OPTIMIZACION DE FUNCIONESY SISTEMAS
Magistral No. 1
Prof. Nelson Pérezwww.unitec.edu.ve/materiasenlinea/optimizaciondefuncionesysistemas
La simulación de eventos discretos es unade las herramientas de investigación de
operaciones más ampliamente utilizadas enla actualidad debido a su estructura másfácil y rápida de comprender. Además de
la disponibilidad de lenguajes de propósitoespecial.
Introducción
Los modelos son descriptores de los sistemas
Situaciones problemas del mundo real
Desarrollo de metodologías de solución apropiadas (usando 1)
Prueba y desarrollo (aplicando 1 y 2)
lleva a
lleva a
lleva a
emprendeCiclo de la actividad de investigación
Desarrollo de maneras de describirlas
(MODELOS)1
2
Modelo
EL EXITO DEL MODELADOR DEPENDE DE QUE TAN BIEN
PUEDE DEFINIR LOS ELEMENTOS SIGNIFICATIVOSDEL SISTEMA Y LA RELACION ENTRE LOS MISMOS
Un modelo es la interpretación explícita delo que uno entiende de una situación,o tansólo ideas de uno acerca de esa situación.
Puede expresarse en matemáticas, símbolos o
palabras,pero en esencia es una descripciónde entidades, procesos o atributos y las
relaciones entre ellos. Puede ser prescriptivoo ilustrativo, pero sobre todo, debe ser útil
Modelo
“Es un conjunto estructurado de objetosy (o) atributos junto con las relaciones
entre ellos"
Límite del sistema
Sistema
Es mucho más fácil si: Pero en los sistemas complejos
Las leyes de la física pertenecen Pocas leyes fundamentales disponibles
al sistema
Existiera forma de representarlo Muchos elementos básicos difíciles
gráficamente de describir y procesar
La variabilidad de la información a Requieren de políticas s/la información
procesar, elementos y resultados a procesar (dificiles de cuantificar)
fueran controlables
Algunos elementos significativos son
determinados al azar
La toma de decisiones por parte de
personas es parte integral del sistema
Desarrollo de Modelos
IMPLEMENTACION
SISTEMA
MODELO
CIFRAS
DISEÑARALTERNATIVAS
MEDIDAS DEDESEMPEÑO
LIMITESNIVEL DEDETALLE
PROPOSITO
Construcción de Modelos
Algunas Definiciones
• SIMULAR ES "FINGIR".
• SIMULAR ES LLEGAR A LA ESENCIA DE ALGOPRESCINDIENDO DE LA REALIDAD.
• ES LA TECNICA DE RESOLVER PROBLEMASSIGUIENDO LOS CAMBIOS EN EL TIEMPO DEUN MODELO DINAMICO.
¿Qué es SIMULACIÓN?
• ES EL PROCESO DE DESARROLLAR UN MODELOLOGICO-MATEMATICO SOBRE UN SISTEMA REALY EXPERIMENTAR CON EL MODELO RESPECTIVOEN UNA COMPUTADORA.
• UN EXPERIMENTO DE SIMULACION CONSISTE ENLA OBSERVACION DEL COMPORTAMIENTO DINAMICODE UN MODELO QUE SE MUEVE DE UN ESTADO AOTRO DE ACUERDO A UNA SERIE DE RESTRICCIO-NES Y REGLAS ESTABLECIDAS EN EL MODELO.
• ...
¿Qué es SIMULACIÓN?
Algunas Definiciones
Sistema
Experimentarcon el
sistema
Experimentarcon un modelo
del sistema
Modelofisico
Modelomatemático
Soluciónanalítica SIMULACION
¿Qué es SIMULACIÓN?
• Los sistemas reales c/elementos estocasticosson de difícil modelaje matemático para suevaluación analítica. La Simulación puede serel único tipo de investigación posible.
• Puede ser usado repetidamente una vez queel modelo ha sido construido
• Generalmente son más fáciles de aplicar quelos métodos analíticos
• Los modelos analíticos requieren de muchassuposiciones para hacerlos manejables
Ventajas
• La simulación permite estimar medidas de desempeño delsistema existente bajo diferentes escenarios de operación.
• Las alternativas de diseño propuestas a un sistema puedenevaluarse en busca de mejores resultados a los requerim.
• Se puede tener un mejor control sobre condicionesexperimentales no así experimentando con el sistema real.
• Permite estudiar el sistema por periodos muy largos enen un tiempo comprimido. O alternativamente un trabajominucioso, analizarlo en tiempo expandido
Ventajas
• Son costosos y consume mucho tiemposu desarrollo.
• Se usa en situaciones donde existentécnicas analíticas.
• Generalmente no sirven para encontrarsoluciones óptimas.
• Dificultad en vender la idea por faltade conocimientos.
Desventajas
• Ver la simulación como un ejercicio complicado deprogramación.
• Inferir con una sola corrida asumiendo independencia
• Confianza en simuladores comerciales accesibles a"cualquiera", complejos, no documentados, que noimplementan la lógica deseada
• Uso arbitrario de distribuciones y suposiciones
• Impresionarse con el gran volumen de información,y una animación realista.Pero que no refleja a sistema estudiado
Peligros
1.FORMULACION DEL PROBLEMA.
