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En la actualidad, el software de simulación de eventos discretos (DES) y las ventajas que ofrece se utilizan en la mayoría de los sectores para simplificar las operaciones empresariales, realizar predicciones y obtener información sobre procesos complejos. Pero antes de que un software de simulación moderno como Simio pudiera utilizarse para crear modelos brillantes y ejecutar simulaciones en tiempo real, existían tecnologías anteriores que constituyeron la base sobre la que se asienta el software de simulación moderno. Como probablemente pueda deducir, hay una historia detrás de la evolución del software de simulación y hoy, esa historia está siendo contada.
Para contarla con precisión, la evolución debe ordenarse cronológicamente. El orden tradicional que se utiliza actualmente es el esbozado por R.E. Nance en 1995. Este orden cronológico se utilizará aquí, pero con ligeras modificaciones para adaptarlo a los primeros recuerdos del software de simulación y a los avances actuales. Esto se debe a que el orden más referenciado esbozado en 1995, no tenía en cuenta los esfuerzos de Jon von Neumann y Stanislaw Ulam que hicieron uso de la simulación para analizar el comportamiento de los neutrones en 1946.
RE. La cronología de Nance, escrita en 1995, no podía tener en cuenta los recientes cambios de paradigma en el software DES. Esta comprensible omisión también será destacada e incluida en este post. Por lo tanto, este artículo sobre la simulación de eventos discretos debe considerarse como una actualización de la historia y la evolución del software DES.
Los primeros años (1930 - 1950)
Antes de que la simulación discreta cobrara importancia, los primeros matemáticos recurrían al muestreo estadístico determinista para estimar incertidumbres y modelizar procesos complejos. Este proceso llevaba mucho tiempo y era propenso a errores, lo que dio lugar a las primeras técnicas de simulación discreta conocidas como simulaciones de Montecarlo. La primera simulación fue la técnica de la aguja de Buffon, utilizada por Georges-Louis Leclerc, Compte de Buffon, para estimar el valor de Pi dejando caer agujas sobre un suelo formado por bandas paralelas equidistantes. Aunque este método tuvo éxito, el software de simulación tal y como lo conocemos tuvo su origen en 1946.
En algún momento del otoño del 46', dos matemáticos se enfrentaron al problema de comprender el patrón de comportamiento de los neutrones. Para entender cómo se comportaban los neutrones, Jon von Neumann y Stanislaw Ulam, desarrollaron la técnica de la ruleta para manejar simulaciones de eventos discretos. A Ulam se le iluminó la bombilla mientras jugaba al solitario. Ulam simuló con éxito el número de veces que podría ganar al Solitario estudiando cientos de jugadas exitosas.
Tras estimar con éxito unas cuantas partidas, se dio cuenta de que tardaría años en observar y elegir manualmente las jugadas con éxito de cada mano. Esta comprensión llevó a Ulam a reclutar a Jon von Neumann para construir un programa que simulara múltiples manos de solitario en el Integrador Numérico Electrónico y Ordenador (ENIAC). Y se escribió el primer software de simulación.
El periodo de búsqueda (1955 - 1960)
El éxito de ambos matemáticos en la simulación de patrones de comportamiento de neutrones puso el foco en la simulación y animó a las agencias gubernamentales a explorar sus usos en el ámbito militar. Como ocurre con todos los procesos tecnológicos, el crecimiento del software de simulación discreta sólo podía corresponderse con las unidades informáticas disponibles en aquel momento. En aquella época, los ordenadores analógicos y apenas digitales eran el trampolín para el desarrollo.
Hacia 1952, John McLeod y un par de sus compañeros del Centro Naval de Pruebas de Misiles Aéreos asumieron la responsabilidad de definir los conceptos de simulación y el desarrollo de algoritmos y rutinas para facilitar el diseño de software de simulación estandarizado. En un segundo plano, John Backus y su equipo también estaban desarrollando un lenguaje de alto nivel para ordenadores. Los esfuerzos de los múltiples equipos que trabajaban independientemente unos de otros condujeron al desarrollo del primer lenguaje y software de simulación que daría lugar a la evolución del software DES.
También destaca el tema general de cómo se producen los avances tecnológicos y las evoluciones del software, que es a través de avances en diversos campos interrelacionados.
El advenimiento (1960 - 1965)
En 1961, John Backus y su equipo de IBM habían desarrollado con éxito FORTRAN, el primer lenguaje de programación de alto nivel para uso cotidiano. El éxito de FORTRAN llevó a la creación de un lenguaje de simulación de propósito general basado en FORTRAN. Este lenguaje era SIMSCRIPT, que fue aplicado con éxito en 1962 por Harry Markowitz.
