Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Referência Bibliográfica Introdução à modelagem e simulação de sistemas Freitas Filho Editora Visual Books Schriber 1974 ◦ Simulação implica na modelagem de um processo ou sistema, de tal forma que o modelo imite as respostas do sistema real numa sucessão de eventos que ocorrem ao longo do tempo Shannon 1975 ◦ Um modelo computacional é um programa de computador cujas variáveis apresentam o mesmo comportamento dinâmico e estocástico o sistema real que representa Pegden 1990 ◦ Simulação é o processo de projetar um modelo computacional de um sistema real e conduzir experimentos com este modelo com o propósito de entender seu comportamento e/ou avaliar estratégias para sua operação Processo mais amplo, não compreende somente a construção do modelo, mas, também, todo o método experimental que serve para: ◦ Descrever o comportamento do sistema ◦ Construir teorias e hipóteses considerando as observações efetuadas ◦ Usar o modelo para prever o comportamento futuro, isto é, os efeitos produzidos por alterações no sistema ou nos métodos empregados em sua operação O sistema real ainda não existe > planejar um futuro sistema Experimentar como o sistema real é dispendioso => investigar quais benefícios da aquisição de novo equipamento Experimentar como o sistema real não é apropriado Taylor 1970 ◦ Um conjunto de objetos, como pessoas ou máquinas, por exemplo, que atuam e interagem com a intenção de alcançar um objetivo ou um propósito lógico Sistemas de produção ◦ Manufatura e montagem ◦ Movimentação de peças e matérias prima ◦ Alocação de mão de obra ◦ Áreas de armazenagem ◦ Layout, etc Sistemas de transporte e estocagem ◦ Redes de distribuição ◦ Armazéns e entrepostos ◦ Frotas, etc Sistemas computacionais ◦ Redes de computadores ◦ Redes de comunicação ◦ Servidores de redes ◦ Arquitetura de computadores ◦ Sistemas operacionais ◦ Gerenciadores de bases de dados, etc Sistemas administrativos ◦ Seguradoras ◦ Operadores de crédito ◦ Financeiras Sistemas de prestação de serviços diretos ao público ◦ Hospitais ◦ Bancos ◦ Restaurantes industriais e tipo fast food ◦ Serviços de emergência (polícia, bombeiros, etc) ◦ Serviços de assistência jurídica, etc Sistema de mundo real Modelagem é um processo de criação e descrição, envolvendo um determinado grau de abstração que, na maioria das vezes, acarreta numa série de simplificações sobre a organização e o funcionamento do sistema real => relações matemáticas ou lógicas => modelos Modelo de Simulação Entradas (Dados) Saídas (Respostas) Modelos voltados à previsão Modelos voltados à investigação Modelos voltados à comparação Modelos específicos Modelos genéricos Etapa de Planejamento Etapa de Modelagem Tomada de decisão e conclusão do projeto Etapa de Experimentação Formulação e Análise do problema Planejamento do projeto Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Coleta de Dados Tradução do Modelo Verificação e Validação do modelo Projeto experimental Experimentação Análise estatística dos resultados Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação Conceitos básicos e Terminologia 25 Estado de um sistema • conjunto de variáveis necessárias para descrever o seu status em dado momento no tempo Ex.: Em um banco, na medida em que os clientes chegam, são atendidos ou partem o status do sistema muda. 26 Mudanças no Status Para descrever cada mudança possível no estado do sistema, necessitamos de um conjunto de variáveis chamadas de variáveis de estado. Ex.: nº de atendentes ocupados nº de clientes no banco momento de chegada do próximo cliente momento de partida do cliente em atendimento 27 • objeto de interesse Entidade • propriedades de uma entidade Atributos Ex.: Banco Entidade: cliente Atributo: profissão Num sistema 28 Atividades e Períodos de Espera Em simulação diz-se que uma Atividade corresponde a um período de tempo predeterminado. Logo, uma vez iniciada, seu final pode ser programado. Mas a duração de uma atividade normalmente não é uma constante. Uma Espera é um período de tempo sobre o qual não se tem controle se o modelo contiver variáveis aleatórias. Uma vez iniciada, não se pode programar o seu fim. Causa típica são eventos inesperados Um recurso é uma entidade estática que fornece serviços às entidades dinâmicas. Um recurso pode ter a capacidade de servir uma ou mais entidades dinâmicas ao mesmo tempo, operando como um servidor paralelo. O processamento de uma fila, isto é, a forma como a mesma será gerenciada depende, fundamentalmente, das políticas operacionais adotadas no sistema ou no modelo que o representa. A política de tratamento de filas mais comum é a FIFO (First In, First Out), aonde o primeiro a chegar na fila será o primeiro a ser atendido pelo recurso. Outras formas de gerenciamento podem ser adotadas. Não havendo disponibilidade de espaço na fila, esta