1.3: El proceso de validación de un estado futuro con modelos

El proceso de simulación utilizado a lo largo de este libro se presenta en esta sección.

El uso de la simulación para diseñar o mejorar un sistema es en sí mismo un proceso. Resumimos estos pasos en cinco fases estratégicas del proceso (Standridge y Brown-Sandridge, 1994; Standridge, 1998), que son similares a las de Banks, Carson, Nelson y Nicol (2009). Las fases estratégicas y las tácticas utilizadas en cada una se muestran en el Cuadro 1-1.

La primera fase estratégica en el proceso del proyecto de simulación es la definición de los problemas de diseño o mejora del sistema a resolver y las características de una solución a estos problemas. Esto requiere la identificación de los objetos del sistema y las salidas del sistema que son relevantes para el problema, así como de los usuarios de las salidas del sistema y sus requisitos. Por lo general, se proponen alternativas pensadas para mejorar el sistema. Se define el alcance del modelo, incluyendo la especificación de qué elementos de un sistema están incluidos y cuáles están excluidos. Se definen las cantidades utilizadas para medir el rendimiento del sistema. Se enuncian todos los supuestos en los que se basa el modelo. Todos los ítems anteriores deben ser registrados en un documento. El contenido de dicho documento suele denominarse el modelo conceptual. Un equipo de analistas de simulación, expertos en sistemas y gerentes realiza esta fase.

La construcción de modelos del sistema en estudio es el foco de la segunda fase. Los modelos de simulación se construyen como se describe en el siguiente capítulo. Si es necesario para ayudar en la construcción del modelo de simulación, se pueden construir modelos descriptivos como diagramas de flujo.

Comprender un sistema requiere recopilar y estudiar datos del sistema si existe o el diseño del sistema si se propone. Los parámetros del modelo de simulación se estiman utilizando datos del sistema.

El modelo de simulación se implementa como un programa de computadora. Los entornos de software de simulación incluyen constructores de modelos que proporcionan la funcionalidad y una interfaz de usuario adaptada a la creación de modelos, así como la preparación automática y transparente del modelo para la simulación.

Cuadro 1-1: Fases y Tácticas del Proceso del Proyecto de Simulación
Fase Estratégica	Tácticas
1. Definir los problemas y el objetivo de la solución	1. Identificar las salidas del sistema así como las personas que las utilizan y sus requisitos. 2. Identificar los sistemas que producen las salidas y los individuos responsables de estos sistemas. 3. Proponer alternativas iniciales del sistema que ofrezcan posibilidades de solución. 4. Identificar todos los elementos del sistema que se van a incluir en el modelo. 5. Indicar todos los supuestos de modelado. 6. Especificar las medidas de rendimiento del sistema.
2. Modelos de construcción	1. Construir e implementar modelos de simulación. 2. Adquirir datos del sistema o de su diseño y estimar parámetros del modelo.
3. Identificar causas raíz y evaluar alternativas iniciales	1. Verificar el modelo 2. Validar el modelo. 3. Diseñar y realizar los experimentos de simulación. 4. Analizar y extraer inferencias a partir de los resultados de la simulación sobre problemas de diseño y mejora del sistema. 5. Examine los datos del sistema previamente recopilados para ayudar en el dibujo de inferencia.
4. Revisar y extender el trabajo anterior	1. Reúnase con expertos en sistemas y gerentes. 2. Modificar el modelo de simulación y experimentar. 3. Realizar ejecuciones de simulación adicionales, analizar los resultados y sacar inferencias.
5. Implementar soluciones y evaluar	1. Modificar diseños u operaciones del sistema. 2. Monitorear el rendimiento del sistema.

La tercera fase estratégica implica identificar los parámetros operativos del sistema, las estrategias de control y la estructura organizacional que impactan los problemas y objetivos de solución identificados en la primera fase. Se descubren las relaciones de causa y efecto entre los componentes del sistema. Se descubren los factores más básicos y fundamentales que afectan los temas de interés, las causas fundamentales. Las posibles soluciones propuestas durante las primeras fases se prueban mediante experimentos de simulación. La verificación y validación se discuten en la siguiente sección así como en el Capítulo 3.

