Saltar al contingut Menu
Mapa
  • Inici
  • Informació
  • Contacte
  • Mapa

Simulació (SIM)

Crèdits Dept.
7.5 (6.0 ECTS) EIO

Professors

Responsable:  (-)
Altres:(-)

Objectius Generals

En els casos en els que intervé la incertesa, es posa en evidència els límits d'alguns tractaments dissenyats per entorns deterministes i apareix la necessitat d'una metodologia diferent, la Simulació, per a la manipulació numèrica dels models esmentats. Aquesta assignatura proporciona a l'alumne les eines necessàries per a la construcció de models complexos de simulació, la utilització de llenguatges estàndard de simulació per al tractament dels models, l'anàlisi de les dades d'entrada, el disseny d'experiments i l'anàlisi de resultats, la visualització, les arquitectures distribuïdes i els aspectes relacionats amb el rendiment. Vol aprofundir en aspectes avançats del software de simulació, amb especial èmfasi en els entorns integrats de desenvolupament de projectes de simulació i en la seva aplicació a àrees concretes com poden ser la producció, la logística, els serveis o d'altres més estretament vinculats a la computació. L'assignatura té un fort caràcter pràctic, orientat a les aplicacions de la simulació.

Objectius Específics

Coneixements

  1. Comprensió dels diferents tipus de simulació i de la seva relació amb els diversos àmbits de la ciència i de la tecnologia.
  2. Les metodologies dominants en el camp de la simulació i els llenguatges i entorns de desenvolupament que se'n deriven.
  3. Els conceptes imprescindibles per a entendre la component aleatòria dels problemes i la seva modelització mitjançant la simulació, així com la importància dels aspectes dinàmics dels sistemes complexos, en comparació a d'altres tecnologies preferentment estàtiques.
  4. Saber generar mostres de variables aleatòries basant-se en els darrers mètodes de generació de nombres i variables aleatòries.
  5. Saber analitzar estadísticament els resultats de la simulació de forma a avaluar la qualitat de les estimacions sobre les mesures de rendiment obtingudes.
  6. Entendre la importància estratègica de les dades i de la informació en les organitzacions i com aquestes
  7. Conèixer i ésser conscients dels problemes relacionats amb la verificació i validació dels models de simulació.
  8. Conèixer els problemes i la importància de l'estandarització, de l'acreditació i la certificació en els projectes de simulació, i les tendències sobre aquests àmbits en el mon de la simulació actual en el món.
  9. Els conceptes de nivell de detall en els models i la seva relació amb els aspectes de modelització i d'implementació dels mateixos.
  10. Conèixer el més recent en quant a la visualització en simulació, l'interactivitat i l'usabilitat.

Habilitats

  1. Captar l'essència dels sistemes complexos, aconseguint una capacitat d'abstracció que permeti construir models de simulació en base a uns objectius específics.
  2. Transformar aquests models en programes executables que el propi alumne es capaç de dissenyar i construir.
  3. Saber comparar i avaluar alternatives de disseny o d'implantació de sistemes utilitzant la simulació discreta. Saber, en consequència, ajudar en la presa de decisions professionals i empresarials.
  4. Veure les possibilitats de negoci i de creació de producte/servei al voltant de la simulació.
  5. Saber dialogar en el context empresarial per tal d'oferir solucions en un context multidisciplinar i en situacions de crisi.

Competències

  1. Capacitat de resoldre problemes aplicant els mètodes de la ciència i l'enginyeria
  2. Capacitat per crear i utilitzar models de la realitat.
  3. Capacitat per dissenyar i dur a terme experiments, i d'analitzar-ne els resultats.
  4. Saber aplicar el cicle de resolució de problemes típic de la ciència i l'enginyeria: especificació, generació d'idees i alternatives, disseny d'una estratègia de solució, execució de l'estratègia, validació, interpretació i avaluació dels resultats. Capacitat d'analitzar el procés un cop acabat.
  5. Capacitat per treballar en equips de caire multidisciplinar.
  6. Creativitat.
  7. Capacitat per fer presentacions convincents de manera oral, tant formals com informals.
  8. Capacitat d'adaptació: Saber canviar per afrontar de forma activa noves situacions derivades de canvis organitzatius o tecnològics.
  9. Obertura i curiositat intel·lectual.
  10. Coneixement del context social local i global. Capacitat per avaluar l'impacte potencial d'una solució d'enginyeria.

