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Modelagem e Simulação de Processos 2018 Prof. Diego Milnitz GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 2 Modelagem e Simulação de Processos UNIDADE 1 TÓPICO 1 Questão única – Com base no Exemplo 2 do seu livro de estudos, responda à questão a seguir: Qual deve ser a taxa de chegada de um navio para que o tempo médio na fila seja de 3 horas? Dados do problema: Chegada: λ = 6 navios/dia. Atendimento: em média, 1 navio a cada 3 horas, ou seja, 8 navios/dia (24/3). Sendo assim, µ - 8 navios/dia. R.: Obs.: Para resolver este problema utilizaremos o modelo M/M/1. É fundamental o entendimento de um dos teoremas das filas, em que, para qualquer sistema de filas, no qual exista uma distribuição em regime constante, são válidas as seguintes relações: Dito isso, é possível realizar a resolução da questão “a”. Em que, se Wq = 3 horas, ou seja, 0,125 (3/24), mantendo-se a mesma taxa de atendimento “µ”, deve-se calcular a nova taxa de chagada “λ”. Logo: Sendo que, pelo teorema: Então, 3 Modelagem e Simulação de Processos Portanto, TÓPICO 2 1 A geração de números aleatórios é uma importante ferramenta para aplicação em processos de simulação. Existem algoritmos específicos para cada sequência que se queira criar. Por definição, um número aleatório pertence a uma série numérica cuja previsibilidade não pode ser obtida através dos seus membros anteriores na série. O objetivo da obtenção de números aleatórios é o de simular o comportamento de sequências numéricas, sendo utilizados, por exemplo, no Método Monte Carlo. Com relação à geração de números aleatórios, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( V ) A geração de números aleatórios apresenta diversas aplicações. Dentre elas, podemos citar a simulação de sistemas de filas, as quais são um tema recorrente e de vasta aplicação na Engenharia de Produção. ( F ) A geração de números aleatórios que obedecem a um sistema binário [0,1], apesar de considerada válida conceitualmente, não apresenta aplicação prática, visto que existem infinitos números entre 0 e 1. 4 Modelagem e Simulação de Processos ( V ) Podemos utilizar o software Microsoft Excel para a geração de números aleatórios. Um das possibilidades é a utilização da função ALEATÓRIOENTRE( ), especificando, para isso, o intervalo de valores desejado. ( F ) A função ALEATÓRIOENTRE( ) permite aplicar qualquer tipo de distribuição de probabilidade, bastando indicar na tela de geração da função o tipo de distribuição e o número de caudas. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) (x) V – F – V – F. b) ( ) F – V – V – V. c) ( ) V – V – F – F. d) ( ) V – F – V – V. 2 O Método de Monte Carlo tem uma produção da função da distribuição para os valores calculados, podendo ter um grande número de variáveis e não depende da natureza do modelo. Com relação às etapas de preparação para aplicação do Método de Monte Carlo, analise as sentenças a seguir: I- Coletar os dados brutos, analisando do próprio sistema. II- Analisar os resultados da simulação realizada. III- Compilar os dados através do desenvolvimento de uma tabela com intervalos de valores e suas frequências. IV- Calcular a frequência acumulada, identificando os intervalos. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças II e III estão corretas. b) ( ) As sentenças II e IV estão corretas. c) (x) As sentenças I, III e IV estão corretas. d) ( ) Somente a sentença III está correta. TÓPICO 3 Questão única – Considere uma situação em que clientes estão insatisfeitos com os serviços prestados por uma empresa de planos de saúde, relacionados à portabilidade (opção de troca imediata de empresa, levando algumas especificidades do serviço antecipadamente contratado), sempre que houver outras opções de fornecedores. Para 5 Modelagem e Simulação de Processos todas as empresas de planos de saúde existe uma regra que estende a portabilidade para os beneficiários, em que será possível realizar a mudança de plano de saúde sem o cumprimento de novos prazos de carência. Analisando o grande índice de saídas de seus clientes, o gerente de uma das três empresas de planos de saúde de uma cidade solicitou uma pesquisa de satisfação com clientes sobre o desejo de substituir o prestador de serviço. Como resultado da pesquisa, atingiu os seguintes dados: • Dos 1000 clientes da empresa A, 50 não a trocariam, 450 mudariam para a empresa B e 500 para