La simulación se ha convertido en parte integrante de muchas industrias por su capacidad para proporcionar una visión de operaciones y procesos complejos. Este artículo trata de los diferentes tipos de aplicaciones de software de simulación, sus capacidades y su aplicación. Aquí se definirán la simulación de eventos discretos, la basada en agentes y la continua y se destacarán las diferencias entre todas las opciones para ayudar a las empresas a tomar decisiones fáciles a la hora de elegir un software de simulación.
Definición
La simulación de eventos discretos (DES) modela el funcionamiento de un sistema como una secuencia de eventos discretos que ocurren en diferentes intervalos de tiempo. Los eventos discretos ocurren en puntos específicos en el tiempo, marcando así los cambios continuos de estado dentro del sistema modelado.
Simulación continua (CS) modela las operaciones de un sistema para realizar un seguimiento continuo de las respuestas del sistema a lo largo de la duración de la simulación. Esto significa que los resultados se producen en cada punto durante la simulación y no en intervalos. Las simulaciones continuas también producen datos en casos en los que no se producen cambios continuos.
Los modelos basados en agentes (ABM) simulan las acciones e interacciones de agentes individuales dentro de un sistema. Los agentes pueden ser una pieza de equipo singular o un grupo de activos que trabajan hacia un objetivo similar. Las simulaciones ABM se ejecutan para determinar los efectos de estos agentes en las funciones de todo el sistema del que forma parte un agente .
Un ejemplo de que pone de relieve las funciones de estas diferentes técnicas de simulación es el de una simple caja de un supermercado. Un modelo DES considerará la llegada de un cliente y el momento en que el cliente se marcha como dos eventos separados, mientras que el tiempo transcurrido se representará como un lapso de tiempo entre ambos eventos . La simulación continua contará continuamente el número de clientes que pasan por el puesto de control y su efecto general en el sistema de caja . La simulación ABM considera al cliente y al punto de caja como agentes autónomos y realiza un seguimiento de su efecto en todo el proceso de venta.
Con esta explicación, es fácil observar que la técnica DES modela los fenómenos físicos o la realidad de forma excelente, ya que es capaz de rastrear los sucesos que ocurren. Las opciones basadas en agentes y continuas son excelentes para determinar el patrón de comportamiento de un sistema. En muchos casos, una combinación de las diferentes técnicas de simulación proporciona resultados más redondos, especialmente cuando se modelan procesos complejos con diversas variables y eventos.
Diferencias entre la simulación basada en agentes, la de eventos discretos y la continua
Para destacar estas diferencias se utilizarán algunos criterios. Estos criterios incluyen las siguientes características:
- Qué simulan – Se refiere a los modelos que mejor simulan
- Paso del tiempo – Se refiere a cómo ven las técnicas el paso del tiempo y los intervalos de tiempo.
- Colas – Se refiere a cómo se gestionan los flujos de colas.
- Detalles estadísticos – Se refiere a cómo definen o evalúan los acontecimientos dentro de un sistema.
Lo que simulan
Empezando por , como ya se ha dicho, las aplicaciones de software DES se utilizan para simular eventos discretos, necesidades y requisitos. Las simulaciones continuas suelen aplicarse a procesos continuos que fluyen, mientras que la ABM se aplica a agentes y sistemas autónomos.
Paso del tiempo
Para el software DES, el paso de tiempo cambia según la ocurrencia de eventos individuales mientras que para la simulación continua, los pasos de tiempo básicamente no cambian. En las aplicaciones de software AGM, los pasos de tiempo cambian según las interacciones cambiantes del agente autónomo.
Colas
El software DES aplica diversas técnicas o sistemas para gestionar las colas. Esto incluye el uso de un enfoque de primero en entrar, primero en salir (FIFO) o el enfoque de último en entrar, primero en salir (LIFO) para gestionar las colas. El software de simulación continua utiliza únicamente el sistema de primero en entrar y primero en salir para gestionar las colas. En cuanto a la ABM, la gestión de colas es un poco diferente, ya que describe un sistema desde la perspectiva del agente. Pero puede utilizarse un sistema FIFO o LIFO para gestionar las colas en las simulaciones ABM.
Diferencias de aplicación
Los casos de uso proporcionan ejemplos realistas para definir o resaltar las diferencias encontradas al utilizar estas diferentes técnicas de simulación. Empezando por la simulación de eventos discretos , la naturaleza discreta de esta técnica la convierte en una excelente elección para simulaciones industriales en las que se producen eventos.