Durante este periodo también surgieron otros programas y sistemas de simulación de uso general, ya que los contratistas de la competencia continuaron desarrollando lenguajes y sistemas de simulación. A finales de 1965 se habían desarrollado programas y paquetes como ALGOL, General Purpose Simulation System (GPSS) y General Activity Simulation Program (GASP). Los ordenadores IBM y el equipo BUNCH, formado por Burroughs, UNIVAC, NCR, Control Data Corporation y Honeywell, desarrollaron ordenadores más potentes para realizar simulaciones complejas.
Uno de los aspectos más destacados de este periodo fue el diseño del Simulador Gordon por parte de IBM. El Gordon Simulator fue utilizado por la Administración Federal de Aviación para distribuir información meteorológica a las partes interesadas del sector de la aviación. Así se puso de relieve la primera vez que se utilizó la simulación en la industria de la aviación.
También en este caso, el aumento de la velocidad de procesamiento y la entrada destacada de un nuevo término conocido como diseño asistido por ordenador iban a desempeñar un papel en el avance del desarrollo de software de simulación para su uso. En esta etapa, los primeros paquetes y lenguajes de simulación seguían siendo utilizados predominantemente por el gobierno, así como, por unas pocas corporaciones. Además, la facilidad de uso, la intuitividad y la capacidad de respuesta de los paquetes se estaban integrando poco a poco en el software de simulación, como el GPSS, que se había popularizado en los años 60.
Los años de formación (1966 - 1970)
Los años de formación se caracterizaron por el desarrollo de software de simulación para uso comercial. En esta época, las empresas habían empezado a comprender la simulación y el papel que desempeña en la simplificación de los procesos empresariales y la resolución de problemas complejos. El éxito de sistemas como el Gordon Simulator también hizo que los agentes de la industria se interesaran por las diversas formas en que podía emplearse el software de DES.
Reconociendo la necesidad de aplicar la simulación en los procesos industriales, en 1967 se creó la primera organización dedicada exclusivamente a la simulación y se celebró la primera conferencia en Nueva York, en el Hotel Roosevelt. En la segunda conferencia se presentaron 78 ponencias sobre simulación de eventos discretos y desarrollo de software DES. Sorprendentemente, algunas de las preguntas planteadas en la conferencia de 1968 siguen siendo pertinentes hoy en día. Entre ellas cabe citar
- Las dificultades para convencer a la alta dirección sobre el software de simulación.
- Cómo puede aplicarse la simulación a la fabricación, el transporte, el comportamiento humano, los sistemas urbanos, etc.
El periodo de expansión (1971 - 1978)
El periodo de expansión se dedicó a la simplificación del proceso de modelado al utilizar software de simulación y a introducir su uso en las aulas. En esta etapa, diversas industrias habían empezado a comprender el uso y los beneficios del software de simulación para sus respectivos sectores. Esto, a su vez, llevó a debatir la necesidad de preparar a los estudiantes para un mundo que integra la simulación.
Además, los avances tecnológicos, como la introducción y el uso generalizado del ordenador personal, hicieron necesario el desarrollo de software de simulación para sistemas operativos específicos. Esto llevó al desarrollo del GPSS/H para mainframes IBM y ordenadores personales. El GPSS/H también introdujo la depuración interactiva en el proceso de simulación y lo hizo aproximadamente 20 veces más rápido que los paquetes de simulación anteriores. En términos de evolución tecnológica, el GASP IV también introdujo el uso de eventos temporales durante las simulaciones, lo que pone de manifiesto el crecimiento del software de simulación disponible para las industrias en aquella época.
En la quinta conferencia sobre simulación, la "Winter Simulation Conference" de 1971, se pusieron a disposición del público diversos tutoriales sobre el uso de paquetes de simulación como GASP2 y SIMSCRIPT. La creciente popularidad de la simulación también propició un aumento de las oportunidades comerciales y, en 1978, los programas informáticos de simulación podían adquirirse por menos de 50.000 dólares.
La consolidación y la regeneración (1979 - 1986)
La era de la consolidación se definió por el auge de los ordenadores personales y de sobremesa, que condujo al desarrollo generalizado de software de simulación para ordenadores personales. El software de simulación también experimentó mejoras gracias al desarrollo del lenguaje de simulación para modelado alternativo (SLAM). El concepto SLAM hizo posible combinar diversas capacidades de modelado y obtener múltiples perspectivas de modelado al tratar procesos complejos.
