Simulació

Crèdits
6
Tipus
Complementària d'especialitat (Enginyeria del Software)
Requisits
  • Prerequisit: PE
Departament
EIO
La simulació es una disciplina que permet representar, modelar la realitat. Això permet entendre el comportament de sistemes complexos i poder arribar a predir el seu comportament futur. 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 també es tracten en el curs.

Professors

Responsable

  • Josep Casanovas Garcia ( )
  • Pau Fonseca Casas ( )

Altres

  • Cristina Montañola Sales ( )
  • Joan Garcia Subirana ( )

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
0
Laboratori
2
Aprenentatge dirigit
0.2
Aprenentatge autònom
5.8

Competències

Competències Tècniques

Competències tècniques comunes

  • CT2 - Utilitzar d'una manera apropiada teories, procediments i eines en el desenvolupament professional de l'enginyeria informàtica en tots els seus àmbits (especificació, disseny, implementació, desplegament -implantació- i avaluació de productes) de manera que es demostri la comprensió dels compromisos adoptats a les decisions de disseny.
    • CT2.1 - Demostrar coneixement i capacitat d'aplicació dels principis, metodologies i cicles de vida d'enginyeria del software.
    • CT2.4 - Demostrar coneixement i capacitat per a aplicar les eines necessàries a l'emmagatzematge, el processament i l'accés als sistemes d'informació, fins i tot els que es basen en la web.

Competències Tècniques de cada especialitat

Especialitat enginyeria del software

  • CES1 - Desenvolupar, mantenir i avaluar serveis i sistemes software que satisfacin tots els requisits de l'usuari, que es comportin de forma fiable i eficient, que tinguin un desenvolupament i un manteniment assequible i que compleixin normes de qualitat aplicant les teories, els principis, els mètodes i les pràctiques d'Enginyeria del Software.
    • CES1.1 - Desenvolupar, mantenir i avaluar sistemes i serveis software complexos i/o crítics.
  • CES2 - Valorar les necessitats del client i especificar els requisits software per a satisfer aquestes necessitats, reconciliant objectius en conflicte mitjançant la cerca de compromisos acceptables, dintre de les limitacions derivades del cost, del temps, de l'existència de sistemes ja desenvolupats i de les organitzacions.
    • CES2.2 - Dissenyar solucions apropiades en un o més dominis d'aplicació, utilitzant mètodes d'enginyeria del software que integrin aspectes ètics, socials, legals i econòmics.

Competències Transversals

Raonament

  • G9 - Capacitat de raonament crític, lògic i matemàtic. Capacitat de resoldre problemes en la seva àrea d'estudi. Capacitat d'abstracció: capacitat de crear i utilitzar models que reflecteixin situacions reals. Capacitat de dissenyar i realitzar experiments senzills, i analitzar-ne i interpretar-ne els resultats. Capacitat d'anàlisi, de síntesi i d'avaluació.
    • G9.3 - Capacitat crítica, capacitat d'avaluació.

Sostenibilitat i compromís social

  • G2 - Conèixer i comprendre la complexitat dels fenòmens econòmics i socials típics de la societat del benestar. Ser capaç d'analitzar i valorar l'impacte social i mediambiental.
    • G2.3 - Tenir en compte les dimensions social, econòmica i ambiental, i el dret a la privacitat a aplicar solucions i dur a terme projectes coherents amb el desenvolupament humà i la sostenibilitat.

Tercera llengua

  • G3 - Conèixer l'idioma anglès amb un nivell adequat de forma oral i escrita, i en consonància amb les necessitats que tindran els graduats i les graduades en Enginyeria Informàtica. Capacitat de treballar en un grup multidisciplinar i en un entorn multilingüe i de comunicar, tant per escrit com de forma oral, coneixements, procediments, resultats i idees relacionats amb la professió d'enginyer tècnic en informàtica.
    • G3.1 - Comprendre i utilitzar eficaçment manuals, especificacions de productes i altra informació de caràcter tècnic escrita en anglès.

