1.6 Etapas de un proyecto de simulación.


FORMULACION DEL PROBLEMA.
Otro importante aspecto abordado en la investigación es la identificación y estudio de las técnicas de integración para la formulación de las tareas docentes. Sin pretender profundizar en las complejidades que encierra una investigación pedagógica sobre el tema, a continuación se describen muy brevemente algunas técnicas utilizadas para la formulación de problemas químicos de integración estructural, que son los más importantes:
1.-Modelación. Fijado el objetivo que se persigue en la creación de un problema, inmediatamente se activan los componentes intelectuales básicos: sensaciones, percepciones, memoria, pensamiento e imaginación. Con ellos se comienzan a dibujar en el cerebro nuevas ideas en forma de imágenes, con la necesidad de ser exteriorizadas mediante la construcción de modelos gráficos, es por ello que los elementos estructurales del problema son plasmados en el papel antes de su redacción en el formato final.
La técnica de modelación es un recurso asociativo de gran valor en la fluidez de los procesos lógicos de análisis y síntesis del pensamiento que se desarrollan en el acto de creación. Es el reflejo gráfico en el papel de las asociaciones que van conformándose como estructuras cognitivas, y los dibujos, esquemas, trazos, etc que inicialmente viene apareciendo de forma aislada y sucesiva, luego se integran en forma de sistema para la formulación final del problema. Esta técnica constituye un buen instrumento en manos del formulador porque facilita la asociación de ideas, ayuda a agrupar los elementos estructurales del problema y facilita la redacción en forma coherente.
La construcción de los diagramas de Euler para estudiar las distintas relaciones que se establecen entre los conocimientos, es una actividad que ayuda a desarrollar la habilidad de modelación. Estos diagramas también son utilizados en la metodología como situación inicial para la construcción de tareas que respondan a determinadas características.
2.-Tanteo-error. Consiste en un proceso continuo de adecuación y ajuste por búsqueda y prueba de los datos y/o las incógnitas según las condiciones del problema, hasta encontrar las más adecuadas. La búsqueda puede ser de tipo inteligente o arbitrario, y en ocasiones es utilizada para modificar las condiciones y con ella reordenar los elementos estructurales. Se evidencia su utilización en el gran número de operaciones de cálculo que son realizadas, así como en tachaduras y borrones que generalmente aparecen sobre el papel del formulador.
3.Asociación por analogía. En esta técnica se hace uso de la reproducción en una primera fase. Consiste en establecer nuevos nexos entre datos e incógnitas siguiendo formatos y textos guardados en la memoria para obtener otras por medio de la innovación. Es evidente que sobre las ideas iniciales, posteriormente se introducen modificaciones, que consisten en relacionar los datos de otra forma, introducir nuevas condiciones o cambiar la forma de redactar las preguntas, para obtener al final un problema derivado, que si bien no se caracteriza por su originalidad, sí constituye una nueva tarea.
Estas tres primeras técnicas son tipificadas como complementarias en el acto de creación de las tareas docentes, porque actúan de forma combinada y más bien son instrumentos de ayuda, según la situación inicial que se tome como punto de partida.
Otras, como la siguientes, son denominadas básicas por su gran influencia y jerarquía en la formulación, sin embargo, tanto las complementarias como las básicas se utilizan de forma combinada en la práctica.
4.-Integración por inclusión. Es una técnica muy sencilla, cuyo procedimiento es asequible a cualesquier sujeto. Consiste en elaborarla de forma tal que las incógnitas de los diferentes incisos mantengan una dependencia sucesiva en forma de cadena, como el ejemplo de la página 37, donde fueron caracterizados los sistemas semiabiertos, para luego eliminar los iniciales y solo dejar la incógnita final.
5.-Reformulación. Consiste en reconstruir la estructura gramatical y de sistema mediante procesos de innovación. Se diferencia de la analogía por la profundidad de los cambios introducidos, puesto que se parte de un ejemplo concreto que debe ser modificado y no de recuerdos que pueden ser borrosos y a veces confusos. 
 