a empresa C. • Dos 1000 clientes da empresa B, 400 não a trocariam, 100 mudariam para a empresa A e 500 para a empresa C. • Dos 1000 clientes da empresa C, 500 não a trocariam, 100 mudariam para a empresa A e 400 para a empresa B. Sobre as informações apresentadas, analise as informações e as sentenças a seguir: I- Considerando que a população permanecerá estável, e se nenhuma ação for realizada pelas empresas de planos de saúde, a tendência é que a empresa A tenha 286 clientes, a empresa B, 1.214 clientes, e a empresa C, 1.500 clientes. II- A situação apresentada é estocástica, orientada por um processo markoviano com estados completos e, respectivamente, exclusivos. III- Em caso de a população permanecer a mesma e nenhuma ação for realizada pelas empresas de planos de saúde, a tendência é que a empresa A tenha 325 clientes, a empresa B, 1.550 clientes, e a empresa C, 1.820 clientes. IV- É importante compreender se o estado em que se encontra um sistema é possível retornar ou não a um outro estado. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I, II e III estão corretas. b) ( ) As sentenças I e III estão corretas. c) ( ) As sentenças I e IV estão corretas. d) (x) As sentenças I, II e IV estão corretas. 6 Modelagem e Simulação de Processos TÓPICO 1 1 A programação linear é uma atividade multidisciplinar da matemática aplicada que faz a aplicação de modelos matemáticos à tomada de decisão. É empregada para análise de sistemas complexos do mundo real, com a finalidade de melhorar ou otimizar o desempenho. Sobre os exemplos de aplicação da programação linear, analise as sentenças a seguir: I- Planejamento de alocação de uma carga a ser transportada. II- Otimizar recursos (humanos e materiais) internos de uma indústria com o propósito de se reduzir custos. III- Auditar a qualidade dos produtos em processo. IV- A determinação do melhor local (em termos de custos de transporte e movimentações) da instalação de uma planta industrial. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I, II e III estão corretas. b) ( ) As sentenças I e III estão corretas. c) (x) As sentenças I, II e IV estão corretas. d) ( ) Somente a sentença II está correta. 2 As variáveis de decisão exercem a função de apoio ao gestor, para que ele tenha informações de decisão, de acordo com as informações que são possíveis de se alcançar. Com relação aos exemplos de variável de decisão, analise as sentenças a seguir: I- Índice de não conformidade de peças, em uma produção têxtil. II- Para um coordenador de produção na área têxtil é a quantidade de peças entregues em uma planta industrial no período de um ano. III- Uma empresa de comida canina produz dois tipos de rações, as variáveis de decisão são as quantidades de ração de cada tipo a serem produzidas. IV- Quantidade de peças a serem retrabalhadas, em função de erro de operação. Assinale a alternativa CORRETA: a) (x) As sentenças II e III estão corretas. b) ( ) As sentenças II e IV estão corretas. c) ( ) As sentenças I, III e IV estão corretas. d) ( ) Somente a sentença IV está correta. UNIDADE 2 7 Modelagem e Simulação de Processos TÓPICO 2 Questão única – Imagine que os custos de uma fábrica de computadores possam ser representados pela função Z = 2 x + 3 y, sendo que esta função está sujeita às restrições: x + y ≥ 5 5 x + y ≥ 10 x ≤ 8 x ≥ 0 e y ≥ 0 A partir do contexto apresentado, desenvolva as seguintes questões: a) Desenhar as retas das restrições no plano cartesiano. b) Desenhar o vetor gradiente da função objetivono plano cartesiano. R.: FIGURA 6 – RESPOSTA DA AUTOATIVIDADE DO TÓPICO 2 – QUESTÃO ÚNICA FONTE: O autor 8 Modelagem e Simulação de Processos TÓPICO 3 1 Para um problema de caixeiro viajante são dadas no quadro a seguir as distâncias, em km, entre quatro localidades. Qual a solução ótima para esse problema? Assinale a resposta CORRETA: QUADRO 2 – DISTÂNCIAS, EM KM, ENTRE QUATRO LOCALIDADES A B C D A – 8 9 7 B 8 – 10 11 C 9 10 – 14 D 7 11 14 – FONTE: O autor a) (X) O caminho DABC apresenta a menor distância, que é de 25 km. b) ( ) O caminho ABCD apresenta a menor distância, que é de 32 km. c) ( ) O caminho DABC apresenta a menor distância, que é de 21 km. d) ( ) O caminho CBAD apresenta a menor distância, que é de 21 km. 2 A metodologia de caminho crítico surgiu durante o planejamento e controle da construção de uma indústria química, devido aos seus insumos onerosos e ao trabalho insalubre. Considere a situação