Estas mejoras o desarrollos hicieron posible la simulación para la planificación de la producción y la industria manufacturera empezó a interesarse por el software de simulación. El aumento de la capacidad informática y de almacenamiento también condujo a la creación de sistemas de gestión de fábricas como el CAM - I. El CAM - I se convirtió efectivamente en el primer software de simulación utilizado exclusivamente para el control en bucle cerrado de actividades y procesos dentro de los talleres.
En 1983 se desarrolló el SLAM II, un paquete de simulación industrial adelantado a su tiempo. SLAM II ofrecía tres enfoques de modelado diferentes que también podían combinarse según las necesidades. Estos enfoques incluían la modelización de eventos discretos, la modelización de redes y la capacidad de integrar la modelización discreta y la modelización de redes en un modelo de simulación concreto. Y lo que es más importante, SLAM II costaba aproximadamente 900 dólares, lo que era relativamente barato en aquella época. Este puede ser el momento en que la simulación de eventos discretos se convirtió en algo propio, ya que las opciones de software comercial para el modelado de simulación de eventos discretos se pusieron a disposición del público en general.
La fase de crecimiento y animación (1987 - 2000)
Los años 90 fueron testigos de la consolidación de los avances logrados en los años anteriores y muchas tecnologías y procesos interrelacionados también alcanzaron su madurez en esta década. Esta época se centró en la simplicidad, el desarrollo de interfaces de usuario interactivas y en poner la simulación al alcance de todos, incluidos los no técnicos.
A mediados de los noventa, el software de simulación se utilizaba para resolver problemas aún más complejos, como la simulación de todos los eventos y procesos en instalaciones a gran escala. El ejemplo de Universal Data System fue pionero en aquella época. Universal Data System se vio en la tesitura de convertir toda su planta en un taller de flujo híbrido que mejorara la producción. Para lograrlo, la empresa hizo uso de GPSS y el resultado final fue un flujo exitoso que mejoró las operaciones diarias y todo el proceso fue modelado y simulado en 30 días.
En 1998, los proveedores empezaron a añadir funciones de recopilación de datos al software de simulación. Estas funciones incluían la automatización de los procesos de recopilación de datos, el uso de gráficos en 3D y animaciones para que el proceso de simulación fuera más fácil de usar y no requiriera conocimientos técnicos. Ni que decir tiene que los avances tecnológicos en animación, modelado, diseño gráfico y creación de interfaces de usuario contribuyeron a mejorar el software de simulación durante este periodo.
La fase de flexibilidad y escalabilidad (2000 - 2019...)
Finalmente, llegamos a la última fase evolutiva del software DES tal y como lo conocemos. Una vez más, los avances en las tecnologías interrelacionadas han hecho posible el escalado de la simulación y la aceleración de su proceso. La evolución que llegó con el nuevo milenio vio cómo los proveedores de DES aprovechaban el uso de la computación en nube, la IA y la computación de alto rendimiento para llevar la simulación a cotas más altas.
Otros cambios que se produjeron en estas décadas fueron la evolución del proceso de programación basado en la producción a un proceso de programación basado en la simulación. Este cambio permitió la programación, el procesamiento y la toma de decisiones mediante simulación en tiempo real. Este cambio también se produjo con la cuarta revolución industrial, en la que imperaron la recopilación de datos, la automatización y la interconectividad. El software de simulación de esta generación ha evolucionado para convertirse en herramientas capaces de digitalizar y desarrollar gemelos digitales.
El software de simulación de eventos discretos, como Simio, son ejemplos de las tecnologías de simulación integrales que se necesitan para impulsar la Industria 4.0. Esto se debe a que el software DES de la nueva era debe ser capaz de recopilar y almacenar sus propios datos, modelar gráficos 3D precisos, animaciones, gestionar la programación en tiempo real y la digitalización. También deben estar equipados con funciones que permitan aprovechar la computación en nube, integrar aplicaciones de planificación de recursos empresariales e informática de alto rendimiento. Todas estas características trabajan juntas para garantizar que las simulaciones más complejas se ejecutan para ofrecer respuestas o conocimientos precisos cuando se aplican en entornos profesionales.
Resumen
El futuro de la simulación de eventos discretos no está grabado en piedra, como han demostrado las experiencias de épocas anteriores. Esto significa que, con el avance de las tecnologías interrelacionadas y el software de simulación, más conceptos industriales y modelos de negocio se verán alterados en la próxima década.