Simulação Digital Maria Izabel Cavalcanti Cabral DSC/CCT/UFPB

Apresentação em tema: "Simulação Digital Maria Izabel Cavalcanti Cabral DSC/CCT/UFPB"— Transcrição da apresentação:

1 Simulação Digital Maria Izabel Cavalcanti Cabral DSC/CCT/UFPB

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

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

13 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

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

15 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

16 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

17 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

18 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

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

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

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

22 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

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

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

25 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

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

27 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

28 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