prática em que um pedreiro está reformando a cozinha de uma residência. Para este serviço, ele organizou um planejamento das tarefas que precisa realizar: pintar as paredes, trocar o forro e colocar novo piso cerâmico no chão, após remover o piso antigo. As durações e as dependências entre as atividades são dadas no quadro a seguir: QUADRO 3 – DURAÇÕES E DEPENDÊNCIAS ENTRE AS ATIVIDADES Atividade Descrição Atividade Antecedente Duração (em dias) A Remoção do piso antigo – 3 B Troca do forro – 5 C Colocação do piso novo A 4 D Pintura das paredes B, C 5 FONTE: O autor 9 Modelagem e Simulação de Processos De acordo com essa situação, responda às questões: a) Represente as atividades dadas numa rede de atividades, obedecendo às dependências entre elas. b) Determine o caminho crítico do projeto. R.: Resposta da letra “a”, conforme figura a seguir: FIGURA 18 – RESPOSTA DA AUTOATIVIDADE DO TÓPICO 3 – QUESTÃO 2 FONTE: Adaptado de Kawano e Kawano (2014) Resposta da letra “b”. O caminho crítico é dado por: INÍCIO – A – C – D – FIM. UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 A simulação pode ser definida como um método que reproduz o trabalho de um sistema real e proporciona a construção de ambientes em que, através destes, é possível direcionar o processo durante a tomada de decisão, anteceder pesquisas e avaliações de sistemas e proporcionar soluções para a melhoria da performance. Para que este processo aconteça é necessário desenvolver um modelo que represente matematicamente as situações operacionais do sistema e as ligações entre seus componentes. A respeito das principais propriedades dos sistemas e seus modelos de simulação, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: a) ( V ) Compreende a reprodução de uma narrativa artificial do sistema e a partir dela a conclusão de como o sistema real funcionaria. b) ( V ) Representa uma das principais metodologias da pesquisa operacional e também uma das mais empregadas, principalmente na área da Engenharia. 10 Modelagem e Simulação de Processos c) ( F ) Compreende a utilização de dados históricos, relacionados a tempos de ciclo, para garantir a simulação do processo futuro. d) ( V ) As observações podem ser compreendidas na etapa de planejamento para o computador no formato de símbolos matemáticos, lógicos e simbólicos. 2 A concepção da modelagem propõe e simula o evento que acontece no mundo real, instituindo o relacionamento das variáveis com os objetivos ou o resultado final. Com relação ao tipo de modelo representado e a situação física, conforme podemos observar na figura, analise as informações e as sentenças a seguir: FONTE: O autor I- A figura representa um algoritmo de comandos. A função matemática representa as variáveis de saída deste algoritmo. II- A figura representa um modelo matemático. A função matemática representa a variação de temperatura pela espessura de parede de um forno industrial. III- A figura representa um modelo esquemático. A função matemática representa uma média de dados tabelados para simulação. IV- A figura representa um modelo físico. Representa uma independência entre as variáveis de entrada e saída com a função matemática. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Somente a sentença I está correta. b) ( ) As sentenças I e III estão corretas. c) (x) Somente a sentença II está correta. d) ( ) As sentenças II e IV estão corretas. 11 Modelagem e Simulação de Processos TÓPICO 2 1 No processo de elaboração de um projeto de simulação é importante conhecer os termos, os elementos e as ferramentas aplicáveis a cada caso. A simulação pode ser realizada em ambiente virtual ou de forma analítica. A primeira é aplicável em jogos, enquanto a analítica envolve a análise de sistemas complexos. Sobre a descrição dos principais elementos utilizados na construção de um modelo de simulação, associe os itens, utilizando o código a seguir: I- Entidades II- Recursos III- Atributos IV- Fila ( ) São as características que as entidades devem apresentar no processo de simulação. ( ) Consiste na restrição ou força motriz para a movimentação das entidades. ( ) Consiste em um elemento em que a entidade passa para adquirir recursos. ( ) Representa pessoas ou objetos que estão relacionados ao contexto do projeto de simulação. