Técnicas de Simulação e Simulação Aplicada Carlos Antonio Fragoso

Modelagem e Simulação de Sistemas Referência Bibliográfica Introdução à modelagem e simulação de sistemas Freitas Filho Editora Visual Books Capítulo 1

Simulação 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

Simulação 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

Por que simular ? 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

Sistema 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

Exemplos de sistemas 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

Exemplos de sistemas 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

Modelos 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 Sistema de mundo real Entradas (Dados) Modelo de Simulação Saídas (Respostas)

Classificação de modelos de simulação Modelos voltados à previsão Modelos voltados à investigação Modelos voltados à comparação Modelos específicos Modelos genéricos

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Por que o problema está sendo estudado? . Quais serão as respostas que o estudo espera alcançar ? . Quais são os critérios para avaliação da performance do sistema ? . Quais são as hipóteses e prerrogativas ? . Quais restrições e limites são esperados das soluções obtidas ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Existem recursos disponíveis para a realização do projeto ? . Definir os cenários que serão investigados . Realizar um cronograma e definição dos custos das atividades do projeto Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Qual a estratégia de modelagem ? Discreta ? Contínua ? Uma combinação ? . Qual a quantidade de detalhes deve ser incorporada ao modelo ? . Como o modelo reportará os resultados ? Relatórios pós-simulação ? Animação durante a execução ? . Que nível de personalização de cenários e ícones de entidades e recursos deve ser implementado ? . Que nível de agregação dos processos (ou de alguns) deve ser implementado ? . Como os dados serão colocados no modelo ? Manualmente ? Leitura de arquivos ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Quais são as relações e regras que conduzem a dinâmica do sistema ? (O uso de diagrama de fluxos é comum para facilitar a compreensão destas inter-relações ) . Quais são as fontes dos dados necessários à alimentação o modelo ? . Os dados já se encontram na forma desejada ? (O mais comum é os dados disponíveis na forma de média) . E quanto aos dados relativos a custos e finanças ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento Esta fase será realizada após a coleta macro de informações Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Quem fará a tradução do modelo conceitual para a linguagem de simulação ? . Como será realizada a comunicação entre os responsáveis pela programação e a gerência do projeto ? . E a documentação ? Os nomes de variáveis e atributos estão claramente documentados ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . O modelo gera informações que satisfazem aos objetivos do estudo ? . As informações geradas são confiáveis ? . A aplicação de testes de consistência e outros confirma que o modelo está isento de erros de programação ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Quais os principais fatores associados aos experimentos ? . Em que níveis devem ser os fatores variados, de forma que se possa melhor avaliar os critérios de desempenho ? . Qual o projeto experimental mais adequado ao quadro de respostas desejadas ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento É a execução da simulação para gerar dados desejados e para realizar as análises de sensibilidade Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . O sistema modelado é do tipo terminal ou não terminal ? . Quantas replicações são necessárias ? . Qual deve ser o período simulado para que se possa alcançar o estado de regime ? . E o período de warm-up ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento . Como realizar este tipo de análise ? . Como proceder para comparar alternativas com um padrão ? . Como proceder para comparar todas as alternativas entre si ? . Como identificar a melhor alternativa de um conjunto ? . Como garantir estatisticamente os resultados ? Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Etapa de Planejamento Documentação: . Descrição dos objetivos e hipóteses levantadas . Conjunto de parâmetros de entrada utilizados . Descrição das técnicas e métodos empregados na verificação e na validação do modelo . Descrição do projeto de experimentos e do modelo fatorial de experimentação adotado . Resultados obtidos e descrição dos métodos de análise adotados Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

Passos na formulação de um estudo envolvendo modelagem e simulação Apresentação dos resultados: . Restabelecimento e confirmação dos objetivos do projeto . Quais problemas foram resolvidos ? . Rápida revisão da metodologia Benefícios alcançados com a(s) solução (ões) proposta(s) . Considerações sobre o alcance e precisão dos resultados . Alternativas rejeitadas e seus motivos . Animações das alternativas propostas quando cabíveis . Estabelecimento de conexões entre o processo e os resultados alcançados com o modelo simulado e outros processos de reengenharia ou de reformulação existentes no negócio . Assegurar que os responsáveis pelo estabelecimento de mudanças organizacionais ou processuais tenham compreendido a abordagem utilizada e seus benefícios . Tentar demonstrar que a simulação é a espécie de ponte entre a idéia e sua implementação Etapa de Planejamento Etapa de Experimentação Etapa de Modelagem Formulação e Análise do problema Projeto experimental Coleta de Dados Experimentação Planejamento do projeto Tradução do Modelo Análise estatística dos resultados Verificação e Validação do modelo Formulação do Modelo conceitual Coleta macro de informações Tomada de decisão e conclusão do projeto Comparação e Identificação das melhores soluções Documentação e Apresentação dos resultados da implementação

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