6.-Fusión de tareas (o contenidos) auxiliares. Como parte de las estrategias de integración, la fusión de tareas docentes auxiliares constituye una de las más importantes. Es poco empleada, debido a la elevada complejidad que implica el establecimiento de relaciones múltiples entre datos e incógnitas que proceden de ejemplos diferentes, aunque también pueden ser integrados diversos contenidos previamente seleccionados, que guarden una relación directa o indirecta. Consiste en fusionar dos o más contenidos (que pueden o no proceder de otras tareas), mediante los mecanismos de la integración externa o interna, para obtener otra con un mayor nivel de complejidad. Para poner en práctica las técnicas analizadas, es necesario aclarar que casi nunca se emplean de forma aislada, más bien en forma asociada como conjunto, por ejemplo cuando se selecciona la reformulación, ella va acompañada de otras complementarias como la modelación y el tanteo-error, entre otras. Además, en su conjunto, los fundamentos teóricos estudiados sobre los distintos tipos de tareas integradoras y las técnicas necesitan para su implementación del siguiente conjunto de requisitos:
1.-Partir del análisis de los objetivos de los programas, siguiendo un enfoque sistémico en su derivación gradual, desde los más generales de la enseñanza hasta la clase.
2.-Proporcionar en las tareas relaciones ricas entre los nuevos conocimientos y los esquemas existentes, donde estén presentes todos los niveles de integración de los conocimientos y las habilidades, hasta llegar al nivel interdisciplinario.
3.-Desarrollar una adecuada variedad, concebida la variedad no sólo en términos de enfoque que propicien reflexión, estimulen el debate y permitan crear motivos cognoscitivos, sino también en relación con las funciones, habilidades, niveles de asimilación y complejidad, entre otros
4.-Presentar la información tanto en términos positivos y familiares como con complejidad lógico lingüística, ir desde la simple descripción del lenguaje simbólico hasta la exigencia de complicadas transformaciones, como por ejemplo negaciones o varias premisas con diferentes enlaces lógicos, textos complejos a interpretar o informaciones no utilizables, entre otras.
5.-Redactar las tareas de forma tal que expresen siempre más de una función. Además de la función cognoscitiva, incorporar situaciones nuevas, con diferentes niveles de complejidad, tanto de la vida diaria, la orientación profesional o el cuidado del medio ambiente, como de la actualidad político- ideológica del país.
6.-Establecer un adecuado equilibrio entre los problemas que serán formulado, dejando un espacio a los problemas experimentales y cualitativos, que son insuficientes en los textos de la enseñanza media.

1.5 Estructura y etapas de un estudio de simulación.


DEFINICIÓN DEL SISTEMA: Para tener una definición exacta del sistema que se desea simular , es necesario hacer primeramente un análisis preliminar del mismo, con el fin de determinar la iteración del sistema con otros sistemas, las restricciones del sistema ,las variables que interactúan dentro del sistema y sus interrelaciones,las medidas de efectividad que se van a ultilizar para definir y estudiar el sistema y los resultados que se esperan obtener del estudio.
FORMULACIÓN DEL MODELO:Una vez que estan definidos con exactitud los resultados que se desean obtener del estudio el siguiente paso es definir y construir el modelo con el cual se obtendrán los resultados deseados. Aquí es necesario definir las variables que forman parte de el modelo, sus relaciones lógicas y los diagramas de flujo que describan en forma completa al modelo.
COLECCIÓN DE DATOS:Es posible que la facilidad de obtención de algunos datos o la dificultad de conseguir otros, pueda influenciar el desarrollo y formulación del modelo. Por ello es importante que se defina con claridad y exactitud los datos que el modelo va a requerir para producir los resultados deseados.
IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO EN LA COMPUTADORA: Aqui se define cual es el lenguaje que se va a ultilizar algunos de estos pueden ser de proposito general como: Visual basic,Java,Delphi o se pueden usar unos paquetes como: GBSS,SIMULA,PROMODEL.
VALIDACIÓN:A travez de esta etapa es posible detallar definiciones en la formulación del modelo o en los datos alimentados al modelo.Las formas mas comunes de validar un modelo son:
a)Opinion de expertos b)La exactitud con la que se predicen los datos C)Exactitud de la prediccion del futuro d)Comprobacion de la falla del modelo de simulacion al ultilizar datos que hacen fallar al sistema. e)Aceptacion y confianza en el modelo de la persona que lo usara.
EXPERIMENTACIÓN: La experimentación con el modelo se realizara después de que este ha sido validado. La experimentación consiste en generar los datos deseados y en realizar análisis de sensibilidad de los índices requeridos.
INTERPRETACIÓN: A que se interpretan los resultados que arroja la simulacion y en base a esto se toma una decisión.
DOCUMENTACIÓN: Existen dos tipos de documentacion que son requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulacion.
Documentacion Técnica: Es la documentacion que con el departamento de procesamiento de datos debe tener del modelo. Manual del Usuario:Es la documentacion que facilita la interpretación y el uso del modelo desarrollado a través de una terminal de computadora.

