Programas de simulación: Tipos ¿Para qué sirven? y más

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Con este artículo comprenderás el tema de los programas de simulación,  sin necesidad de tener un vasto conocimiento tecnológico, aquí te enseñaremos como funciona, los tipos que en la actualidad existen y mucho más.

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Programas de Simulación

Iniciaremos nuestro recorrido por el tema, definiendo programas de  simulación, el cual no es más que el hecho de emular el comportamiento o funcionamiento de un sistema original en un lapso de tiempo; el cual puede realizarse de forma manual o computarizada.

En otras palabras, es un modelo o conjunto de supuestos que nos permiten establecer un comparativo del comportamiento real en comparación con lo que podemos observar en un tiempo determinado. Este tipo de supuestos se deben expresar en ecuaciones lógicas y matemáticas  entre los entes o entidades.

A tales efectos para lograr una simulación en el ámbito tecnológico es necesario considerar los tipos de lenguajes que son utilizados para tal fin, los cuales tienen un fin o propósito específico el cual es permitir incrementar la capacidad de los equipos de computación a un bajo costo, sin embargo no siempre la simulación es aconsejable. Es por ello que a continuación se especifica porque y para que debemos simular:

  • Permite realizar un estudio basado en la experticia e interacción con los sistemas internos del computador.
  • Permite a través de la observación conocer los cambios que se producen en el comportamiento de un sistema.
  • Se hace mucho más fácil diseñar un modelo de simulación que cubra las necesidades desde el punto de vista del conocimiento que se tenga con respecto al sistema de estudio.
  • Sirve como herramienta pedagógica porque permite al usuario reforzar las posibles soluciones teóricas que se tienen sobre el sistema de estudio.
  • Determina las capacidades de hardware que tiene el equipo con el fin de conocer los requerimientos.

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Teniendo claro porque y para que simular, es importante que conozcamos los diferentes tipos de programas de simulación que podemos encontrar:

  1. Modelos Computacionales, clasificados de la siguiente manera:
  • Estocástico o determinista: son aquellos cuyas ecuaciones que se definen como la relación que existe entre los elementos, con el objeto de mantener el equilibrio en el sistema. Este tipo de modelo se utiliza frecuentemente para simular sistemas físicos y es el más sencillo. Además utilizan generadores de números aleatorios con el fin de simular acontecimientos o situaciones aleatorias.
  • Estático o dinámico, en este tipo de simulador cambia en un sistema respuestas a señales de entrada.
  • Continuo o discreto: En ella se manejan acontecimientos en el tiempo, es decir la simulación por computadora se realiza a través de un tests lógico, el cual mediante una lista de eventos los ordena y determina, lo que sucederá en el tiempo previsto para tal fin. En este caso el simulador lee la lista y se prepara para nuevos acontecimientos o situaciones a medida que se genere otro. No es necesario que se realice  la simulación en un tiempo específico, por el contrario lo recomendable es que se pueda entrar a los datos producto de la simulación con el fin de descubrir las posibles irregularidades existentes en el diseño o sucesión de acontecimientos.

Adicionalmente este tipo de simulación proporciona una solución numérica a ecuaciones diferenciales algebraicas o ecuaciones diferenciales ya que resuelve todas las ecuaciones y utiliza los números para cambiar el estado y la salida de la simulación en intervalos regulares. Un ejemplo de ello son los simuladores de vuelo, vídeo juego de construcción y gestión, modelados de procesos químicos y simulaciones de circuitos eléctricos.

No obstante dentro de este tipo de simulación discreta existen los modelos que no se sustentan en una ecuación, pero que sin embargo pueden representarte formalmente.

  • Local o distribuidos: son los modelos de distribuidores que se ejecutan en una red de ordenadores interconectados, en algunos casos a través de Internet.

1.   Modelo teórico

El modelo debe tener, los elementos necesarios para la simulación, con un trabajo de laboratorio, un programa de estadística, y un  ordenador que proporcione números aleatorios,  que además debe contener datos estadísticos de la media y sus diferentes versiones cuadráticas – aritmética – geométrica – armónica, y estar en la capacidad de precisar, la normalidad en términos de probabilidad de las series generadas

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Modelo conceptual

El modelo conceptual, se establece a través de un cuestionario, la importancia de la separación o rechazo de una colectividad y hacerlo por medio de un cuestionario en forma de una simulación con una escala de actitud.

Después de ver si la población es significativa o adecuada, actualmente la simulación es el estudio del cuestionario y el modelo es el cuestionario para fortalecer o rechazar la hipótesis de que  si existen diferencia en la población y hacia el conjunto de personas y en que cuestiones.

Modelo sistémico

El modelo sistémico es más creído y es un trabajo de laboratorio. Se simula el sistema social en una de sus grafías totales. Un plan de impulso en el segmento de transportes con un modelo de ecología humana, por ejemplo.

Es importante en la teoría general de sistemas, es lo conveniente en este tipo de simulaciones. Es un método, que se ha realizado para un Sistema complejo, es supremamente abstracto, el cual no se limita a la descripción del sistema, este debe contener una simulación en las distintas entradas y salidas de energía.

