probabilidad y condiciones lógicas del propio problema que se esté analizando. Por ejemplo un proceso de inspección donde se sabe estadísticamente que un 0.2% de los productos tiene algún tipo de defecto puede ser simulado considerando estadísticas de rechazos y productos conformes de manera muy simple con una hoja de cálculo, asignando una distribución de probabilidad con un 0.2% de oportunidad a cada intento de inspección de ser defectuoso.

En el presente capítulo abordaremos las definiciones básicas de los conceptos de la simulación de eventos discretos. Posteriormente en los siguientes capítulos se presentarán  algunos otros elementos relevantes como lo son los números pseudo aleatorios y las pruebas estadísticas necesarias para comprobar esta aleatoriedad, la generación de variables aleatorias y la caracterización de algunas distribuciones de probabilidad comúnmente usadas en la simulación para con ello realizar una simulación sencilla usando una hoja de cálculo. Finalmente incluiremos el uso de un software comercial como lo es Promodel el cual se incluye una versión limitada en este libro.

1. DEFINICIONES DE SIMULACIÓN

Para poder realizar un buen estudio de simulación es necesario entender los conceptos básicos que componen nuestro modelo comenzaremos por definir el concepto de simulación de eventos discretos como: el conjunto de relaciones lógicas, matemáticas y probabilísticas que se integran en un modelo, con el fin de analizar el comportamiento de un sistema bajo estudio cuando se presenta un determinado evento. Con este modelo se  busca comprender, analizar y mejorar sus condiciones de operación relevantes. En esta definición encontramos elementos como sistema, modelo y evento de estos se desprenden otros conceptos importantes dentro de una simulación por lo que abundaremos en cada uno de ellos.

Un sistema en su definición más básica es un conjunto de elementos que se interrelacionan entre si, los cuales para la simulación deben tener una frontera definida. Por ejemplo podemos hablar del sistema de atención de clientes en un banco, el sistema de inventarios de una empresa, el sistema de atención en la sala de urgencias de un hospital. Cada uno de estos puede dividirse en elementos que son relevantes para la construcción de lo que será el modelo de simulación de dicho sistema entre ellos tenemos entidades, estado del sistema, eventos actuales y futuros, localizaciones, recursos, atributos, variables y el reloj de la simulación.

Una entidad es la representación de los flujos de entrada a un sistema, es el elemento que hace que el estado del sistema cambie, ejemplos de entidades pueden ser  los clientes que llegan a una caja, las piezas que llegan a un proceso o el embarque de piezas que llega a mi inventario.

El estado del sistema es la condición que guarda en un determinado momento el sistema bajo estudio, es decir como una fotografía de lo que está pasando en un determinado instante en el tiempo, el estado del sistema se compone de variables o características de operación puntuales como lo puede ser el número de piezas en el sistema en ese momento y variables o características de operación acumuladas o promedio como lo podría ser el tiempo promedio de permanencia de una entidad en el sistema, en una fila, almacén o equipo.  

Un evento es un cambio en el estado actual del sistema por ejemplo la llegada o salida de una entidad del sistema, la finalización de un proceso en un equipo, cuando una persona que realiza una operación se detiene a descansar o regresa de su descanso o la descompostura de una máquina. Estos eventos los podemos catalogar en dos tipos, eventos actuales que son los que en estos momentos están sucediendo en el sistema y eventos futuros que son cambios en el sistema programados para más adelante del tiempo de simulación. Por ejemplo imaginemos una máquina que realiza un proceso y que tiene una pieza la cual está en estos momentos siendo trabajada. El evento actual sería precisamente que la entidad llamada pieza se encuentra en la máquina. El evento futuro puede ser el tiempo en el cual la pieza terminara su proceso y seguirá hacia su siguiente proceso lógico que se le haya programado como un almacén, una inspección u otra máquina.

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