Este incluye la industria manufacturera, las empresas de producción farmacéutica, las plantas de y las industrias con sistemas logísticos funcionales. En estos casos, la capacidad de simular la llegada y salida de entidades o los problemas de colas proporcionan un nivel de conocimiento de las operaciones industriales que otros métodos no pueden ofrecer. Un ejemplo de es el uso del software DES de Simio para optimizar las actividades del Nebraska Medical Center. En este ejemplo, se utilizó la modelización DES para optimizar las operaciones del hospital reduciendo el tiempo de desplazamiento de cirujanos y pacientes, así como, el uso de quirófanos en todo el centro médico.
Las simulaciones de eventos discretos también son herramientas poderosas en industrias intensivas en capital debido a su capacidad para realizar análisis hipotéticos antes de emprender nuevas iniciativas de implementación . La capacidad de experimentación que aporta puede evitar a estas empresas pérdidas financieras en operaciones concretas. La capacidad de acelerar o ralentizar también fenómenos específicos para analizar cambios o sistemas expansivos la convierte en una poderosa herramienta para aplicaciones empresariales.
Otras ventajas de la aplicación que aportan las aplicaciones de software de DES son su uso como herramienta de formación y validación en la Industria 4.0 y su capacidad para poner en marcha las iniciativas de transformación digital de las empresas.
Software de simulación continua – La naturaleza continua de esta técnica de simulación la convierte en una herramienta única para analizar procesos fluidos o elementos con relaciones no lineales.
Las simulaciones continuas se utilizan generalmente en los campos de la ingeniería avanzada en los que se diseñan motores de simuladores . Esto incluye la industria de la aviación para diseñar simuladores de vuelo y programas de piloto automático. También se utiliza en el diseño de motores de juegos para videojuegos como la Nintendo Wii.
En entornos industriales, se favorecen las aplicaciones de software de simulación de eventos discretos pero la simulación continua se está utilizando para tareas de diseño generativo y gestión de sistemas de control en la industria farmacéutica. También se utiliza en la predicción o estimación de la probabilidad de fenómenos naturales como la ocurrencia de inundaciones y huracanes. Estos ejemplos de aplicación hacen que la simulación continua se aplique predominantemente en campos relacionados con las STEM.
Entre las ventajas que aporta la simulación continua cabe citar la capacidad de describir sistemas con actividades variables en un mismo intervalo de tiempo ( ). Las simulaciones continuas también se utilizan para mejorar los sistemas de inteligencia artificial gracias a sus capacidades analíticas teóricas.
Software de simulación basado en agentes – Los modelos ABM se utilizan generalmente en las ciencias sociales. Se utilizan mucho para estudiar las interdependencias entre distintas actividades humanas, sistemas sociales y económicos, y en instalaciones donde las interacciones entre diversos sistemas definen las operaciones.
Los tres conceptos que definen la aplicación de la ABM son su flexibilidad, su capacidad para captar fenómenos emergentes y su capacidad para definir sistemas. Con estas capacidades vienen ciertas ventajas como la capacidad de integrar simulaciones ABM en entornos DES o de simulación continua.
Su capacidad para simular interacciones entre agentes autónomos también lo convierte en una excelente herramienta para comprender el comportamiento de la planta de producción. Por ejemplo, puede utilizarse para analizar la causa del tráfico en el taller a través de una instalación en la que interactúan tanto humanos como máquinas autónomas. Aquí, su enfoque individualista de la simulación proporciona diferentes perspectivas de los agentes activos que explican la causa de fenómenos como un atasco inesperado dentro de un sistema.
ABM se utiliza activamente en para supervisar procesos fluidos como la gestión del tráfico y del flujo de clientes en tiendas físicas, parques y centros recreativos. Un ejemplo es su uso en una tienda Macy’s. En este ejemplo, ABM se utilizó para estimar la distribución de los vendedores dentro de sus instalaciones y cómo interactúan con los clientes para mejorar sus operaciones.
También se utiliza para analizar fenómenos bursátiles y riesgos operativos en organizaciones de diversos nichos industriales. De este modo, se pone de relieve la versatilidad y flexibilidad que las simulaciones ABM aportan a diversos procesos interactivos.
En resumen
La simulación proporciona una visión de las relaciones humanas, los procesos industriales, la planificación urbana y regional y los sistemas complejos en todos los nichos. De este modo, se consolida como una importante herramienta de análisis de datos y transformación digital diseñada para todas las organizaciones.
Aunque Las simulaciones DES, CS y ABM aplican distintos enfoques a la simulación, los resultados que producen optimizan los esfuerzos humanos e industriales de distintas maneras. Estas maneras incluyen la planificación y la implementación, la mejora de las relaciones con los clientes, la formación del personal, el desarrollo de estrategias y el diseño. El software de modelado y simulación Simio proporciona una plataforma intuitiva para modelar, ejecutar, gestionar y compartir simulaciones DES, CS y ABM para optimizar los procesos operativos de su organización . Puede obtener más información sobre casos de uso específicos consultando nuestro catálogo de casos prácticos.