1.4 Sistemas, modelos y control.

El concepto de sistema en general esta sustentado sibre el hecho de que ningun sistema puede existir aislado completamente y siempre tendra factores externos que lo rodean y pueden afectarlo.
Los objetivos que se persiguen al estudiar uno o varios fenomenos en funcion de un sistema son aprender como cambian los estados, predecir el cambio y controlarlo, todo sistema consta de 3 caracteristicas; Tienen fronteras, existe dentro de un medio ambiente y tiene subsistemas, el medio ambiente es el conjunto de circunstancias dentro de las cuales esta una situacion problematica, mientras que las fronteras distinguen las entidades dentro de un sistema de las entidades que constituyen su medio ambiente.
Conceptos Basicos de Sistemas
Entidad: "Una entidad es algo que tiene realidad fisica u objetiva y distincion de ser o de carácter".
Las entidades tienen ciertas propiedades que los distinguen a unas de otras.
Relacion:"Relacion es la manera en la cual dos o mas entidades dependen entre si". Relacion es la union que hay entre las propiedades de una o mas entidades; por consiguiente, el cambio en alguna propiedad de una entidad ocasiona un cambio en una propiedad de otra entidad.
Estructura: Es un conjunto de relaciones entre las entidades en la que cada entidad tienen una posicion, en relacion a las otras, dentro del sistema como un todo.
Estado:El estado de un sistea en un momento del tiempo es el conjunto de propiedades relevantes que el sistema tiene en este momento.Cuando se  habla del estado de un sistema, entiende los valores de los atributos de sus entidades.Analizar un sistema supone estudiar sus cambios de estado conforme transcurre el tiempo. 
Modelacion de sistemas
Puede ser una representacion formal de la teoria o una explicacion formal de la observacion empirica, a menudo es una combinacion de ambas. Los propositos de usar un modelo son los siguientes:
  1. Hace posible que un investigador organice sus conocimientos teoricos y sus observaciones empiricas sobre un sistema y deduzca las consecuencias logicas de esta organizacion.
  2. Favorece una mejor comprension del sistema.
  3. Acelera analisis.
  4. Constituye un sistema de referencia para probar la aceptacion de las modificaciones del sistema.
  5. Es mas facil de manipular que el sistema mismo.
  6. Hace posible controlar mas fuentes de variacion que lo que permitiria el estudio directo de un sistema.
  7. Suele ser menos costoso.
Al analizar un sistema podemos observar, que al cambiar un aspecto del mismo, se producen cambios o alteraciones en otros. Es en estos casos en los que la simulacion, representa una buena alternativa para analizar el diseño y operacion de complejos procesos o sistemas.

La modelacion de sistemas es una metodologia aplicada y experimental que pretende:
  1. Describir el comportamiento de sistemas.
  2. Hipotesis que expliquen el comportamiento de situaciones problematicas.
  3. Predecir un comportamiento futuro, es decir, los efectos que se produciran mediante cambios en el sistema o en su metodo de operacion.
Un modelo se utiliza como ayuda para el pensamiento al organizar y clasificar conceptos confusos e inconsistentes. Al realizar un analisis de sistemas, se crea un modelo del sistema que muestre las entidades, las interrelaciones, etc. La adecuada construccion de un modelo ayuda a organizar, evaluar y examinar la validez de pensamientos.