Continguts

Hores estimades de:

T P L Alt L Ext. Est A Ext.
Teoria Problemes Laboratori Altres activitats Laboratori extern Estudi Altres hores fora d'horari fixat

1. Introducció
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 0 0 0 2,0 0 4,0
Simulació: sistemes i models. Tipus de simulació: simulació de sistemes discrets, simulació contínua, simulació híbrida. Relació amb els diferents sectors tecnològics i econòmics, especialment en l'àmbit de la computació, dels serveis, de la producció i de la logística.

2. Metodologies per a la construcció de models de simulació discreta
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
7,0 0 9,0 0 0 13,0 0 29,0
Introducció a les metodologies: Event-Oriented, Process Interaction, Activity Scanning. Especificació de models. Disseny i construcció del nucli d'un entorn de simulació basant-se en la programació orientada a objectes. Aplicació als entorns generals de desenvolupament de projectes de simulació. Treball pràctic.
  • Laboratori:
    Disseny i construcció del nucli d'un entorn de simulació basant-se en la programació orientada a objectes

3. Les dades en la simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
1,0 0 2,0 0 0 3,0 0 6,0
Anàlisi de les dades d'entrada de la simulació. Informació disponible. Nivell de detall. Criteris per a la credibilitat de les dades.
  • Laboratori:
    Anàlisi de les dades d'entrada. Visualització d'exemples.

4. Mètodes de Monte Carlo i processo de mostreig en simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 1,0 0 2,0 5,0 0 10,0
Generació de nombres aleatoris. Generadors congruencials, composts i de Tausworthe.Test de generadors: teòrics i empírics.Mètodes de generació de mostres aleatòries.
Algunes distribucions conegudes i la seva aplicació en els models de simulació.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Cerca de l'estat de l'art sobre el tema en Internet.

5. Llenguatges de simulació per a sistemes discrets
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 2,0 0 0 3,0 0 7,0
Metodologia dels llenguatges per a la construcció de models de simulació discreta.Simulació de xarxes de cues. Fluxos de xarxes.Transaccions. Blocs. Recursos.
Llenguatges orientats a la interacció de processos.
Adequació dels llenguatges als models.
Aplicació a casos pràctics.

6. Introducció a entorns de desenvolupament de projectes de simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 9,0 0 2,0 12,0 0 25,0
Entorns de desenvolupament de projectes complexos de simulació. Introducció a LeanSim, Witness, ARENA, GPSS & Proof Animation. Aplicacions pràctiques.
Introducció al treball pràctic: aproximació a un projecte de simulació sota un d'aquests entorns de desenvolupament
  • Laboratori:
    Introducció i ús dels entorns descrits.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Exercicis preparats amb entorns

7. Visualització i animació en simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 0 1,0 0 0 4,0 0 9,0
Metodologies i aproximacions al problema de la representació gràfica en simulació.
Visualització per aplicacions específiques.
Realitat virtual. Interfícies d'usuari per la simulació.

8. Disseny d'experiments i anàlisi de resultats en simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 0 2,0 0 0 5,0 0 11,0
Conceptes bàsics i mètodes. Planificació en la simulació discreta: El disseny d'experiments en simulació.
Dissenys factorials. Estratègies de disseny.
Optimització en simulació. Superfícies de resposta. Metamodels.Anàlisi de resultats en simulació: Estudi del comportament del estat transitori i del estat estacionari. Mètodes d'anàlisi: Repeticions independents, Mitjanes de lots, mètodes regeneratius.Tècniques de reducció de la variància.

9. Verificació i validació de models de simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 0 0 0 3,0 0 5,0
Verificació, Validació i acreditació dels models de simulació. Validació independent, credibilitat, acreditació i certificació, estàndards.


10. La simulació de processos continus.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 3,0 0 0 3,0 0 8,0
Introducció a la dinàmica de sistemes. Diagrames causals, diagrames de Forrester. Relació dels diagrames amb equacions diferencials. Introducció als llenguatges de simulació contínua i híbrida. Aplicacions i casos pràctics.
  • Laboratori:
    Pràctiques amb llenguatge de simulació contínua: VenSIM.