2. CONSTRUCCION DEL MODELO.
3. ADQUISICION DE DATOS.
4. TRADUCCION DEL MODELO.
5. VERIFICACION.
6. VALIDACION
7. PLANEACION TACTICA Y ESTRATEGICA.
8. EXPERIMENTACION.
9. ANALISIS DE RESULTADOS.
10. IMPLEMENTACION Y DOCUMENTACION.
Etapas
La simulación analiza el comportamiento de los sistemas como función del tiempo.Los modelos de los sistemas pueden ser clasificados como con:
I.CAMBIOS DISCRETOSLa variables dependientes varían en puntos específicosdel tiempo de simulación y son referidos como eventos
II.CAMBIOS CONTINUOSLas variables dependientes del modelo pueden cambiarcontinuamente durante el transcurso del tiempo.
Tipos de Simulación
1.PROGRAMACIÓN DEL
SIGUIENTE EVENTO
2.EXAMEN DE ACTIVIDADES
3.ORIENTACION A LOS PROCESOS
Evento 1llegada Evento 2
se iniciael serv.enla tarea 1
Evento 3 se iniciael serv.enla tarea 2
Evento 4terminael serv.enla tarea 1
Evento 5terminael serv.enla tarea 2
tiempo
Actividad 1
Actividad 2
Proceso
Enfoques Alternativos. Modelos de Eventos Discretos
REDUCCION EN LA TAREA DE PROGRAMACION.
MEJOR DEFINICION DEL SISTEMA.
MAYOR FLEXIBILIDAD PARA CAMBIOS.
MEJOR DIFERENCIACION DE LAS ENTIDADESQUE FORMAN EL SISTEMA.
OBTENCION DE REPORTES FLEXIBLES
FUNCIONES INTEGRADAS
Lenguajes de Simulación
Ventajas
- GPSS/H (General Purpose Simulation System)
- SLAM II (Simulation Language for Alternative Modelling)
- SIMNET II (Simulation Network)
Orientación Por Procesos
• LENGUAJE DE SIMULACION DISCRETA.
• FUE DISENADO CON UN LENGUAJEENSAMBLADOR
• DISENADO POR GEOFREY GORDON EN LOS60'S
• EXISTEN DIVERSAS PRESENTACIONES.
• GPSS/H CONSIDERA EL PROCESO COMOENTIDADES QUE SE MUEVEN DENTRO DELSISTEMA
• ESTAS ENTIDADES DINAMICAS QUE SE MUEVENDE BLOQUE EN BLOQUE SON LLAMADASTRANSACCIONES
Modelación Por Bloques en GPSS/H
• UN BLOQUE REPRESENTA UNA ACCION O EVENTOQUE PUEDE AFECTAR UNA O MAS TRANSACCIONESY CAMBIAR EL ESTADO DEL SISTEMA.
• LA COLECCION DE BLOQUES REPRESENTA EL SISTEMATOTAL LLAMADO DIAGRAMA DE BLOQUES.
• CADA BLOQUE EN EL DIAGRAMA DE BLOQUES REPRE-SENTA EXACTAMENTE UNA LINEA EN EL PROGRAMAFUENTE.
• GPSS/H NO ES UN LENGUAJE ESTRUCTURADO.
Modelación Por Redes con SIMNET II
• DISEÑADO EN FORTRAN.
• EN LOS 70'S POR ALAN PRITSKER.
• PERMITE TODO TIPO DE SIMULACIÓN.
• PERMITE SOLO INSERCIONES EN FORTRAN.
• MANEJA EL ENFOQUE POR PROCESO (REDES).
• LOS OBJETOS QUE SE MUEVEN EN EL SISTEMASON LLAMADOS "ENTIDADES".
• A LAS ENTIDADES SE LES ASIGNAATRIBUTOS PARA DISTINGUIRLAS.
Modelación Por Redes con SLAM II
• EL MARCO DE TRABAJO DE SLAM II ES UNAESTRUCTURA DE RED CONSISTENTE DE NODOS.ESPECIALIZADOS Y RAMAS QUE SON USADASPARA MODELAR RECURSOS, COLAS PARA RECURSOS,ACTIVIDADES Y DECISIONES QUE RESTRINGEN ELFLUJO DE ENTIDADES.
• LA ORGANIZACION LOGICA DE ESTOS NODOSFORMA UN MODELO EN SLAM II, QUE PUEDESER REPRESENTADO GRAFICAMENTE EN UNDIAGRAMA DE RED.
• UNA RED DE UN MODELO EN SLAM II ES UNAREPRESENTACION DE UN PROCESO Y EL FLUJODE ENTIDADES A TRAVES DEL PROCESO.
Modelación Por Redes con SLAM II
• DISEÑADO POR HAMDY TAHA EN LOS 80’S.
• FUE CONSTRUIDO CON FORTRAN.
• NO ES UN LENGUAJE ESTRUCTURADO.
• ES UN LENGUAJE ORIENTADO POR PROCESO.
• CONSISTE SOLAMENTE EN CUATRO NODOS.
Modelación Por Redes con SIMNET II
• USA NODOS Y RAMAS PARA REPRESENTAR EL SISTEMAA SIMULAR.
• NO REQUIERE INSERCIONES EN FORTRAN.
• EL CONJUNTO DE NODOS Y RAMAS ES DEFINIDO COMODIAGRAMA DE RED, QUE ES EL MODELO DEL SISTEMAA REPRESENTAR.
• LAS RAMIFICACIONES JUEGAN UN PAPEL MUYIMPORTANTE EN EL DISENO DE MODELOS.
Modelación Por Redes con SIMNET II
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