MODELIZACIÓN
Modelos de procesos continuos
La dinámica de sistemas es un enfoque para entender el comportamiento de sistemas complejos a través del tiempo. Lidia con ciclos de realimentacion interna y retrasos en los tiempos que afecta el comportamiento del sistema total.
Lo que hace diferente al enfoque de dinámica de sistemas de otros enfoques para estudiar sistemas complejos, es el uso de ciclos de realimentacion y existencias y flujos. Estos elementos, que se describen como sistemas aparentemente simples, despliegan una desconcertante no linealidad.
Procesos de tiempos continuos
Tiempo continuo signica que la variable independiente de las ecuaciones del modelo matematico es el tiempo t del proceso y que este varia de forma continua en un intervalo de “R”. Las ecuaciones diferenciales del modelo son, en general, ecuaciones en derivadas parciales (EDP) pero muchas veces se pueden reducir a ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO) e incluso a veces a ecuaciones diferenciales ordinarias lineales y con coeficientes constantes. Esto da lugar a la siguiente clasificacion de los sistemas de tiempo continuo:
· Sistemas de parametros distribuidos (EDP)
· Sistemas de parametros concentrados (EDO)
· Sistemas lineales (EDO lineales)
· Sistemas lineales de parametros constantes (EDO lineales con coeficientes constantes)
La simulación por eventos discretos
Es una técnica informática de modelado dinámico de sistemas. Frente a su homóloga, la simulación de tiempo continuo, esta se caracteriza por un control en la variable del tiempo que permite avanzar a éste a intervalos variables, en función de la planificación de ocurrencia de tales eventos a un tiempo futuro. Un requisito para aplicar esta técnica es que las variables que definen el sistema no cambien su comportamiento durante el intervalo simulado.
¿Qué es una simulación?
Simulación es la experimentación con un modelo de una hipótesis o un conjunto de hipótesis de trabajo.
Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann la define así: "Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos períodos".
Una definición más formal formulada por R.E. Shannon es: "La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias -dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos - para el funcionamiento del sistema".
PARAGIGMAS DE SIMULACIÓN
Dynamic Systems: Es un tipo de sistema continuo. Es el mas antiguo (Epoca de Newton). Sirve para solucionar ecuaciones diferenciales. Las gente que lo utiliza vienen siendo matemáticos, ingenieros o científicos.
System Dynamics: Es un tipo de sistema continuo. Es mas moderno que el anterior ( a partir de la 2º guerra mundial). La gente que lo utiliza vienen siendo fisicos, ingenieros, matematicos, biologos, en la banca o economistas.
PROGRAMAS DE SIMULACION
Easy Java Simulations (simulaciones sencillas en Java), también conocido como EJS o Ejs, es una herramienta de autor creada en Java que ayuda a no programadores a crear simulaciones interactivas en Java, habitualmente con fines de enseñanza o aprendizaje
GPSS-General Purpose Simulation System: Es un lenguaje de simulación por eventos, los elementos que se inyectan al modelo (transacciones) mediante el bloque GENERATE son puestos en la cadena de eventos futuros (Future Event Chain) con el instante de su futuro nacimiento, las tareas que estos elementos realizan mediante el bloque ADVANCE generan eventos futuros con el instante de terminación de la tarea.
El GPSS ejecuta todos los eventos corrientes hasta que no haya ningún evento y así se repite el proceso hasta que un TERMINATE con operando distinto de cero alcance la cantidad pedida en el START.
AnyLogic es una herramienta desarollada por XJ Tecnologías que incluye todos los métodos de simulación mas comunes en practica hoy.
MATLAB es un lenguaje de alto nivel y un entorno interactivo que le permite realizar tareas de cálculo complejas de forma más rápida que con los lenguajes de programación tradicionales, como C, C++ y Fortran.
DIAGRAMAS DE FORRESTER
El diagrama de Forrester es una representación simbólica de las variables de nivel, flujo y auxiliares de un diagrama causal una vez identificadas y constituye un paso intermedio entre el diagrama causal y el sistema de ecuaciones diferenciales de primer orden que le corresponde.
Los símbolos que aparecen en el diagrama vienen dados en la figura:
A continuación se muestra un ejemplo del diagrama de Forrester:
PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS
La programación orientada a objetos o POO (OOP según sus siglas en inglés) es un paradigma de programación que usa objetos y sus interacciones, para diseñar aplicaciones y programas informáticos. Está basado en varias técnicas, incluyendo herencia, abstracción, polimorfismo y encapsulamiento.
Su uso se popularizó a principios de la década de los años 1990. En la actualidad, existe variedad de lenguajes de programación que soportan la orientación a objetos.
Ejemplo grafico:
Conceptos fundamentales
- Clase: definiciones de las propiedades y comportamiento de un tipo de objeto concreto. La instanciación es la lectura de estas definiciones y la creación de un objeto a partir de ellas.
- Herencia: (por ejemplo, herencia de la clase C a la clase D) Es la facilidad mediante la cual la clase D hereda en ella cada uno de los atributos y operaciones de C, como si esos atributos y operaciones hubiesen sido definidos por la misma D. Por lo tanto, puede usar los mismos métodos y variables publicas declaradas en C. Los componentes registrados como "privados" (private) también se heredan, pero como no pertenecen a la clase, se mantienen escondidos al programador y sólo pueden ser accedidos a través de otros métodos públicos. Esto es así para mantener hegemónico el ideal de OOP.
- Objeto: entidad provista de un conjunto de propiedades o atributos (datos) y de comportamiento o funcionalidad (métodos) los mismos que consecuentemente reaccionan a eventos. Se corresponde con los objetos reales del mundo que nos rodea, o a objetos internos del sistema (del programa). Es una instancia a una clase.
- Método: Algoritmo asociado a un objeto (o a una clase de objetos), cuya ejecución se desencadena tras la recepción de un "mensaje". Desde el punto de vista del comportamiento, es lo que el objeto puede hacer. Un método puede producir un cambio en las propiedades del objeto, o la generación de un "evento" con un nuevo mensaje para otro objeto del sistema.
- Evento: Es un suceso en el sistema (tal como una interacción del usuario con la máquina, o un mensaje enviado por un objeto). El sistema maneja el evento enviando el mensaje adecuado al objeto pertinente. También se puede definir como evento, a la reacción que puede desencadenar un objeto, es decir la acción que genera.
- Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros asociados al evento que lo generó.
- Propiedad o atributo: contenedor de un tipo de datos asociados a un objeto (o a una clase de objetos), que hace los datos visibles desde fuera del objeto y esto se define como sus características predeterminadas, y cuyo valor puede ser alterado por la ejecución de algún método.
- Estado interno: es una variable que se declara privada, que puede ser únicamente accedida y alterada por un método del objeto, y que se utiliza para indicar distintas situaciones posibles para el objeto (o clase de objetos). No es visible al programador que maneja una instancia de la clase.
- Componentes de un objeto: atributos, identidad, relaciones y métodos.
- Identificación de un objeto: un objeto se representa por medio de una tabla o entidad que esté compuesta por sus atributos y funciones correspondientes.
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