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Simulación por computadora

A través de este tipo de simulación, se persigue adaptar situaciones de la vida cotidiana mediante programas desarrollados en el computador, de tal manera de analizarlos y evaluar como es el comportamiento del programa con respecto al usuario.

En los actuales momentos este tipo de simulación ha sido de gran utilidad en muchos sistemas que habían sido diseñados con anterioridad ya que han servido de patrón en sistemas naturales en física, química y biología de tal manera de poder resolver por medio del modelado formal de sistemas los modelos matemáticos con el objeto de permitir un comportamiento adaptado a los parámetros y condiciones iniciales.

Esta simulación actúa como un accesorio  para sustituir algún sistema previamente modelado que ofrece soluciones analíticas que por su rigidez no pueden ser manejados; es aquí donde se manejan una diversidad de situaciones, que promueven escenarios propios de un modelo específico, de tal manera que estos puedan combinar entre ellos todos los estados posibles que habían sido prohibitivos.

Actualmente en el mercado de la tecnología existen muchos tipos de  paquetes de software los cuales permiten modelar a través de la computadora el funcionamiento y operatividad de una simulación sin mayor esfuerzo, como por ejemplo podemos citar el modelo estocástico como Simulador de Riesgo, además de otro muy conocido como es la simulación Montecarlo.

Cada vez es más frecuente el uso de simuladores, entre ellos tenemos los de ambientes sintéticos, los cuales adoptan o transforman de manera virtual cualquier representación computarizada.

Simulación en informática

En el ámbito de la informática, el término de simulación tiene un gran significado ya que para el matemático, criptoanalista e informático. Alan Turing la simulación se utiliza para entender o comprender  lo que sucede, cuando en una computadora digital se corre un programa que describe las entradas y salidas de una máquina.

A tales efectos, un simulador es usualmente usado para crear un programa que tiene que correr en ciertos tipos de inconvenientes de computadora o en un riguroso controlador de prueba de ambiente.

Por ejemplo, los simuladores son habitualmente usados para limpiar una microprograma (microcódigo) o  en distintas oportunidades para programas de aplicación comercial. Dado que los trabajos de computadoras son simulados, toda la información desarrollada de la acción de las computadoras es directamente util al programador, y la velocidad y  el cumplimiento pueda variar a voluntad.

En el ámbito de las ciencias son de gran apoyo, ya que los estudiantes relacionan términos abstractos con la realidad, a su vez, ayuda en el sentido de la utilización  de los recursos ósea equipos, ya que solo se tiene que disponer con un par de computadores y no con todo el aparataje de un laboratorio entero.

Simulación  electrónica

Es un instrumento de software usado por profesionales en el área de la electrónica y de  estudiantes de las carreras de tecnología de informática. Este complementa  la capacidad de armar un circuito,  ayudando a analizar mejor el mecanismo, y hallar las fallas dentro del mismo de forma sencilla y eficiente.

Entre las ventajas de la simulación electrónica  podemos  mencionar:

  • Si un circuito funciona como parte del simulador, este será más fácil en estructurarlo, en una tabla de prototipo protoboard y se tendrá la seguridad de que el circuito marchará perfectamente
  • Utilizando el simulador, se logra detectar de manera más cómoda y precisa los errores y problemas que surgen a la hora de ensamblar los circuitos eléctricos, con herramientas que los programas tienen incorporado como por ejemplo: multímetros, generadores de voltaje u osciloscopio.
  • Algunos programas cuentan con distintas vistas al circuito que se está armando. Estos se pueden verificar, como si se estuviese enlazando en un protoboard, o como un diagrama de conexiones.

También podemos describir las desventajas de la simulación electrónica y están son:

  • Cuando los simuladores de circuitos no están actualizados, y carecen de chips del mercado, eso genera un contratiempo para el diseñador, debido a que tendrá de dedicarse a la tarea de fabricar su propio semiconductor.
  • Cuando no se tiene conocimiento de cómo manipular el programa de simulación, se crea, un retraso en el diseño, ya que  este se debe estudiar de manera integral, todos los componentes y opciones que contiene dicho  programa, para así poder realizar el trabajo de forma correcta.

Definición de sistema

Este consiste en estudiar el contexto del problema, identificando los objetivos del proyecto, especificado las listas de medición y la seguridad del sistema, además detallar los objetivos específicos del modelamiento y precisar el sistema que se va a modelar.

Formulación de modelos

Ya determinado con exactitud los resultados que se esperan del estudio, se precisa y construye el modelo con el cual se lograrán los resultados deseados. En la formulación del modelo, es indispensable, crear todas las variables que integran parte de él, sus relaciones lógicas y los diagramas de flujo que describan en forma completa el modelo.

Colección de datos

Es importante que se determine con claridad y exactitud los datos que el modelo va a necesitar para así poder  generar dichos resultados deseados.

Implementación del modelo en la computadora

Con un  modelo precisado, el siguiente paso, es determinar, si se maneja algún lenguaje como el fortran, algol, lisp. También se puede utilizar, algún paquete como Promodel, Vensim, Stella y iThink, GPSS, simula, simscript, Rockwell Arena, [Flexsim] para desplegarlo en la computadora y así poder tener  los resultados deseados.

