La búsqueda de un mundo inteligente interconectado está siendo posible gracias a la integración de los conceptos de simulación y Digital Twin en los procesos empresariales tradicionales. La simulación de eventos discretos (DES) es uno de los conceptos que entran dentro de esta categoría, ya que puede utilizarse para modelar sistemas y operaciones empresariales complejos. Con la DES, es posible desarrollar simulaciones digitales de procesos industriales y operaciones empresariales para obtener conocimientos empresariales o excelencia operativa. De hecho, la industria manufacturera utiliza actualmente herramientas DES para mejorar sistemas y procesos complejos como la gestión de la cadena de suministro y los ciclos de vida de la producción.
Aunque la simulación de eventos discretos se ha asegurado un lugar de importancia en los ciclos de fabricación, todavía se pasa por alto en las operaciones de ingeniería y en la comunidad empresarial en general. Según las investigaciones, la falta de integración de la simulación de eventos discretos en estos círculos se debe a una aversión malsana de los estudiantes de ingeniería por la estadística, y los estudiantes de empresariales no se quedan atrás. Además, los estudiantes suelen pasar por alto la importancia del análisis estadístico y su utilidad para simplificar los procesos de toma de decisiones. Éstas, entre otras razones personales, han obstaculizado la integración de los DES en los ciclos de ingeniería y empresariales.
A pesar de estos retos, la simulación de eventos discretos aún tiene mucho que ofrecer a los estudiantes de ingeniería y empresariales que pretenden ejercer su profesión en un mundo cada vez más digitalizado. A modo de estímulo y para destacar la importancia de la simulación de eventos discretos, se expondrán las principales razones por las que la simulación de eventos discretos debería enseñarse en las escuelas de ingeniería y empresariales .
Al final de este artículo, los estudiantes de comprenderán:
- En qué consiste la simulación de eventos discretos y su aplicación en los nichos industriales de la empresa y la ingeniería.
- La importancia de la enseñanza y el aprendizaje de la simulación de eventos discretos en las escuelas.
- Cómo se está aplicando el DES mediante estudios de casos que pongan de relieve su aplicación y sus ventajas.
¿En qué consiste la simulación de eventos discretos?
La simulación de eventos discretos es un método para la modelización de entornos o sistemas complejos en los que los eventos se producen en secuencias. También modela las interacciones entre objetos y las operaciones del sistema dentro del sistema cuando estas interacciones dependen del tiempo. Las simulaciones de eventos discretos también pueden incluir en el modelo las incertidumbres, restricciones e interdependencias que se producen entre los diferentes eventos.
Un ejemplo simplista de la aplicación de DES es el modelado de un sistema de peaje en el que los vehículos deben pagar una tasa para pasar por la puerta. En este escenario, las entidades del sistema en el modelo son las estaciones de trabajo con cajeros y la cola de vehículos. El evento del sistema es la llegada y salida del vehículo que ocurre después de un pago. Los estados del sistema que cambian con cada evento son el número de vehículos en la cola y el estado de la estación de trabajo que está ocupada con o ha desocupado un vehículo. Las variables aleatorias o incertidumbres modeladas en el sistema serán los tiempos entre llegadas de los vehículos y el tiempo de servicio de la estación de trabajo.
Las herramientas o aplicaciones informáticas DES capturan los distintos procesos que se producen en torno a la barrera de peaje en eventos discretos . Esto facilita el análisis de sistemas aún más complejos y la incorporación de cientos de variables en un modelo DES, y esto es lo que hacen los fabricantes. En la fabricación , se utiliza una herramienta DES para crear un Gemelo Digital -un modelo digital de entidades físicas- de todo el sistema de fabricación. El modelo digital hace analizar los efectos de procesos adicionales como el aumento de la oferta o la demanda al sistema. Se crea así un valioso entorno digital para evaluar los efectos de diversos factores en un sistema de fabricación antes de tomar decisiones empresariales.
Comprender la importancia de la enseñanza de la simulación de eventos discretos en las escuelas de ingeniería industrial
En 2017, el Fondo Fiduciario para la Educación Baker Dearing publicó un informe en el que se exponían las deficiencias de la educación en Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM). El informe destacaba el hecho de que el 45% de los estudiantes que pasaron por escuelas de ingeniería creen que los conocimientos adquiridos son difíciles de aplicar en el mundo real. El 61% de los estudiantes que pasaron por institutos STEM también creen que el aprendizaje de habilidades técnicas les habría preparado mejor para el mundo real.