Objectius

  1. Ser capaç de redactar un artícle técnic en llengua anglesa.
    Related competences: G9.3, G3.1,
  2. Ser capaç de dirigir un projecte de consultoria.
    Related competences: G9.3, CT2.1, CES1.1, CES2.2, CT2.4, G2.3,
    Subcompetences:
    • Ser capaç d'avaluar l'impacte de les solucions proposades en l'entorn.
  3. Ser capaç de desenvolupar un sistema de simulació discreta.
    Related competences: CT2.1, CES1.1,

Continguts

  1. Introducció
    Exemples de sistemes, què és un model?. 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
    Metodologies per a la construcció de models de simulació discreta
  3. Llenguatges de simulació per a sistemes discrets
    Tipologia dels llenguatges per a la construcció de models de simulació discrets.Adequació dels llenguatges als models. Exemples de sistemes de simulació (GPSS, JGPSS, Arena, Simio, Witness, SDLPS).
  4. Les dades en la simulació.
    Anàlisi de les dades d'entrada de la simulació. Informació disponible. Nivell de detall. Criteris per a la credibilitat de les dades.
  5. Disseny d'experiments i anàlisi de resultats en simulació.
    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.
  6. Verificació i validació de models de simulació.
    Verificació, Validació i acreditació dels models de simulació. Validació independent, credibilitat, acreditació i certificació, estàndards.
  7. Nous paradigmes en simulació.
    Simulació social. Simulació i agents intel·ligents. Presentació de SWARM. Simulació i SIG. Ús d'autòmats cel'lulars en simulació. Simulació i caos.
  8. La simulació de processos continus.
    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.
  9. Llenguatges formals
    Aventatges de la separació entre el model i la implementació del model. Presentació dels diferents llenguatges formals per a la definició de models de simulació.
  10. Mètodes de Monte Carlo i proces de mostreig en simulació.
    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

Activitat Acte avaluatiu


Sessió de teoria, introducció.

Introducció a l'assignatura, exemples de sistemes i de models. Revissió històrica.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Fonaments bàsics de simulació.

Aquesta activitat treballa els conceptes fonamentals de l'assignatura. Es fonamental per poder assolir els objectius del curs.
  • Laboratori: Treballarem el llenguatge GPSS des de dos punts de vista, un primer en el que veurem el sistema com un usuari, treballant un dels dos paradigmes de simulació discreta. Posteriorment "obrirem" el sistema per entendre el seu funcionament intern i aprendre el funcionament d'un segon paradigma.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
8h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Formalització de models de simulació

En aquesta activitat aprendrem a representar formalment models de simulació.
Continguts:
Teoria
12h
Problemes
0h
Laboratori
6h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
18h

Redacció d'un article de simulació a la Wiki de l'assignatura

Redactar un article en llengua anglesa a la Wiki de l'assignatura.
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
9h

Disseny d'experiments

Un cop tenim el simulador implementat correctament i validat pel client, cal establir un protocol per tal de desenvolupar la seva explotació. Aquí tractarem els aspectes més generals de com desenvolupar aquesta explotació.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
3h

Validació i Verificació de models de simulació

En aquesta activitats descriurem les tècniques més usuals per poder Validar i Verificar els models de simulació.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
3h

Llenguatges de simulació discreta

Donar una visió general dels principals llenguatges de simulació discreta existents en el mercat.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
15h

L'atzar des de el punt de vista de la Simulació

Es plantegen els principals mecanismes per tal de poder generar distribucions de probabilitats necessàries per poder representar l'atzar en els models de simulació.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
3h

Simulació social i mediambiental

En aquesta activitat es descriuen els principals mecanismes que existeixen per tal de poder definir models de simulació social i mediambiental.
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
0h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
3h

Nous paradigmes de simulació discreta

En aquesta activitat es posa èmfasi en les tècniques que es poden emprar per tal de poder implementar models de simulació (industrial, social o mediambiental) en sistemes distribuïts o arquitectures d'alt rendiment.
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
3h

Redacció de l'informe final

Compilar tota la informació generada durant el curs i creació de l'informe final.
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
1.5h
Aprenentatge autònom
6h

Exàmen final

Exàmen final de l'assignatura.
Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
Tipus: examen final
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
1h
Aprenentatge autònom
12h

Metodologia docent

L'assignatura es eminentment pràctica i vol que l'alumne, a partir d'un conjunt de entregables que es desenvolupen en el laboratori sigui capaç, al final del curs, de dirigir un projecte de simulació.

Mètode d'avaluació

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

T1: treball pràctic que avalua la capacitat de modelar amb una eina de simulació.

T2: nota mitjana de diferents treballs pràctics relacionats amb un únic projecte de simulació.

Examen: al final de curs.

La qualificació de “no presentat” s'atorga quan l'estudiant o estudianta ha participat en un nombre d'actes d'avaluació que tenen, en el seu conjunt, un pes no superior al 20% de la nota final.

Bibliografia

Bàsica:

Complementaria:

Web links

Capacitats prèvies

Estadística.