Aula 01 Livro Simulação

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Modelagem e Simulação de Eventos Discretos – Chwif e Medina (2006) Slide 1 de 22
Prof. Afonso C Medina
Prof. Leonardo Chwif
O que é Simulação?
Capítulo 1
Páginas 3-23
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Modelagem e Simulação de Eventos 
Discretos em suas disciplinas. O material 
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Versão 0.1 06/04/06
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 Definição
 A Simulação como ferramenta 
de suporte à decisão
 Quando utilizar a Teoria das 
Filas ou a Simulação?
Introdução
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Definição do Dicionário Houaiss:
1. Falta de correspondência com a 
verdade, dissimulação, fingimento, 
disfarce;
2. Imitação do funcionamento de um 
processo por meio do 
funcionamento de outro;
3. Teste, experiência, ensaio.
O que é Simulação?
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“Uma gama variada de métodos e 
aplicações que reproduzem o 
comportamento de sistemas reais, 
usualmente utilizando-se de 
ferramentas computacionais.”
(Kelton et al., 1998) 
O que é Simulação?
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“Processo de elaboração de um 
modelo de um sistema real (ou 
hipotético) e a condução de 
experimentos com a finalidade de 
entender o comportamento de um 
sistema ou avaliar sua operação” 
(Shannon, 1975)
O que é Simulação?
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“O princípio básico é simples. Analistas 
constroem modelos do sistema de 
interesse, escrevem programas destes 
modelos e utilizam um computador para 
inicializar o comportamento do sistema e 
submetê-lo a diversas políticas 
operacionais. A melhor política deve ser 
selecionada.” 
(Pidd, 2000)
O que é Simulação?
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O termo simulação pode ser 
classificado em duas grandes 
categorias:
a. Simulação computacional
 Necessita de um computador para ser 
realizada (objetivo da disciplina).
b. Simulação não computacional
 Por exemplo um protótipo, um modelo 
reduzido, túnel de vento, ....
Simulação Classificação
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Não é um modelo matemático;
• não pode ser reduzida a um simples cálculo 
matemático ou uma formulação 
matemática.
A simulação não substitui o pensamento 
inteligente;
• Não pode substituir o ser humano na 
tomada de decisão
O que não é Simulação
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Não é uma técnica de último recurso;
• Antigamente era utilizada quando todas as 
demais técnicas falhassem.
Não é uma panaceia;
• Se aplica a uma classe de problemas bem 
específicos, aos quais se adapta bem.
Não é uma ferramenta estritamente de 
otimização;
• é uma ferramenta de análise de cenários
O que não é Simulação
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Terminologia Básica: Sistema x Modelo
Um sistema é um agrupamento de partes que
operam juntas, visando um objetivo em
comum. (Forrester, 1968)
O Rato faz parte do Sistema?
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Terminologia Básica: Sistema x Modelo
Um sistema é um agrupamento de partes que
operam juntas, visando um objetivo em
comum. (Forrester, 1968)
O Rato faz parte do Sistema?
1. Se analisarmos o corte do queijo.
2. A melhor queijeira para o 
armazenamento do queijo.
3. O corte e tamanho da faca.
4. Desenvolvimento de Bactérias no 
queijo.
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Terminologia Básica: Sistema x Modelo
Um modelo pode ser definido como uma
representação das relações dos componentes
de um sistema, sendo considerada como uma
abstração, no sentido em que tende a se
aproximar do verdadeiro comportamento do
sistema.
A intenção principal da modelagem é capturar 
o que realmente é importante no sistema para a 
finalidade em questão.
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O Processo de Modelagem
Sistema
Modelo = representação
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 Modelos Simbólicos
 Modelos Analíticos
 Modelos de Simulação
Tipos de Modelos
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 Símbolos gráficos (fluxogramas, DFD, 
Layouts etc.)
 Muito utilizado para comunicação e 
documentação
 Limitações:
–Modelos estáticos;
–Não fornece elementos quantitativos, 
não fornece medidas do sistema; 
–Não entra no detalhe do sistema.
Modelo Simbólico
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Modelo Simbólico: Fluxograma
Fluxograma do processo de 
atendimento de emergências 
de uma central do corpo de 
bombeiros
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Modelo Analítico: Teoria das Filas
Fila FIFO
Número médio de pessoas na fila?
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 Forte Modelagem Matemática (Modelos 
de Programação Linear, Teoria de Filas, 
etc)
 Limitações:
Modelos, na grande maioria, estáticos
A complexidade do modelo pode 
impossibilitar a busca de soluções analíticas 
diretas
 Vantagens: solução exata, rápida e, às 
vezes, ótima
Modelo Analítico
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 Captura o comportamento do sistema real
 Permite a análise pela pergunta: “E se...?”
 ...adicionarmos um terceiro turno de produção;
 ...houver um pico de demanda de 30%;
 ...reduzirmos a equipe de manutenção em 2 pessoas;
 ...adquirimos novos equipamentos.
 Capaz de representar sistemas complexos
de natureza dinâmica e aleatória
 Limitações:
– Podem ser de construção difícil
– Não há garantia do ótimo
Modelo de Simulação
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 Simulação não Computacional 
– Ex. Protótipo em túnel de vento
– Simulação de Acontecimentos
 Simulação Computacional
– Simulação Estática ou de Monte Carlo
• Utiliza geradores de números aleatórios para simular sistemas físicos e 
matemáticos, nos quais não se considera o tempo explicitamente como 
uma variável.
