Conceptos Fundamentales de Simulación: Modelos y Metodologías

Definición y Naturaleza de la Simulación

La simulación es el proceso de construir un modelo de un sistema real para llevar a cabo experimentos con él. La finalidad es comprender el comportamiento del sistema en sus distintos aspectos o evaluar diferentes estrategias para su funcionamiento, sin necesidad de experimentar directamente con el sistema real. Esto ofrece la importante ventaja de poder operar en una escala de tiempo muy reducida, permitiendo realizar en cuestión de minutos ensayos que, en la realidad, demandarían meses o años.

Metodologías de la Simulación

Existen diferentes enfoques para abordar un proyecto de simulación. A continuación, se describen los más relevantes.

Metodología Analítica

Se basa en el principio de considerar todos los elementos con el máximo detalle hasta lograr la total integración de sus partes. Es decir, va de las partes al todo.

Dinámica de Sistemas

Este enfoque realiza una aproximación global del problema en estudio, sin entrar en complejos detalles de sus elementos. Descompone los sistemas hasta llegar a sus componentes elementales, por lo que va del todo a las partes. Se le conoce como enfoque sistémico y emplea gráficos sencillos e íconos representativos para facilitar su comprensión.

Comparativa de Ambas Metodologías

• Quienes prefieren el enfoque sistémico opinan que el enfoque analítico puede hacer perder la visión de conjunto del fenómeno estudiado.
• Por otro lado, los partidarios del enfoque analítico sostienen que el enfoque sistémico pierde numerosos detalles del sistema al ser estudiado de forma global y sin un conocimiento previo profundo de las distintas partes que intervienen.

Enfoque Híbrido

Combinar ambas metodologías potencia los beneficios de cada una, logrando resultados superiores. Este enfoque permite un conocimiento más detallado del sistema y alcanzar una mayor profundización del problema. Además, aumenta las posibilidades de comunicación y entendimiento con especialistas de otras áreas.

El Proceso del Método Analítico

El proceso de simular digitalmente un fenómeno empleando el método analítico comienza con el uso de series de números generados de forma aleatoria, denominadas tablas de números al azar o, simplemente, números al azar. Estas tablas poseen una función de distribución de probabilidad uniforme.

Dado que las tablas de números al azar tienen una función de distribución uniforme, que por lo general no coincide con la del fenómeno a simular, es necesario modificarla. El objetivo es transformar la distribución de la tabla para que coincida con la que posee la variable aleatoria del modelo. La tabla resultante de esta transformación es la denominada muestra artificial. Sus números son utilizados como valores o magnitudes de las distintas variables y parámetros del modelo durante su procesamiento.

Aplicaciones y Consideraciones Clave

Problemas Estocásticos vs. Deterministas

No debe interpretarse que la simulación está destinada únicamente a resolver problemas aleatorios o estocásticos (aquellos que contienen variables aleatorias en su formulación matemática). En ocasiones, también puede ser utilizada para resolver problemas deterministas que no poseen una solución analítica o deductiva conocida dentro del campo de la matemática pura.

Cuándo Evitar la Simulación

No es conveniente aplicar el método de simulación para procesar problemas que ya posean un método analítico-deductivo conocido para lograr una solución sencilla y precisa. Esto se debe al alto costo que demandan los estudios de simulación, principalmente en términos de tiempo de procesamiento y seguimiento del modelo.