11. Nous paradigmes en simulació.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
4,0 0 3,0 0 0 2,0 0 9,0
Simulació social. Simulació i agents intel·ligents. Presentació de SWARM. Simulació i SIG. Ús d'autòmats cel'lulars en simulació. Simulació i caos.
  • Laboratori:
    SWARM. Autómates cel.lulars.

12. Treball transversal integrador
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
0 0 9,0 0 8,0 5,0 8,0 30,0
Aplicació dels conceptes estudiats en la construcció d'un model de simulació inspirat en un sistema real.
  • Laboratori:
    Es treballarà, bàsicament, amb l'entorn de desenvolupament de projectes complexes de simulació LeanSIM, de DEIO-FIB.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Estudi de les possibilitats dels llenguatges a utilitzar. Cerca d'un model d'un sistema real o fictici per tal de construir-lo basant-se en LeanSIM. Activitat tutoritzada pels professors de l'assignatura.
  • Altres activitats fora d'horari fixat:
    Treball en grup. Coordinació. Preparació d'una presentació.


Total per tipus T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
32,0 0 41,0 0 12,0 60,0 8,0 153,0
Hores addicionals dedicades a l'avaluació 4,0
Total hores de treball per l'estudiant 157,0

Metodologia docent

El curs té una orientació pràctica pel que es refereix a la concepció de la simulació com una activitat complexa de la enginyeria que, per la seva transversalitat, connecta amb moltes àrees del coneixement. Aquestes s'introdueixen com a components dels entorns de desenvolupament de projectes de simulació i es fa especial ènfasi en la importància de cadascun d'ells en la construcció de models vàlids i creibles.

L'assignatura combina les classes de teoria i de laboratori, per tal d'introduir conceptes teòrics acompanyats de demostracions, i contempla la realització de diverses petites pràctiques a classe de laboratori les quals seran avaluades.

L'estudiant treballarà un problema a resoldre sobre un sistema real o hipotètic, n'estudiarà la informació disponible, fixarà els objectius del seu treball, desenvoluparà (en l'estadi que sigui raonable) el model en un entorn de simulació i en valorarà els resultats. Se'n farà una presentació oral en grup.

Mètode d'avaluació

Nota final: 0,3 * T1+ 0,5 * T2 + 0,2 * Examen.

T1: nota mitjana del conjunt de treballs pràctics que es fan durant el curs a les classes de laboratori.

T2: nota del treball de modelització amb LeanSim o model a mida.

Examen final de curs.

Bibliografía bàsica

  • Averill M. Law. Simulation modeling and analysis, McGraw-Hill, 2007.
  • George S. Fishman Discrete-event simulation : modeling, programming and analysis, Springer, 2001.
  • Antoni Guasch ... [et al.] Modelado y simulación : aplicación a procesos logísticos de fabricación y servicios, Edicions UPC, 2003.
  • Fonseca i Casas, Pau Simulació discreta per mitjà de la interacció de processos, Edicions UPC, 2009.

Bibliografía complementària

  • Jerry Banks, [editors] Handbook of simulation : principles, methodology, advances, applications, and practice, John Wiley & sons, 1998.
  • José M. Garrido Object-oriented discrete-event simulation with Java : a practical introduction, Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2001.
  • W. David Kelton, Randall P. Sadowski, David T. Sturrock Simulation with Arena, McGraw-Hill Higher Education, 2007.

Enllaços web

  1. http://eurosim.tuwien.ac.at/eurosim
    EUROSIM. Federació de Societats de Simulació europees.


  2. http://www.acm.org/sigsim
    SIG de simulació de l'ACM.


  3. http://www.informs-cs.org
    INFORMS. College of Simulation.


  4. http://www.acm.org/pubs/tomac
    ACM Transactions on Computer Simulation


  5. http://www.scs.org
    Society for Computer Simulation


Capacitats prèvies

Estadística. Recomenables: Xarxes de cues.Enteniment del funcionament de les organitzacions, dels sistemes en general i dels sistemes informàtics, en particular. Programació orientada a objectes.


Compartir

 
logo FIB © Facultat d'Informàtica de Barcelona - Contacte - RSS
Aquest web utilitza cookies pròpies per oferir una millor experiència i servei. En continuar amb la navegació entenem que acceptes la nostra política de cookies.
Versió clàssica Versió mòbil