AINIA / 23 Octubre 2013

Simulación de procesos con modelos matemáticos, ¿los utilizas?

Pablo García.- ¿Cómo evaluar nuevas alternativas para modificar una línea productiva antes de hacer la inversión?, ¿cómo maximizar el consumo energético en una empresa?, ¿cómo optimizar los tiempos y costes en el procesado de un producto?, ¿cómo adecuaríamos los procesos para adaptarlos a una nueva composición de producto? La simulación de procesos con modelos matemáticos nos ayuda a tanto a generar nuevas alternativas como a identificar las más adecuadas para conseguir los fines deseados, sin interrumpir líneas de producción y sin tener que diseñar ni construir prototipos. Es un procedimiento útil y económico. Te damos algunas claves.

Cuando trabajamos en el diseño o mejora de un proceso en la empresa, generalmente la vía más convencional o rudimentaria es la de experimentar con el proceso real pero esta vía presenta muchas limitaciones de coste y de disponibilidad; otra de las alternativas más extendidas es crear un banco de pruebas o un prototipo que permitan obtener una versión simplificada del caso real pero es un proceso costoso que implica dedicar recursos a la construcción del dispositivo. Hoy en día existe un método más útil y económico, la simulación de procesos con modelos matemáticos, una alternativa más viable y flexible con la que se evita construir un prototipo o interferir en los ciclos de fabricación.

En este sentido, los modelos matemáticos nos han permitido diseñar nuevos procesos de secado y rehidratación de frutas y hortalizas en empresas del sector hortofrutícola. Así mismo, hemos realizado el rediseño de secadores de frutos secos, frutas, salazones y productos cárnico-curados, entre otros para conseguir los fines deseados. Además, nos han servido para mejorar los procesos de transmisión del calor con nuevos sistemas de calentamiento, enfriamiento y/o pasteurización en productos lácteos, conservas y platos preparados. Todo ello a través de análisis de los procesos mediante simulación,

Modelos matemáticos

Esta alternativa consiste en la creación de un modelo lógico-matemático que describa las relaciones entre las variables que definen el proceso para experimentar con ellas mediante simulación. Por simulación se entiende, por tanto, la generación de datos artificiales mediante un ordenador, a partir de un modelo predefinido.

Usos de la simulación de procesos

La simulación permite entre otros aspectos:

  • 1. Reducir los tiempos de desarrollo de nuevos procesos, al poder evaluar múltiples alternativas en cuanto a parámetros, niveles de las variables y tecnologías
  • 2. Cuantificar los riesgos asociados a la incertidumbre, al incorporar la variabilidad natural esperable
  • 3. Optimizar procesos, con algoritmos apropiados
  • 4. Acelerar la formación de nuevos empleados, ya que se pueden simular diferentes configuraciones de forma rápida y segura

Comparativa de las posibles alternativas para mejorar o diseñar un proceso

Os mostramos una tabla en la que incluimos las tres alternativas disponibles a la hora de diseñar o mejorar un proceso. Desde la más rudimentaria, que se realiza a través de la experimentación con el proceso real, a la más competitiva a través de la simulación de procesos con modelos matemáticos, pasando por la más extendida a través de la creación de un banco de pruebas o un prototipo. En cada una de ellas indicamos sus ventajas y sus inconvenientes.

Sistema de mejora Ventajas  Inconvenientes
Experimentación con el proceso real
  • Método directo
  • Enfocado a nuestro proceso real
  • Limitaciones por disponibilidad (se tienen que adecuar los ensayos a las necesidades de producción)
  • Limitaciones por coste (cambio de especificaciones y pérdida de capacidad productiva)
  • Intervalos de trabajo explorados muy pequeños
  • Aspectos éticamente delicados si se trabaja con sistemas biológicos (como sucede en medicina y farmacia)
Creación de un banco de pruebas o prototipo
  • Se contrastan experimentalmente las variables de proceso más importantes
  • Se evalúan efectos sobre prototipos de productos
  • Se sientan las bases para el escalado de procesos
  • Implica dedicar recursos a la construcción del dispositivo
  • Limitaciones al tener que optar por formas de funcionamiento afectadas por la escala
Simulación de procesos con modelos matemáticos
  • No interfiere con ciclos de fabricación ni se modifican instalaciones existentes
  • No se construyen prototipos
  • Mayor flexibilidad para incorporar tecnologías, variables y combinación de niveles de dichas variables
  • Adecuación del modelo a la complejidad necesaria de cada situación

Sin duda, la simulación de procesos con modelos matemáticos es un proceso útil y económico de experimentación que ayuda generar nuevas alternativas y a identificar las más adecuadas  para conseguir los fines deseados. ¿Y tú?, ¿qué alternativa usas para diseñar o mejor un proceso en tu empresa? Si tienes dudas, contacta con nosotros para conocer cuál es la alternativa que mejor se adapta a tus necesidades.

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