Metodologia da simulação. modelo de simulação compõe-se de:

Transcrição

1 Metodologia da simulação ciclo de vida de um modelo de simulação modelo de simulação compõe-se de: concepção ou formulação do modelo implementação do modelo análise dos resultados do modelo 1 Metodologia da simulação 1ª.: concepção ou formulação do modelo entender o sistema a ser simulado entender o seu objetivo discussão com especialistas decidir o escopo do modelo, suas hipóteses e nível de detalhamento coleta dos dados de entrada GIGO (Garbage In, Garbage Out) modelo abstrato -> modelo conceitual 2 Page 1

2 Metodologia da simulação 2ª.: implementação do modelo modelo conceitual -> modelo computacional uso de linguagem de simulação ou de simuladores comerciais 20% a 30% do tempo total de um estudo de simulação são gerados resultados para a validação do modelo 3 Metodologia da simulação 3ª.: análise são efetuadas várias rodadas do modelo os resultados da simulação são analisados e documentados o modelo está pronto para realização de experimentos conclusões e recomendações são analisadas e geradas modelo computacional -> modelo experimental/operacional se o resultado não é satisfatório, o ciclo é reiniciado 4 Page 2

3 O método da simulação OBJETIVOS E DEFINIÇÃO DO SISTEMA FORMULAÇÃO DO MODELO ANÁLISE E REDEFINIÇÃO MODELO ABSTRATO RESULTADOS EXPERIMENTAIS (Capítulo 6) MODELO CONCEITUAL (Capítulo 3) REPRESENTAÇÃO DO MODELO DADOS DE ENTRADA (Capítulo 2) EXPERIMENTAÇÃO DO MODELO MODELO OPERACIONAL IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO MODELO COMPUTACIONAL (Capítulo 4) 5 VERIFICAÇÃO E VALIDAÇÃO (Capítulo 5) O processo da simulação Problema do mundo real Modelo abstrato identificar o que é realmente importante no sistema e trazer para o modelo Modelo conceitual colocá-lo no papel através de uma técnica adequada de representação de modelos Modelo computacional implementação do modelo conceitual Modelo operacional análise dos resultados 6 Conclusões Page 3

4 Vantagens do Modelo Conceitual Facilitar o entendimento sobre o sistema Facilitar a criação do modelo computacional Melhorar a validação do modelo Mas, na prática. 7 Vantagens do Modelo Conceitual Mas, na prática. 8 os analistas pulam a fase de modelagem conceitual indo diretamente para o modelo computacional: falha de comunicação entre as pessoas sobre o modelo, o que gera uma fase de conserto do modelo implementado causa um maior esforço na validação do modelo validação é checar se o modelo se comporta como o mundo real sob as mesmas condições verificação está relacionada como o modo como o modelo está sendo implementado Page 4

5 Construção de modelos conceituais ACD: Activity Cicle Diagram baseado na idéia de TOCHTER (1963) útil em sistema com fortes características de geração de filas fácil de entender e utilizar simples: constituído de 2 símbolos básicos uma circunferência que representa uma fila um retângulo que representa uma atividade 9 F ila A t iv id a d e ACD: Activity Cicle Diagram Entidade = qualquer componente no modelo que retém sua identidade ao longo do tempo elas podem estar aguardando em fila ou participando de alguma atividade Fila = elemento passivo do ACD estado no qual a entidade está aguardando alguma coisa acontecer não envolve cooperação entre diferentes entidades o período de tempo que uma entidade gastará na fila não é determinada a priori 10 Page 5

6 ACD: Activity Cicle Diagram Atividade = elemento ativo do ACD, possível cooperação entre diferentes entidades a duração do estado ativo é sempre determinada a priori O ciclo de vida das filas e das atividades é definido para cada entidade as filas e as atividades devem estar sempre dispostas alternadamente em qualquer ciclo de vida Um ACD completo consiste na combinação de todos os ciclos de vida individuais de cada entidade 11 ACD: exemplo dos filósofos famintos Objetivo do modelo: determinar, na média, o tempo que cada filósofo espera para comer Alguns filósofos sentam numa mesa circular entre cada par de filósofos há um garfo um filósofo pode comer se ambos os garfos adjacentes a ele estiverem disponíveis, caso contrário, deverá aguardar após terminar de comer, o filósofo pensa por um certo tempo quando pára de pensar, tentará comer novamente para comer os filósofos levam um tempo uniformemente distribuído entre 5 e 8 minutos para pensar levam um tempo que obedece uma distribuição normal de média 6 e desvio padrão 1 minuto 12 Page 6