La información resultante de la experimentación con el modelo de simulación es esencial para la comprensión de un sistema. Los experimentos de simulación se pueden diseñar utilizando métodos de diseño estándar de experimentos. Al mismo tiempo, se pueden realizar tantos experimentos de simulación como el tiempo de la computadora y los límites de duración del proyecto lo permitan. Así, los experimentos pueden replicarse según sea necesario para una mayor precisión estadística, diseñarse secuencialmente basando futuros experimentos en los resultados de los anteriores, y repetirse para recopilar información adicional necesaria para la toma de decisiones.

La cuarta fase estratégica comienza con una revisión del trabajo realizado en las fases uno a tres. Esta revisión es realizada por un equipo de analistas de simulación, expertos en sistemas y gerentes. Los resultados de estas reuniones suelen ser solicitudes de alternativas adicionales a evaluar, información adicional a extraer de experimentos de simulación, modelos más detallados de alternativas de sistemas e incluso cambios en problemas del sistema y objetivos de solución. Las extensiones y adornos definidos en esta fase se basan en conclusiones extraídas de los datos del sistema, modelo de simulación y resultados de experimentos de simulación. La cuarta etapa se basa en la capacidad de adaptar modelos de simulación durante el transcurso de un proyecto y diseñar experimentos de simulación secuencialmente. Se pueden generar soluciones alternativas usando formas formales para buscar un espacio de solución, como un método de superficie de respuesta. Además, los expertos en sistemas pueden sugerir estrategias alternativas, por ejemplo, rutas alternativas de piezas basadas en el inventario de trabajo en proceso en las estaciones de trabajo. La realización de experimentos adicionales implica modificaciones al modelo de simulación, así como el uso de nuevos valores de parámetros del modelo.

Se pueden realizar experimentos físicos utilizando el sistema real o prototipos de laboratorio del sistema para confirmar los beneficios de las mejoras del sistema seleccionado.

En la quinta fase se implementan las mejoras seleccionadas y se monitorean los resultados.

Se debe enfatizar la naturaleza iterativa del proceso del proyecto de simulación. En cada fase, se adquieren nuevos conocimientos sobre el sistema y su comportamiento. Esto puede llevar a la necesidad de modificar el trabajo realizado en cualquier fase anterior. Por ejemplo, el acto de construir un modelo, fase 2, puede conducir a una mayor comprensión de la interacción entre los componentes del sistema, así como a rehacer la fase 1 para replantear los objetivos de la solución. Analizar los resultados de la simulación en la fase 3 puede señalar la necesidad de información más detallada sobre el sistema. Esto puede llevar a la inclusión de componentes adicionales del sistema en el modelo a medida que se rehace la fase 2.

Sargent (2009) afirma que la credibilidad del modelo tiene que ver con la creación de la confianza que los administradores y los expertos en sistemas requieren para utilizar un modelo y la información derivada de ese modelo para la toma de decisiones. Se debe crear credibilidad como parte del proceso de simulación. Gerentes y expertos en sistemas son incluidos en el desarrollo del modelo conceptual en la primera fase estratégica. Se revisan los resultados de la segunda y tercera fase, incluyendo la verificación y validación del modelo, así como la sugerencia de modificaciones del modelo y experimentación adicional. Los resultados de la simulación deben incluir cantidades de interés para los gerentes y expertos en sistemas además de ser reportados en un formato que puedan revisar de forma independiente. Los valores de entrada de simulación deben organizarse de una manera, como una hoja de cálculo, que entiendan y puedan revisar. Así, los gerentes y expertos en sistemas son parte integral de un proyecto de simulación y desarrollan un sentido de propiedad en él.

Realizar los primeros y últimos pasos en el proceso de mejora requiere el conocimiento del contexto en el que opera el sistema, así como un tiempo, esfuerzo y experiencia considerables. En este libro, se dará el primer paso como parte de la declaración de los estudios y ejercicios de aplicación y el último paso se supone que es exitoso. Se hace énfasis en la construcción de modelos, la realización de experimentos y el uso de los resultados para ayudar a validar y mejorar el estado futuro de un sistema transformado o nuevo.