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) (x) III – II – IV – I. b) ( ) II – IV – I – III. c) ( ) I – III – II – IV. d) ( ) IV – I – III – II. 2 A simulação é uma ferramenta que pode ser muito útil quando aplicada na solução de problemas. No entanto, é importante salientar que nem todos os problemas podem ser resolvidos por meio dela, ou apresentam outra forma prática de serem solucionados, sem a aplicação da simulação. Deve-se ter em mente que a solução mais rápida geralmente é obtida utilizando as ferramentas adequadas, e embora possamos chegar ao mesmo resultado final, o tempo e os recursos precisam ser aplicados de forma coerente. Com relação às vantagens e desvantagens da simulação, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 12 Modelagem e Simulação de Processos ( ) A principal vantagem da simulação é a possibilidade de modelar uma situação que já ocorre na prática, permitindo avaliar como essa situação seria influenciada pelos fatores externos à essência do problema. ( ) A simulação, em função de representar um maior custo nas etapas de elaboração, geralmente não resulta em economia de tempo no cronograma global do projeto. A principal justificativa são os ganhos em pequena escala. ( ) A economia de tempo propiciada pela simulação diz respeito ao tempo ganho com testes de implantação, determinando com antecedência problemas relacionados ao projeto. Isso torna o projeto mais competitivo. ( ) O melhor modelo de simulação é sempre aquele que propicia um menor consumo de tempo na etapa de implantação. Para tanto, um grande tempo gasto na elaboração do projeto de simulação não representa um entrave para o processo global. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) (x) F – F – V – F. b) ( ) V – V – F – F. c) ( ) F – F – V – V. d) ( ) V – V – V – F. TÓPICO 3 1 A simulação pode ser definida como um método que reproduz o trabalho de um sistema real, proporciona a construção de ambiente, em que através destes é possível direcionar o processo durante a tomada de decisão, anteceder pesquisas e avaliações de sistemas e proporcionar soluções para a melhoria da performance. Para que esse processo aconteça é necessário desenvolver um modelo que represente matematicamente as situações operacionais do sistema e as ligações entre seus componentes. A respeito das principais propriedades dos sistemas e seus modelos de simulação, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Compreende a reprodução de uma narrativa artificial do sistema e, a partir desta narrativa artificial, a conclusão de como o sistema real funcionaria. ( ) Representa uma das principais metodologias da pesquisa operacional e tambémuma das mais empregadas, principalmente na área da Engenharia. 13 Modelagem e Simulação de Processos ( ) Compreende a utilização de dados históricos, relacionados a tempos de ciclo, para garantir a simulação do processo futuro. ( ) As observações podem ser compreendidas na etapa de planejamento para o computador no formato de símbolos matemáticos, lógicas e simbólicas. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) F – V – F – V. b) (x) V – V – F – V. c) ( ) F – F – V – F. d) ( ) V – F – F – V. 2 Em experimentos de simulação orientados a eventos, que são fundamentados na existência de filas, existem os eventos chamados "entrada de clientes" e "saída de clientes". As simulações de eventos discretos são compostas por vários elementos, dentre os quais podemos destacar calendário de eventos, que delimitam um valor de tempo para cada evento que será simulado (o que inclui eventos controláveis e não controláveis). Com relação aos componentes da simulação de eventos discretos, analise as sentenças a seguir: I- Por "variáveis de estado do sistema" entende-se todos os fatores que podem ser aplicados em uma simulação, como o tempo para a ocorrência de um evento. II- As "rotinas de entrada de dados" representam a parte central do processo de simulação, em que o tempo Tm é uma fração ao tempo global Tg. III- Em um processo de simulação, a geração de relatórios está vinculada a cada etapa da simulação, não sendo gerada no final do processo de simulação, mas durante o processo. IV- O "gerenciamento de memória" é uma etapa importante do processo de simulação e consiste na eliminação dos dados já arquivados em relatório físico. Assinale a alternativa CORRETA: a) (x) Somente a sentença I está correta. b) ( ) As sentenças I e III estão corretas. c) ( ) Somente a sentença III está correta. d) ( ) As sentenças II e IV estão corretas.
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