7 Ilustração para o exemplo dos filósofos famintos 13 Modelar o problema pelo ACD: quais as entidades? filósofos e garfos quais os possíveis estados das entidades? quais os ciclos de vida individuais? Estados das ENTIDADES Cada entidade possui os estados relacionados a seguir: Entidade Garfo Filósofo Estado É utilizado Esperando para ser utilizado Comendo Esperando para pensar Pensando Aguardando a disponibilidade dos garfos 14 Page 7

8 Ciclo de vida individual da ENTIDADE Do GARFO: os garfos ou estão aguardando para serem utilizados pelos filósofos ou estão auxiliando os filósofos a comer É utilizado Garfos Espera 15 Ciclo de vida individual da ENTIDADE Do FILÓSOFO: Os filósofos ou estão comendo ou estão esperando para pensar, ou estão pensando ou estão esperando para comer Espera Pensa Filósofos Espera Come 16 Page 8

9 ACD completo: Filósofos famintos Após construir os ciclos de vida individuais, é preciso juntá-los para formar o ACD completo basta reconhecer as atividades comuns come e é utilizado são a mesma entidade quanto o filósofo está comendo, o garfo é utilizado come é uma atividade comum entre as entidades garfo e filósofo Come É utilizado 17 ACD completo: Filósofos famintos Espera Pensa Filósofos Come Garfos Espera Espera* 18 Na realidade o filósofo não precisa esperar para pensar pelas regras de construção do ACD tem-se obrigatoriamente que alternar atividades com fila este tipo de fila, na qual a entidade espera por 0 unidade de tempo, é denominada fila dummy (indicada por *) Page 9

10 ACD - 2º. exemplo: O bêbado, a garçonete e o copo Em um pub existem três entidades: o cliente, a garçonete e o copo quando o cliente entra no pub, ele pede uma cerveja a garçonete enche um copo para servi-lo o cliente bebe o conteúdo do copo De quais atividades o cliente participa? De qual atividade tanto a garçonete quantos os copos participam? 19 Quais são os possíveis estados das entidades deste exemplo? ACD - 2º. exemplo: O bêbado, a garçonete e o copo 20 De quais atividades o cliente participa? beber a cerveja do copo enchimento do seu copo pela garçonete De qual atividade tanto a garçonete quantos os copos participam? enchimento do copo Quais são os possíveis estados das entidades deste exemplo? Cliente bebendo a cerveja; esperando a garçonete aparecer para servir o copo; assistindo o enchimento do copo e esperando a espuma abaixar para beber Page 10

11 ACD - 2º. exemplo: O bêbado, a garçonete e o copo 21 Quais são os possíveis estados das entidades deste exemplo? Garçonete Copo enchendo o copo de cerveja e esperando o copo esvaziar sendo esvaziado pelo cliente; aguardando a garçonete aparecer para enchê-lo novamente; sendo enchido pela garçonete; esperando o cliente começar a beber a cerveja contida nele Como seria o ciclo de vida de cada entidade? Lembre-se de que o ciclo completo do sistema pode ser construído combinando as atividades comuns das entidades ACD - 2º. exemplo: O bêbado, a garçonete e o copo ACD PUB 22 Page 11

12 ACD: 3º. Exemplo O supermercado Chang O supermercado Chang possui dois caixas. Há uma fila única nestes caixas. Os consumidores chegam com intervalos entre chegadas sucessivas que seguem uma distribuição uniforme entre 1 e 4 minutos e levam um tempo normalmente distribuído com média 6 e desvio padrão de 1 minuto para comprar. O tempo de serviço no caixa leva entre 5 e 8 minutos, uniformemente distribuído. Se, ao chegar ao supermercado os clientes encontram na fila do caixa mais de 4 pessoas, eles optam por sair do sistema. O objetivo da simulação é determinar a proporção de consumidores que saem sem comprar nada. Faça o modelo conceitual do supermercado utilizando ACD. 23 Veja o modelo implementado no ARENA: Super_Chang.doe ACD: 3º. Exemplo O supermercado Chang 1. Quais são as entidades do modelo? 2. De quais atividades as entidades participam? 3. Existem atividades comuns às entidades? 4. Quais são os possíveis estados das entidades deste exemplo? 5. Como seria o ciclo de vida de cada entidade? 6. Quais são as atividades comuns? 7. Faça o ciclo completo do sistema combinando as atividades comuns das entidades 24 Page 12

