Validación

2.2.1 Técnicas para la validación de modelos

Las técnicas empleadas para la validación de las RdP, según (Girault and Valk, 2001) son las siguientes:

1-Observacion e inspección de un modelo. 2-Ejecución por un simulador y animación.

2.2.1.1 Observación e inspección de un modelo

La inspección de los modelos mediante la lectura de los diagramas permite comprobar la estructura estática del modelo. Para realizar la inspección no es necesaria la utilización de un medio de cómputo.

Tanto los diseñadores de modelos, como los especialistas que conozcan a cabalidad el funcionamiento que se desea tenga el sistema, deben participar en la observación e inspección visual del modelo.

2.2.1.2 Ejecución por un simulador y animación

El comportamiento y la funcionalidad de un modelo son inspeccionados mediante la ejecución simulada.

Los métodos de simulación también han sido aplicados para estudiar los sistemas modelados con RdP. En general, los métodos de simulación constituyen una gran ayuda para entender el sistema modelado o para fijar los problemas manifestados durante la simulación.

Ahora bien, ¿a qué llamamos simulación? Según (Law and Kelton, 2000) la simulación es una de las técnicas más utilizadas en Investigación de Operaciones y consiste en imitar las operaciones o el funcionamiento de un proceso usando computadoras. Este proceso es usualmente denominado como sistema y para estudiarlo científicamente se tiene que hacer un conjunto de suposiciones acerca de cómo trabaja. Estas suposiciones, usualmente, toman la forma de relaciones matemáticas o lógicas y constituyen un modelo que es usado para tratar de entender cómo se comporta el sistema.

La simulación tiene dos propósitos fundamentales: a través de los prototipos creados en la computadora determinar el comportamiento del sistema y predecir el rendimiento del sistema. La construcción del modelo en la computadora para su posterior análisis a través de la simulación se puede hacer programando su formulación matemática usando un lenguaje de programación de propósito general, o a partir de la construcción de un modelo gráfico en un editor en el cual los algoritmos de simulación están empotrados y no visibles para el usuario. (Domínguez, 2011).

Según (Zambrano, 2008) las ventajas de la simulación son las siguientes: • Es un proceso relativamente eficiente y flexible.

• El riesgo de simular cambios no ocasiona costos ni problemas.

• Puede ser utilizada para analizar y sintetizar una compleja y extensa situación real. • Los modelos de simulación resuelven en general problemas trascendentes.

• La simulación no interfiere en sistemas del mundo real.

• La simulación permite estudiar los efectos interactivos de los componentes individuales o variables para determinar las más importantes.

• Se puede estimar el comportamiento de un sistema existente si se modifican algunas de las condiciones de funcionamiento actuales.

• Se pueden comparar distintas alternativas de diseño (o de formas de operar de un sistema), para ver cual se comporta mejor.

• Permite estudiar en poco tiempo la evolución de un sistema en un periodo largo de tiempo y al revés.

• Permite identificar en un sistema complejo aquellas áreas con problemas.

El objetivo de la simulación es comprobar que el modelo computacional emula el comportamiento del sistema real.

(Zambrano, 2008) plantea que la validación empleando la simulación se realiza mediante la comprobación de:

• Las suposiciones o supuestos.

• Los valores de los parámetros de entrada y las distribuciones. • Los valores de salida.

Estos parámetros se comparan con: • Criterio de expertos.

• Mediciones en el sistema real. • Resultados teóricos.

Los simuladores pueden permitirle al usuario: • Crear y manipular interactivamente RdP.

• Realizar análisis de corrección, exploración del espacio de estado y análisis estructural.

• Animar interactivamente el modelo resultante.

Como se señaló anteriormente, una de las características de los simuladores es la posibilidad de animar interactivamente el modelo resultante. Por ello se puede afirmar que la animación de un modelo computacional es una técnica de validación que se establece sobre la plataforma de la simulación, la cual permite al usuario entender de manera fácil la dinámica del sistema.

Una técnica de animación procede desplazando las marcas sobre el modelo de sistema de red bajo las reglas de disparo de las transiciones vistas en el Capítulo 1.

Existen muchos simuladores por animación de RdP dada la diversidad y complejidad que pueden tener las mismas. En esta investigación se describen algunos ejemplos de simuladores de amplio uso a nivel internacional, según pudo constatarse en la revisión bibliográfica. En el Anexo V pueden encontrarse otros ejemplos de simuladores, así como el tipo de redes para las cuales son empleados.

Un ejemplo de animación de un modelo computacional mediante técnicas de simulación es el Visual Object Net, desarrollado en el departamento de Automática y Control de la

universidad Ilmenau de Alemania.

El programa se utiliza para diseñar, simular, analizar y documentar tanto las RdP híbridas como las RdP puras de eventos discretos, siempre y cuando el número total de elementos en la red sea inferior a 500.

El Visual Object Net posee un editor que no es más que la pantalla en la que se añaden los

elementos que forman la red que se quiere simular.

El programa tiene un sistema de ventanas para trabajar. Así, la ventana Factory se emplea

para el manejo de archivos y la ventana Properties muestra las características de la red,

teniendo a su vez cuatro pestañas, Properties, Places, Transitions y Arcs y un conjunto de

botones que facilitan la interacción del usuario con el sistema a simular.

Otro ejemplo es el HPSim, un simulador de RdP que considera varias características adicionales, siendo una de ellas la capacidad de los lugares. Cuando la cantidad de marcas en un lugar dado es igual a la capacidad del mismo, las transiciones que alimentan ese lugar quedan suspendidas hasta que el lugar vuelva a tener espacio disponible para recibir nuevas

marcas. Otra característica adicional son los arcos inhibitorios, un arco de este tipo suspende la transición destino si el lugar de origen tiene alguna marca. En cuanto a los intervalos de ejecución de las transiciones, los mismos pueden ser: inmediatos, determinísticos, estocásticos con distribución exponencial o estocásticos con distribución uniforme. Los intervalos se cuentan a partir de que la tarea está habilitada por las otras condiciones.

Por último, citamos el MATLAB, que posee un toolbox para diseñar, analizar y simular

redes de Petri, el cual fue creado con la intención de permitir un desarrollo avanzado, incluyendo herramientas dedicadas a sistemas híbridos, ya que MATLAB incorpora un completo software para el estudio de sistemas continuos y discontinuos.

2.2.1.3 Generación de código para su posterior ejecución

En la generación de códigos, el código producido aspira a ser independiente: se puede ejecutar fuera del entorno que lo produjo, es decir, a diferencia de lo que ocurre con la simulación puede ser aplicado a otro software.

Existen convertidores de código empleados en sistemas automatizados que pueden convertir las sintaxis de la RdP a cada uno de los cinco lenguajes de programación textuales o gráficos definidos en el estándar IEC61131-3. Cuando el autómata está listo para su puesta en marcha, se puede validar la lógica programada mediante la RdP a través de la observación del comportamiento de la planta o, en su defecto, simular el código convertido utilizando un simulador que responda a uno de los cinco lenguajes de programación recogidos en dicho estándar.

2.3 Metodología propuesta para la verificación y validación de modelos diseñados