1.3 Metodología de la simulación.

  • Definicion del sistema
Para tener una definicion exacta del sistema que se desea simular, es necesario hacer primeramente un analisis preliminar de este, con el fin de determinar la interaccion con otros sistemas, las restricciones del sistema, las variables que interactuan dentro del sistema y sus interrelaciones, las medidas de efectividad que se van a utilizar para definir y estudiar el sistema y los resultados que se esprean obtener del estudio.
  • Formulacion del modelo
Una vez definidos con exactitud los resultados que se esperan obtener del estudio, se define y construye el modelo con el cual se obtendran los resultados deseados. En la formulacion del modelo es necesario definir todas las variables que forman parte de el, sus relaciones logicas y los diagramas de flujo que describan en forma completa el modelo.
  • Coleccion de datos
Es importante que se definan con claridad y exactitud los datos que el modelo va a requerir para producir los resultados deseados.
  • Implementacion del modelo con la computadora
Con el modelo definido, el siguiente paso es decidir si se utiliza algun lenguaje como el fortran,lisp,etc..., o se utiliza algun paquete como Vensim,Stella e iThink, GPSS,Simula,Simscript,Rockwell Arena, etc..., para procesarlo en la computadora y obtener los resultados deseados.
  • Validacion
A traves de esta etapa es posible detallar deficiencias en la formulacion del modelo o en los datos alimentados al modelo. Las formas mas comunes de validar un modelo son:
  1. La opinion de expertos sobre los resultados de la simulacion.
  2. La exactitud con que se predicen datos historicos.
  3. La exactitud en la prediccion del futuro.
  4. La comprobacion de falla del modelo de simulacion al utilizar datos que hacen fallar al sistema real.
  5. La aceptacion y confianza en el modelo de la persona que hara uso de los resultados que arroje el experimento de simulacion.
  • Experimentacion
Se realiza despues de que el modelo haya sido validado, consiste en generar los datos deseados y en realizar un analisis de sensibilidad de los indices requeridos.
  • Interpretacion
Se interpretan los resultados que arroja la simulacion y con base a esto se toma una decision. Es obvio que los resultados que se obtienen de un estudio de simulacion ayuda a soportar decisiones del tipo semi-estructurado.
  • Documentacion
Dos tipos de documentacion son requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulacion. La primera se refiere a la documentacion del tipo tecnico y la segunda se refiere al manual del usuario, con el cual se facilita la interaccion y el uso del modelo desarrollado.

1.2 Conceptos basicos de modelacion

Modelacion 
Es aquello que sirve para representar o describir otra cosa es decir crea prototipos(1° diseño), el modelo puede tener una forma semejante o ser totalmente distinto del objeto real.

Modelo
Se puede definir como una representacion simplificada de un sistema real, un proceso o una teoria, con el que se pretende aumentar su comprension hacer predicciones y posiblemente ayudar a controlar el sistema.

Existen 3 formas de modelos:
Iconico: Version a escala del objeto real y con sus propiedades mas o menos revelantes.
Analogico: Modelo con apariencia fisica distinto al original, pero con comportamiento representativo.
Analitico: Relaciones matematicas o logicas que representan leyes fisicas que se cree gobiernan el comportamiento de la situacion bajo investigacion.
Su utilidad puede tener las siguientes matrices:
  • Ayuda para aclarar el pensamiento acerca de un area de interes.
  • Como una ilustracion de concepto.
  • Como una ayuda para definir estrucutura y logica
  • Como un prerequisito al diseño.
La actividad de diseñar esta interesada en definir como lograr un determinado proposito. Sin embargo, previamente al diseño esta la etapa de decidir que se va a diseñar. La modelacion conceptual es necesaria en esta etapa.

1.1 Definiciones e importancia de la simulacion en la ingenieria

Simulación es una tecnica numerica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matematicas y logicas, las cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a traves de largos periodos de tiempo.

Thomas H. Taylor


Simulacion es el proceso de diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso y conducir experimentos con este modelo con el proposito de entender el comportamiento del sistema o evaluar varias estrategias con las cuales se puede operar el sistema.

Robert E. Shannon

Importancia de la simulacion en la ingenieria

Recientes avances en las metodologias de simulacion y la gran disponibilidad de software que actualmente existe en el mercado, han hecho que la tecnica de simulacion sea una de las herramientas mas ampliamente usadas en el analisis de sistemas .


Ventajas de un diseño de simulacion

  • A traves de un estudio de simulacion, se puede estudiar el efecto de cambios internos y externos del sistema, al hacer alteraciones en el modelo del sistema y observando los efectos de esas alteraciones en el comportamiento del sistema.
  • Una observacion detallada del sistema que se esta simulando puede conducir a un mejor entendimiento del sistema y por consiguiente a sugerir estrategias que mejoren la operación y eficiencia del sistema.
La tecnica de simulacion puede ser utilizada para experimentar con nuevas situaciones, sobre las cuales tiene poca o ninguna informacion. A través de esta experimentacion se puede anticipar mejor a posibles resultados no previstos.