En la comunidad de ingeniería e industrial , el mundo real está siendo dominado por las tecnologías emergentes y Industrie 4.0 donde la digitalización juega un papel importante. Por lo tanto, se necesita un enfoque más práctico para preparar a los estudiantes para este mundo. Aquí es donde la importancia de enseñar técnicas de simulación de eventos discretos, análisis y modelado es necesaria. Las 5 razones por las que el DES debería enseñarse en las escuelas de ingeniería incluyen:
Preparar a los estudiantes para el mundo de la Industria 4.0
El mundo se está moviendo hacia una comunidad de cosas más inteligente e interconectada, y esto también se aplica a los esfuerzos industriales. Hoy en día, la ingeniería está pasando de un mundo dominado por los ordenadores y el software CAD a otro dominado por los sistemas ciberfísicos impulsados y la transferencia autónoma de información, que es de lo que trata la Industria 4.0. Aunque el diseño asistido por ordenador sigue siendo un proceso importante en la fabricación industrial, la Industria 4.0 se centra más en el modelado de sistemas completos de producción, instalaciones y procesos para automatizar todas las operaciones industriales.
En un mundo dominado por los sistemas ciberfísicos, los conocimientos sobre simulación de eventos discretos y la creación de entornos Digital Twin son importantes. Integrar la simulación de eventos discretos y las herramientas utilizadas para el modelado DES en los planes de estudio de ingeniería industrial es una mejor preparación para un futuro definido por la Industria 4.0.
Recibir información empresarial
Estadísticas de Estados Unidos. muestra que los ingenieros industriales que optan por cursar un Máster en Administración de Empresas (MBA) ganan más que sus homólogos que no lo hacen. Esto se debe a que, en los círculos industriales, los conocimientos sobre máquinas o equipos ya no bastan para ascender en la escala profesional. Las empresas se centran ahora en ingenieros capaces de realizar análisis empresariales y tomar decisiones con conocimiento de causa que conduzcan a un mayor rendimiento de la inversión o mejoren los niveles de eficiencia.
Los modelos de simulación de eventos discretos son famosos por su capacidad para manejar simulaciones que ponen de relieve cómo afectan los eventos a operaciones empresariales concretas. Este acontecimiento puede ser la compra de nuevos equipos o la introducción de un nuevo sistema de manipulación de materiales. Un modelo DES puede simular los efectos de eventos pendientes en operaciones enteras, lo que permite un proceso de toma de decisiones más informado.
La introducción de los conceptos DES en las escuelas de ingeniería proporciona a los estudiantes de los conocimientos necesarios para crear modelos y ejecutar simulaciones que aporten una visión real de las operaciones empresariales. Esto ayuda a los estudiantes a tomar mejores decisiones y a desenvolverse en diversos nichos industriales.
Generación de datos cuantitativos y cualitativos para impulsar las operaciones
Las simulaciones de eventos discretos proporcionan modelos exactos que permiten que los datos que genera una empresa trabajen para ella. Esto permite integrar un enfoque basado en datos para optimizar las actividades de investigación y desarrollo y los sistemas industriales. En el mundo real, los directivos siempre quieren saber por qué se producen determinados fenómenos en un sistema real, y con las simulaciones de eventos discretos se puede lograr una comprensión en profundidad.
El DES puede utilizarse para modelar sistemas industriales completos o procesos como secuencias de operaciones que se realizan en entidades pasivas. Esto proporciona un entorno en el que se pueden analizar eventos discretos y utilizar los datos que generan para determinar cómo se puede optimizar ese evento concreto. Esto conduce a la generación de datos aproximados que pueden utilizarse para mejorar la productividad y el rendimiento de la mano de obra. Así, un estudiante de ingeniería puede generar los datos y la secuencia de eventos optimizados que pueden mejorar la productividad en entornos industriales.
Comprender la importancia de la enseñanza de la simulación de eventos discretos en las escuelas de negocios
Los métodos tradicionales de enseñanza en las escuelas de negocios implican el uso de las enseñanzas tradicionales en el aula y los estudios de casos . Éstos han sido la columna vertebral de la impartición de conocimientos en los programas de MBA y estas herramientas tienen un valor limitado cuando se trata de poner a prueba en la práctica lo que se ha aprendido en el aula. Aquí es donde la simulación discreta puede ayudar a llevar el aprendizaje activo a las aulas de MBA mediante la simulación de sistemas físicos. Algunas de las razones por las que es importante introducir la DES en las aulas son:
Mejorar las sesiones de estrategia empresarial
La capacidad de crear modelos digitales que respondan a restricciones y relaciones interactivas crea una plataforma para tomar decisiones difíciles sin tener que gestionar las consecuencias. Esto es lo que puede conseguir la integración de la simulación de eventos discretos en los programas de MBA. Con DES gestionando cadenas de suministro, el análisis de los efectos de nuevos conceptos empresariales pasa de simples estudios de casos a un entorno digital real en el que es posible el aprendizaje activo.
Recientemente, los programas de MBA de escuelas como Harvard han introducido la simulación a través de escenarios gamificados para enseñar a los estudiantes comunicación y gestión de proyectos. Aunque estos juegos son útiles para fomentar el trabajo en equipo, carecen de la estructura detallada que ofrece el DES. Por ejemplo, un sistema DES puede utilizarse para modelizar las operaciones empresariales exactas que se producen en un sistema industrial. El modelo contendrá una representación digital de los equipos, la disposición de la planta de producción, la cadena de suministro, el inventario e incluso la producción y las variables de relación. También se pueden añadir restricciones y variables adicionales en tiempo real y analizar su impacto.
