Modelagem e simulação de sistemas Suzana Dantas

O que vem a ser simulação de sistemas? Chamada de Simulação Computacional de Sistemas ou simplesmente, SIMULAÇÃO Utilização de técnicas matemáticas, empregadas em computadores digitais; Permite imitar o funcionamento de praticamente qualquer tipo de operação ou processo do mundo real.

Um pouco de história.... GPSS (1974) – 1ª linguagem de computador voltada à simulação de sistemas. Shannon (1975) – “um modelo computacional é um programa de computador cujas variáveis apresentam o mesmo comportamento dinâmico e estocástico do sistema real que representa.” Pedgen (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”

Resumindo... Simulação é: Construção do modelo Métodos experimentais: Descrição do comportamento do sistema; Construção e teorias e hipóteses considerando as observações efetuadas; Utilização do modelo para previsão do comportamento futuro Por que simular? Responder a perguntas do tipo: o que aconteceria se?

A maioria dos modelos são do tipo entrada-saída; Modelos de otimização x Modelos de simulação: os modelos de simulação são executados. Os modelos de otimização são resolvidos! A maioria dos modelos são do tipo entrada-saída; Razões mais comuns para utilizar a simulação: O sistema real não existe; Experimentar com o sistema real é dispendioso; Experimentar com o sistema real não é apropriado;

Definições: Sistema: Modelo: Experimentos: Avaliação de desempenho: conjunto de objetos, como pessoas ou máquinas, por exemplo, que atual e interagem com a intenção de alcançar um objetivo ou propósito lógico; Modelo: abstração lógica/matemática do sistema real que captura a essência do problema. Inclui a descrição das variáveis entrada (param. de definição do sistema), variáveis de saída (param. de medição de desempenho) e a relação entre a entrada /saída Experimentos: geram várias instâncias das variáveis de entrada e saída, e a partir deles estima-se a avaliação de desempenho; Avaliação de desempenho: propriedades do sistema que são relevantes para o problema.

Modelos A modelagem pressupõe Classificação dos modelos de simulação: um processo de criação e descrição; um determinado grau de abstração  simplificações sobre a organização e o funcionamento no mundo real. Exemplos: modelos matemáticos, descritivos, estatísticos, entrada-saída, etc... Classificação dos modelos de simulação: Modelos voltados à previsão Modelos voltados à investigação Modelos voltados à comparação Modelos específicos (curta utilização) Modelos genéricos (longa utilização)

Vantagens da simulação Um vez criado  reutilizado para diversas propostas; A metodologia de análise utilizada na simulação permite a avaliação do sistema proposto; Mais fácil de aplicar que os sistemas analíticos; Menos simplificações que os sistemas analíticos; Avaliações do sistema real sem que esse seja perturbado; Identificação de gargalos; Verificar como o sistema opera; Verificar novas situações ... O que aconteceria se?

Desvantagens A construção do modelo requer treinamento especial; Aprendizado. Dois modelos construídos por dois indivíduos terão similaridades, mas não serão iguais; Os resultados da simulação são, muitas vezes, de difícil interpretação; A modelagem e a experimentação associadas a modelos de simulação consomem recursos, principalmente tempo.

Erros mais comuns na abordagem via simulação Pouco conhecimento ou pouca afinidade com a ferramenta utilizada; Objetivos com pouca clareza ou definição; Construção de modelos muito detalhados; Realização de conclusões com base em uma única replicação.