Simulação Digital Maria Izabel Cavalcanti Cabral DSC/CCT/UFPB

Simulação Digital: Definições e Uso Conteúdo 1. Introdução à Simulação Digital 2. Fundamentação Matemática  Geração de Números Aleatórios  Geração de Valores Aleatórios 3. Simulação de Sistemas de Filas 4 Análise dos Resultados de uma Simulação 5. Ferramentas de Simulação Simulação Digital: Definições e Uso

1. Introdução à Simulação Digital Introdução: Definições e Uso Paradigmas de Simulação Planejamento da Simulação Alternativas para a construção de um simulador Linguagens de Simulação - Funções Elementos de um Simulador Visão Geral de um Estudo de Simulação Conteúdo Simulação Digital: Definições e Uso

Introdução: Definições e Uso Simulação Digital Introdução: Definições e Uso Simulação Digital técnica numérica para realizar experimentos em um modelo a fim de obter medidas de interesse; experimento estatístico que observa como o comportamento do modelo evolui com o tempo, ou técnica para a construção e execução de um modelo no computador. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Simulação Digital: Definições e Uso Por quê Simular? Simulação permite: estudar e experimentar interações complexas das entidades de um modelo; fazer experiências com situações novas das quais há pouca ou nenhuma informação; Adicionar novos componentes a um modelo e observar seus efeitos; Fazer experiências com modelos que representam sistemas difícies e/ou perigosos de operar; Agilizar a obtenção de resultados de sistemas que levaria, meses ou anos para serem implementados, e servir de material pedagógico auxiliar nas análises teóricas e estatísticas e na arte de decidir. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Paradigmas de Simulação Métodos de Monte Carlo Simulação Contínua Simulação Discreta Orientada a Eventos Simulação Combinada Paradigma: engloba uma tradição científica coerente junto com alguns exemplos aceitos de prática científica: suas leis, teorias, aplicações e ferramentas. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Paradigmas de Simulação Métodos de Monte Carlo Tradicionalmente, usados para estimar probabilidades dos estados de um modelo através de experimentações conduzidas por amostras.  Estudos de fenômenos sociais e econômicos  Métodos numéricos para solucionar integrais múltiplas Início Simulação Digital: Definições e Uso

Paradigmas de Simulação Simulação Contínua A troca de estados do modelo ocorre continuamente no tempo - soluções, usualmente, usam equações diferenciais. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Paradigmas de Simulação Simulação Discreta Permite trocas instantâneas nos estados do modelo que ocorrem em pontos discretos do tempo. Simulação Discreta Orientada a Eventos O processamento da simulação ocorre conforme a ocorrência de eventos. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Paradigmas de Simulação A Simulação Discreta caracteriza-se por: modelagem do sistema em uma rede de fluxo; o sistema possuir componentes (recursos) e cada um executar funções bem definidas; os componentes apresentarem capacidade finita no processamento dos itens e, uma vez esgotadas, os itens esperam em fila pelo atendimento, e o início e o fim das operações realizadas pelos componentes serem caracterizados por eventos. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Paradigmas de Simulação Simulação Combinada Técnica que simula sistemas com características de sistemas discretos e contínuos. Ex.: Sistema de uma Rodovia Se variáveis são carros  Sistema Discreto Se variáveis são distâncias  Sistema Contínuo Início Simulação Digital: Definições e Uso

Planejamento da Simulação Atenção!! Início Simulação Digital: Definições e Uso

Planejamento da Simulação Atenção!! Simplificar o modelo sem comprometer as características essenciais do sistema. O modelo deve reproduzir a estrutura do sistema, e não a sua forma nos mínimos detalhes. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Planejamento da Simulação Atenção!! Obter resultados com precisão satisfatória intervalos de confiança menores  maior custo na simulação Início Simulação Digital: Definições e Uso

Planejamento da Simulação Atenção!! Devido às simplificações feitas: não generalizar conclusões baseadas nos resultados da simulação Nem sempre a a alternativa apresentada como a de melhor desempenho é a melhor de todas. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Planejamento da Simulação Atenção!! Observar o sistema no regime permanente. Estudo no regime transitório pode ser complexo Na avaliação dos resultados, observar o efeito de amostras correlacionadas. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Planejamento da Simulação o sistema possuir componentes (recursos) e cada um executar funções bem definidas; os componentes apresentarem capacidade finita no processamento dos itens e, uma vez esgotadas, os itens esperam em fila pelo atendimento, e o início e o fim das operações realizadas pelos componentes serem caracterizados por eventos. Início Atenção!! Simulação Digital: Definições e Uso

Alternativas para a construção de um Simulador Usar usarma lingugem de simulação de alto nivel (GPSS, SIMSCRIPT, RESQ, ARENA, BONes), usar pacotes que estendem as facilidades de uma linguagem de programação de propósito geral (pacote GASP (Fortran), SimJava (Java)), usar uma linguagem de programação de propósito geral (C, C++, Pascal, Java, ..). Início Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Tempo simulação é dinâmica. Registro de atraso e do T_simulado Início Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Eventos causam mudanças de estado no modelo Início Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Eventos causam mudanças de estado no modelo Início Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Linguagem entidades permanentes e entidades temporárias devem ser definidas de forma simples Ent. Permanente Ents. Temporárias Início Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Variáveis Randônicas modelos são estocásticos  técnicas de geração de valores randônicos Início Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Controle da Simulação permite trocas dinâmicas de estados. Simulação Digital: Definições e Uso

Linguagens de simulação - Funções Facilidades de Operação checagem de erros acompanhamento passo a passo, disponibilidade do programa, extensibilidade do modelo, teste de inicialização e de estabilidade do modelo. ......... Início Simulação Digital: Definições e Uso

Elementos de um Simulador Clientes Servidores Filas Relógio Calendário de Eventos Acumuladores Estatísticos Geradores de Variáveis Aleatórias etc. Início Simulação Digital: Definições e Uso

Visão Geral de um Estudo de Simulação 1. Entender o sistema; 2. Ser Claro quanto aos objetivos; 3. Formular a representação do Modelo; 4. Traduzir em um modelo de software; 5. Verificar se o modelo de software representa realmente o modelo conceitual; 6. Validar o Modelo; 7. Projetar os experimentos; Início Simulação Digital: Definições e Uso

Visão Geral de um Estudo de Simulação 8. Executar os experimentos; 9. Analisar os resultados; 10. Ter a percepção do que foi obtido (“Get Insight”), e 11. Documentar o que foi feito. Processo deve ser Interativo Início Simulação Digital: Definições e Uso