• Solução de problemas matemáticos complexos como por exemplo 
Integrais.
– Simulação de Sistemas Contínuos (Considera mudanças de estado ao longo do tempo)
• Variação contínua do tempo. Ex: Xícara de chá quente colocada à 
temperatura ambiente
– Simulação de Eventos Discretos (Considera mudanças de estado ao longo do tempo)
• Variação discreta em tempos determinados.
– Simulação Hibrida (Considera aspectos Contínuos e Discretos no tempo)
Técnicas de Simulação
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Simulação de Eventos Discretos
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 Sistemas dinâmicos: os estados se 
alteram com o tempo
 Sistemas discretos: os atributos dos 
estados só mudam no tempo 
discreto
 Determinística ou Estocástica (aleatória)
Simulação de Eventos Discretos
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 Utilizada na década de 50 com fins militares. 
Softwares Textuais e Computadores “lentos”. 
Fortran IV.
 HW e SW mais poderosos impulsionou a 
Tecnologia da Simulação. GPSS
 Popularidade aumentou principalmente nesta 
última década. Utilização de “Simuladores”.
Histórico da Simulação
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Analisar um novo sistema antes de sua 
implantação
 Melhorar a operação de um sistema já 
existente
 Compreender melhor o funcionamento de 
um sistema
 Melhorar a comunicação vertical entre o 
pessoal de operação
 Confrontar resultados
 Medir eficiências
Por que Simular?
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Por que Simular?
Pela sua posição média, o bêbado está vivo...
Mas, na média, o bêbado está morto...
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Quando Simular?
Problema Ferramentas Resultados
Planilhas
Calculadora
Lápis e Papel
Intuição
Maior
Complexidade
Dinâmica
Aleatoriedade
Maior
Esforço
Qualidade
Simulação
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 Redes Logísticas (políticas de estocagem, roteiros, volumes das 
gargas nos caminhões...)
 Manufatura (esteiras, armazenamento, linhas de montagem, 
programação da produção,...)
 Terminais: portos, aeroportos, estações 
rodoviárias e ferroviárias (postos de check-in, números de 
equipamentos de movimentação de materiais e homens,...)
 Hospitais (leitos nas enfermarias e UTI´s, número de Ambulâncias, 
políticas de transplantes de órgãos,...)
 Militar (balistica, aeronaves, deslocamento de tropas,...)
Áreas de Aplicação
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 Redes de Computadores (roteadores, atendimento nos 
call centers, protocolos,...)
 Reengenharia de Processos (qual o melhor fluxo de 
processos em um escritório,...)
 Supermercados, Redes de “Fast Food” e 
Franquias( capacidade das cozinhas, distribuição dos produtos nas 
prateleiras, filas de espera nos caixas,...)
 Parques de Diversão (tempos de espera nas atrações, 
número e distribuição dos divertimentos no parque,...)
 Planejamento e operação de tráfego etc.
Áreas de Aplicação
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O Método da Simulação – Ciclo de vida
OBJETIVOS E DEFINIÇÃO 
DO SISTEMA
MODELO
ABSTRATO
MODELO
CONCEITUAL
(Capítulo 3)
MODELO 
COMPUTACIONAL
(Capítulo 4)
MODELO
OPERACIONAL
RESULTADOS
EXPERIMENTAIS
(Capítulo 6)
FORMULAÇÃO DO 
MODELO
REPRESENTAÇÃODO MODELO
IMPLEMENTAÇÃODO MODELO
VERIFICAÇÃOE VALIDAÇÃO(Capítulo 5)
EXPERIMENTAÇÃODO MODELO
ANÁLISE E REDEFINIÇÃO
DADOS 
DE ENTRADA
(Capítulo 2)
Etapa-01
“Discussão com Especialistas”
Etapa-03
“Avaliação dos Resultados”
Etapa-02
“utilização de Ferramentas de 
Simulação”
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1) Procure na Internet algumas definições para simulação e
procure melhorar as apresentadas;
2) Qual a melhor modelo de simulação – Continuo, discreto ou
hibrido, para os sistemas abaixo:
a) Consumo de um pneu de fórmula-1, durante a corrida;
b) O estoque de válvulas do motor de uma equipe de F1;
c) O processo de atendimento em um bar, desde a chegada do
cliente até o pagamento da conta;
d) O processo de compra de um produto na internet;
e) O processo de carregamento de um navio porta container em
um porto;
f) O crescimento de uma árvore;
g)Os níveis populacionais de lagosta no litoral brasileiro.
Exercícios
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3) A esquadrilha Abutre está perseguindo o pombo-correio
Doodle. O avião projetado por Klunk está em perseguição ao
pombo utilizando um radar capaz de identificar sua
localização a cada cinco segundos. Assim que o pombo é
localizado, o avião muda a sua trajetória em direção a ele. O
pombo Doodle é capaz de realizar manobras evasivas a
qualquer instante; contudo , só pode olhar a posição do avião
a cada 4 segundos. Na primeira identificação do radar, o
pombo está a 100m do avião, no mesmo plano e olhando
para a frente do avião.
Considere que a velocidade do avião é igual a 90m/s e a do
pombo é igual a 30m/s.
a) Qual o tipo de simulação mais adequada?
b) Construa um Fluxograma representando a simulação do
sistema. Atribuas as condições iniciais que achar necessária.
Exercícios
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4) Leitura do Material Complementar:
“QUANDO_DEVEMOS_USAR_A_SIMULAÇÃO”
Exercícios