Diseño de Sistemas y Procesos: Modelos y Simulación
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Sistemas y Procesos
Proceso
Un proceso es un conjunto de actividades que transforman entradas o insumos en salidas o resultados.
Sistema
Un sistema es un conjunto de elementos interconectados que trabajan juntos para llevar a cabo un proceso. Incluye subprocesos, recursos y controles. El diseño de procesos se centra en qué se ejecuta, mientras que el diseño del sistema se enfoca en cómo, dónde y cuándo se ejecuta.
Propiedades de los Sistemas
Sinergia
La sinergia se refiere a la idea de que el todo es mayor que la suma de sus partes. En un sistema, la interacción de los componentes crea un resultado que es superior a lo que se lograría con los componentes individuales.
Entropía
La entropía refleja el grado de desorden en un sistema. Se puede reducir la entropía ingresando información al sistema.
Equilibrio Homeostático
El equilibrio homeostático es un equilibrio dinámico que mantiene los valores del sistema dentro de un rango establecido.
Sistemas Continuos
En los sistemas continuos, las variables de estado evolucionan de manera continua a lo largo del tiempo.
Sistemas Discretos
En los sistemas discretos, las variables de estado cambian en instantes específicos y permanecen constantes entre esos instantes.
Modelos
Un modelo es una abstracción o simplificación de un sistema real que se utiliza para comprender su comportamiento. Los modelos permiten probar ideas y explorar diferentes escenarios.
Tipos de Modelos
- Físico (Icónico): Representa las características físicas del sistema.
- Lógico/Matemático: Utiliza variables cuantitativas y relaciones lógicas para describir el sistema.
Modelos en Simulación
En simulación, se utiliza un modelo matemático o lógico para representar un sistema real. Se realizan experimentos con el modelo en una computadora para recopilar datos y estimar las características del sistema.
Elección del Método
Si el modelo es simple, se pueden utilizar métodos matemáticos tradicionales como la teoría de colas o la programación lineal. Para sistemas complejos, la simulación es a menudo necesaria.
Equilibrio entre Abstracción y Realismo
Al crear un modelo, es importante encontrar un equilibrio entre la abstracción y el realismo. Se deben considerar tres aspectos:
Exactitud de los Resultados
La exactitud se refiere a la calidad de los resultados del modelo y su capacidad para representar el sistema real.
Relevancia de los Elementos
Es importante seleccionar variables que sean representativas de la actividad del sistema y que tengan un impacto significativo en sus estados.
Desagregación de Elementos (Subsistemas)
La desagregación implica dividir un elemento del modelo en subelementos más pequeños. Esto puede aumentar o disminuir la precisión del modelo, dependiendo de la relevancia de la desagregación.
Elección del Modelo
Para estudiar un sistema, se pueden utilizar diferentes tipos de modelos:
- Prototipo Fiel: Experimentar con el sistema real. Esto puede ser costoso o complejo.
- Réplica: Crear una copia del sistema. Esto también puede ser costoso o complejo, y puede ser difícil replicar el interior del sistema.
- Modelo: Utilizar una abstracción del sistema para comprender su comportamiento.