Verificación

Consiste en determinar, que el modelo simulado cumple con los requisitos de diseño para los que se elaboró. Se trata de comprobar que este se comporta de acuerdo a su diseño del modelo

Validación del sistema

Se valoran las diferencias entre el trabajo del simulador y el sistema real que es llevado al simular.

La manera más utilizada de validar un modelo son:

  1. La opinión de conocedores de la materia sobre los resultados de la simulación.
  2. La precisión con que se proyectan los datos históricos.
  3. Lo acertado en la predicción del futuro.
  4. La forma de detectar la inconsistencia del modelo de simulación, al manejar datos que hacen fallar al sistema real.

Experimentación

La figura de la experimentación con este modelo, se efectúa después que éste haya sido verificado. También tiene como finalidad, de generar los datos deseados y así el  desarrollo de unos análisis de sensibilidad de las listas requeridas.

Interpretación

Es la  que  se encarga de la interpretación de los resultados, que va arrojando la simulación, con base a esto, se debe  tomar una decisión. Es importante que los resultados que se logren del referido estudio de simulación, ayuden a fortalecer las decisiones del tipo semi-estructurado.

Documentación

Entre los documentos que se exigen para tener un buen  uso  del programa de simulación son los  siguientes:

  • La primera la documentación del tipo técnico
  • la segunda se trata del manual de usuario

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Tipos de Software de Simulación

A continuación los tipos de software que se implementan en la simulación desde el punto del proceso.

 Programas de  simulación  gasp IV

Este tipo de software se caracteriza por las subrutinas de tipo Fortran, las cuales son diseñadas para preparar una simulación de manera rutinaria y secuencial de situaciones y procesos. Este tipo de secuencias se generan a través de la adición y remoción de entidades, generadores de variables aleatorias y serie de estadísticas, entre otras.

Su área de aplicación son los programas encargados de los simuladores discretos, continuos y combinados. Para su aplicación es recomendable el uso de Sistemas Operativos tales como Windows 7 32bit, 64bit, Windows 8, con un disco duro con espacio disponible de de 1GB y una memoria RAM  de 4GB. Y su licencia es comercial.

Programas de simulación simscript II.5

Este simulador trabaja con un lenguaje dirigido a la orientación de un evento en particular y su proceso.  Permite combinar sistemas discretos y continuos. Está basado en entidades, entidades y atributos.

Su área de aplicabilidad no debe ser orientada  a colas, como por ejemplo en los modelos de combates militares. Este tipo de simulador puede ser conectado a una plataforma de Windows versión 2000/NT, Unix/PC Linux. La licencia de uso de este simulador es comercial.

Programas de simulación  siman

Por medio de este simulador  se modela un sistema discreto de orientación del proceso, los cuales se mueven a través del sistema, orientado a un cliente que posee características definidas y únicas conocidas como atributos. Este tipo de proceso requiere de operaciones o actividades que se muevan a través de entidades y sean modeladas por un diagrama de bloques.

Su área de aplicación es el área contable desde el punto de vista electrónico y se caracteriza por ser un sistema discreto. El tipo de licencia para estos simuladores es Comercial.

Programas de simulación  controlp

Este simulador puede  representar procesos en realimentación simple, control en cascada y control en adelanto (feedforward). A su vez, este programa facilita al usuario diagramas de bloques los cuales serán utilizados en estos procesos con el fin de facilitar la diagramación de un sistema previamente configurado y operativo en su totalidad. Es importante señalar que el mismo no establece ningún tipo de programación o diseño gráfico.

Por medio de este simulador el usuario  puede componer, configurar o modificar el sistema a través de diálogos previstos en el diagrama de bloques. A su vez, este simulador, permite dar respuesta  a los sistemas frente a las situaciones o cambios de carga que se realicen en los procesos y que son incorporados como componentes de un sistema.

Su área de aplicabilidad es en procesos industriales y sistemas de control. Es compatible con Windows y requiere de 3,3 MB de espacio libre en disco y cierta cantidad de memoria RAM. M Su tipo de licencia es libre

Programas de simulación chemsep

Permite simular cualquier situación de forma inmediata, ofreciendo alternativas de resultados en diferentes formatos, ya sean hoja de cálculo, texto, entre otros. Su aplicabilidad entre los usuarios es satisfactorio al momento de dar solución a diferentes procesos tales como por ejemplo son la destilación, absorción y la extracción. Requiere para su uso cualquier versión de Windows y su licencia es libre.

Programas de simulación stella

Es utilizado para hacer modelos matemáticos, crear sistemas modelar eventos.  Este simulador interpreta el modelo, específicamente donde se crea el modelo, los valores o sistemas dinámicos que permitan evaluar y verificar los sistemas dinámicos y sus ecuaciones.

Específicamente es utilizado en sistemas de líneas de espera. Requiere de sistemas compatibles como, DOS, Linux, OS/2, MacOS, Unix, GP2X y Windows, entre otros. El tipo de licencia es comercial.

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