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?

• 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:

– 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

– 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.