Con estos conocimientos, los estudiantes o profesionales de la empresa estarán mejor preparados para manejar las incertidumbres y los sucesos en tiempo real que pueden afectar a las operaciones empresariales en el mundo real.
Mejorar el análisis predictivo
La capacidad de predecir con exactitud cómo afectarán los acontecimientos futuros a sistemas complejos proporciona a las empresas la ventaja competitiva necesaria para hacerse con una cuota de mercado en un espacio industrial competitivo. Las simulaciones de eventos discretos crean modelos que pueden utilizarse para realizar análisis predictivos en sistemas complejos. Es como el uso de simulaciones CAD para realizar análisis de tensiones en prototipos, pero a nivel sistemático. Esto significa que los modelos DES pueden utilizarse para crear gemelos digitales de operaciones muy complejas e incluir con precisión todos los parámetros o restricciones que definen el sistema complejo.
Un modelo DES preciso es una poderosa herramienta para los profesionales del desarrollo empresarial y los gestores de proyectos. El profesional obtiene una representación digital de eventos secuenciados y la posibilidad de introducir aún más eventos para determinar su impacto en el sistema global. De este modo, se puede recibir información empresarial sobre la mejor disposición de las instalaciones que garantice la entrega justo a tiempo , también se puede calcular el porcentaje de aumento de la velocidad de la cadena de suministro para cumplir los plazos establecidos entre otras cosas. Para aprovechar los poderes predictivos analíticos del DES, primero hay que entenderlo. Los programas de MBA pueden dar el pistoletazo de salida para que los estudiantes comprendan mejor el análisis predictivo y su aplicación utilizando herramientas de simulación de eventos discretos.
Probar e integrar nuevas políticas empresariales
La responsabilidad de desarrollar nuevas políticas que puedan conducir a un sistema de alto rendimiento recae directamente sobre los hombros del desarrollador o analista empresarial. En muchos programas de MBA, la fase de creación y experimentación vinculada al desarrollo de políticas empresariales se realiza mediante estudios de casos y la comprensión de normas más antiguas. Esto significa que las nuevas políticas o conceptos empresariales se crean generalmente sobre el papel, sin disponer de ningún medio para determinar su impacto en los sistemas existentes.
La introducción de la simulación de eventos discretos en los programas de MBA puede cambiar los métodos bastante limitados de enseñanza de la elaboración de políticas mediante herramientas simplificadas de simulación empresarial. Con una herramienta DES, las instalaciones y los sistemas operativos empresariales pueden modelarse para la introducción de políticas en tiempo real. Un ejemplo puede ser la gestión del paso de un taller tradicional a una fábrica automatizada con recursos limitados. En este escenario, puede utilizarse una herramienta DES para modelar las operaciones del sistema existente y analizar los efectos de la introducción de equipos automatizados o procedimientos de mantenimiento en el sistema . El resultado final será el desarrollo de un modelo de negocio de Industria 4.0 que destaque las operaciones de negocio a automatizar para obtener los mejores rendimientos.
Preparar a los estudiantes para un panorama empresarial cambiante
Se espera que el promotor o administrador de empresas sea capaz de desenvolverse en cualquier sector en el que se lleven a cabo operaciones comerciales. Puede tratarse de la industria del automóvil o de la sanidad. El objetivo de la escuela de negocios es formar a los estudiantes para que apliquen estrategias empresariales, gestión, estadística y economía para aumentar el rendimiento de la inversión. Por lo tanto, el estudiante debe adquirir los conocimientos necesarios para utilizar las herramientas disponibles para hacer crecer las operaciones empresariales.
Las herramientas de simulación de eventos discretos son ejemplos de algunas de las herramientas que pueden aplicarse en cualquier operación empresarial independientemente de su nicho industrial. Esto se debe a que el DES puede utilizarse para modelar sistemas tanto simples como complejos con fines de simulación. Por lo tanto, introducirlo en los programas de MBA es una forma excelente de preparar a los estudiantes de MBA para los cambios de carrera que se producirán a lo largo de su vida profesional.
Conclusión
La simulación de eventos discretos va a desempeñar un papel protagonista en la transformación digital que está teniendo lugar en todas las industrias . Las razones expuestas ponen de relieve la importancia de integrarla en las escuelas STEM y de negocios. Según las investigaciones académicas, los estudiantes aprenden mejor mediante el aprendizaje activo utilizando herramientas tecnológicas. Por lo tanto, integrar las herramientas de DES en las aulas es una gran opción para analizar sistemas complejos a través de la digitalización y las visualizaciones en 3D.
Recursos:
https://link.springer.com/article/10.1186/s41039-015-0014-0
https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/
https://sciencecouncil.org/schools-are-ineffective-at-preparing-students-for-technical-careers/https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/
https://journals.tdl.org/absel/index.php/absel/article/view/62