13 ACD: 3º. Exemplo Super_Chang.doe C hegada de clientes ao s upermerc ado 0 0 Verific a fila do c aix a 0 False True C ompras Pag amento 0 0 C onta numero de des is tentes Saida do s upermerc ado 0 25 Simulação manual O próximo passo após a construção de um modelo conceitual de simulação é garantir que a lógica do sistema esteja bem entendida uma das maneiras de fazer isso é realizar uma simulação manual importante para o analista aumentar sua sensibilidade em relação a execução da simulação uma ferramenta de verificação se a lógica do modelo está coerente permite estabelecimento de prioridades onde existem promove um melhor entendimento do mecanismo de simulação 26 Page 13

14 Método das três fases Utilizando o método das três fases, a simulação se dá com uma repetição das fases de acordo com o fluxograma Início Inicialização Varredura de Tempo Fase A Executar eventos B (terminaram) Tentar executar possíveis eventos C Fase B Fase C Fim do período de simulação? Não Sim Gerar relatório 27 Fim Método das 3 fases: A, B e C A : Checar o tempo de término para todas as atividades em progresso. Determinar a que termina primeiro. Avançar o relógio de simulação. B : Para a(s) atividade(s) que terminar(em), mover as entidades para as respectivas filas. C : Procurar as atividades em uma ordem determinada e iniciar as que tem condição de começar. Mover as entidades das filas para a atividade. Amostrar e calcular o tempo de término da atividade. 28 Page 14

15 Método das 3 fases: exemplo do PUB No início da simulação, as entidades copos (=3), clientes (=3) e garçonete (=1) estão dispostos como a seguir Considere que a atividade beber é prioritária sobre encher e dura 4 minutos, e a de encher dura 3 minutos 29 Animação do ACD Fase: A T=00 30 Page 15

16 Simulação manual para o ACD do PUB A B C T=0 -- Encher começa e termina em 3 T=3 Encher termina Beber começa e termina em 7 Encher começa e termina em 6 T=6 Encher termina Beber começa e termina em 10 Encher começa e termina em 9 T=7 Beber termina -- T=9 Encher termina Beber começa e termina em 13 Encher começa e termina em 12 T=10 Beber termina -- T=12 Encher termina Beber começa e termina em 16 Encher começa e termina em : : : ACD: vantagens e desvantagens Vantagens simplicidade: desenvolve-se um modelo de simulação conceitual com utilização de apenas 2 símbolos habilidade de mostrar as interações entre os objetos do sistema e seus fluxos fácil de entender e utilizar pode ser utilizado para realizar simulação manual 32 Page 16

17 ACD: vantagens e desvantagens Desvantagens diagramas ininteligíveis à medida que se aumenta a complexidade do sistema dificuldade de capturar toda a lógica do modelo não mostra claramente disciplinas de fila ou atribuições condicionais de valores para atributos das entidades 33 o ACD mostra o fluxo lógico, mas não a lógica em profundidade Rede de processo: Process Network Criação de um modelo conceitual baseado numa visão de processos fluxograma também denominado de Process Networks (PN) base para diversas linguagens de simulação atuais: SLAM, SIMAN, EXTEND, ARENA, etc ACD: visão de atividades e eventos 34 Page 17

18 Rede de processo: Process Network A simbologia para criar os blocos construtores e as representações gráficas do SPN (Simple Process Networks) é ilustrada na tabela: 35 Rede de processo x ACD Supermercado Chang no ACD, tem-se duas entidades: o cliente e o caixa na visão do SPN, tem-se o cliente como entidade principal e o caixa como um recurso Equivalências de simbologia entre o SPN e o ACD 36 Page 18

19 Supermercado Chang: ACD e SPN Modelos conceituais utilizando o ACD e o SPN 37 Page 19