entidade poderá tomar o destino de outro recurso (ou outra fila) ou mesmo deixar o sistema. Se puder capturar o recurso, a entidade dinâmica o reterá por um tempo (o qual se costuma chamar de tempo de processamento) liberando-o a seguir. Um recurso pode ter vários estados. Os mais comuns são: ocupado e livre. Outros podem ser definidos tais como: bloqueado, falhado, indisponível, etc. Um cuidado necessário por parte de quem está modelando um sistema diz respeito à relação entre o tempo (do sistema real) simulado e o tempo de simulação (tempo necessário à execução de um experimento no computador). Para certos sistemas, o tempo de simulação pode ser muito maior que o tempo simulado. Por exemplo, na simulação de um modelo de uma rede de computadores, as unidades de tempo admitidas para os eventos, são da ordem de milisegundos. Se, no modelo, o número de entidades e o número de processos a que estas devem ser submetidas, for grande (milhares de pacotes sendo roteados, por exemplo), o tempo de CPU devotado a este processamento poderá ser razoável (dependendo da CPU). Desta forma, para simular, digamos, 15 segundos de funcionamento deste sistema, é possível que se gaste dezenas de minutos de tempo de computador. Por outro lado, tome-se um modelo de um terminal portuário. Os eventos associados a este tipo de sistema podem ser contabilizados até mesmo na ordem de dias, ou semanas. Por exemplo, o período decorrido entre a chegada de dois navios. Desta forma, os modelos deste tipo de sistema, tipicamente permitem que sejam simulados meses ou anos de operação dos mesmos em apenas alguns segundos ou minutos de processamento. Por conta destas diferenças, é sempre recomendável estar atento a detalhes desta natureza quando se lida com simulação. 33 Contínua Variáveis de estado mudam continuamente ao longo do tempo Simulação Discreta Variáveis de estado mudam somente devido à ocorrência de eventos mudam em pontos do tempo discretos, ou seja, aqueles pontos em que ocorreu um evento 34 Simulação contínua Processos químicos, biológicos Usam equações diferenciais – resolvidas com técnicas numéricas35 Simulação discreta Num banco: Evento cliente tem o seu atendimento iniciado cliente tem o seu atendimento concluído variável de estado é atualizada Relógio ou clock é atualizado 10:00 10:15 DETERMINÍSTICO ◦ Valores exatos ◦ Simplificação ESTOCÁSTICO ◦ Valores estimados ◦ Variabilidade natural do processo é modelada 36 37 Modelagem ESTOCÁSTICA lembrando: os tempos entre chegadas de clientes... os tempos entre chegadas de peças a serem processadas... a duração dos atendimentos dos clientes... a duração dos processamentos nas máquinas... as tarefas feitas pelas pessoas... ... apresentam variabilidade natural! Por isso usamos Distribuições de Probabilidade! ARENA ◦ Software pioneiro (1982) e líder de mercado ◦ O software ARENA é um ambiente gráfico integrado de simulação. Não é necessário escrever nenhuma linha de código no software ARENA, pois todo o processo de criação do modelo de simulação é gráfico e visual, e de maneira integrada. ◦ O software ARENA contém recursos para modelagem de processos, desenho & animação, análise estatística e análise de resultados. Utiliza templates. ◦ http://www.paragon.com.br/softwares/arena/ ◦ http://www.rockwellautomation.com/rockwellsoftware/s imulation.page ARENA ARENA ARENA Promodel ◦ ProModel é uma poderosa ferramenta de simulação para modelar todos os tipos de sistemas de manufatura , abrangendo desde pequenos job shops e células de manufatura até produção em grande escala e sistemas de manufatura flexível. ◦ Permite incorporar rotinas e instruções através de programação em código de alto nível em cada evento da simulação ◦ http://www.belge.com.br/promodel.php Promodel Promodel AnyLogic ◦ AnyLogic oferece suporte às três metodologias de simulação mais difundidas do mundo: System Dynamics, Eventos Discretos (Centrado em Processos) e Simulação Baseada em Agentes. ◦ A modelagem pode se utilizar de objetos já desenvolvidos inseridos nas bibliotecas ready-to- use. Ou então utilizar linguagem de programação orientada a objetos que permite a construção de modelos modulares e/ou hierárquicos customizados. ◦ http://www.genoads.com.br/produtos/anylogic- software-de-simulacao/conheca-o-anylogic AnyLogic AnyLogic Outros Softwares ◦ Simul8 http://www.simul8.br.com/produtos.htm ◦ Extendsim http://www.extendsim.com/ ◦ Plant Simulation https://www.plm.automation.siemens.com/pt_br/produ cts/tecnomatix/manufacturing-simulation/material- flow/plant-simulation.shtml ◦ AutoMod http://www.appliedmaterials.com/global- services/automation-software/automod ◦ Tortuga https://code.google.com/archive/p/tortugades/ ◦ Mason http://cs.gmu.edu/~eclab/projects/mason/ Lista de Softwares ◦ https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_discrete_event_sim ulation_software
Compartilhar