Simulación – Plan de estudio 1995

Ingeniería en Sistemas de Información

UTN – FRSF

Objetivos

·         Evaluar comportamientos de sistemas mediante el planteo de modelos, la aplicación de técnicas adecuadas para su resolución, sean herramientas matemáticas o recursos de software,  y el análisis de los resultados correspondientes.

·         Estudiar y analizar, bajo el enfoque de los modelos y utilizando la simulación,  casos específicos y reales con las metodologías adecuadas a cada caso que implican diseñar experimentos en computadoras, aplicar el software disponible a la resolución de modelos típicos y realizar el análisis estadístico correspondiente de los resultados

Contenido  

• UNIDAD TEMÁTICA 1 -  METODOLOGÍA DEL MODELADO Y SIMULACION

Revisión conceptos básicos: sistemas, modelos y simulación. Tipos de sistemas: contínuos y discretos.  Clasificaciones generales de los modelos.  Areas de aplicación. Modelado de un sistema. Principios. Etapas. Condiciones. Técnicas de simplificación. Tratamiento analítico y numérico de un modelo matemático. Tipos de simulación: simulación continua, simulación discreta, simulación combinada (discreta-contínua). Etapas en el estudio de simulación.  Ventajas, desventajas y riesgos de la simulación. La simulación en comparación con las soluciones analíticas. 

• UNIDAD TEMÁTICA 2  – CAPTURA Y ACONDICIONAMIENTO DE DATOS

Revisión de conceptos básicos de probabilidad y estadística. Recolección de datos Técnicas de medición y herramientas. Identificación  de los datos con distribuciones: histogramas, distribuciones conocidas. Estimación de parámetros. Pruebas de bondad de ajuste.  

• UNIDAD TEMÁTICA 3  – GENERACION DE VARIABLES ALEATORIAS

Propiedades de números aleatorios. Generadores de números seudo-aleatorios. Principios básicos. Tipos de generadores: congruencial lineal, mezclados, multiplicativos. Pruebas para los generadores. Generación de variables aleatorias. Método de la  transformada inversa. Método del rechazo. Otros métodos: de composición y de convolución. Generación de variables aleatorias continuas y discretas.  

• UNIDAD TEMÁTICA 4 –  SISTEMAS DE EVENTOS DISCRETOS

Fundamentos básicos. Mecanismos de avances de tiempo. Componentes y organización de un modelo de simulación de eventos discretos. Descripción de un sistema: la estructura dinámica. Concepto de tiempo simulado. Estructura de los programas de control en la simulación. Procedimientos de selección de eventos. El planteo de la exploración de actividades. Método de programación. Técnica de repetición de procesos. Simulación de un sistema de colas de servidor simple. Ejemplos de aplicación. Simulación de un sistema de inventario.  

• UNIDAD TEMÁTICA 5 –  SOFTWARE DE SIMULACIÓN DE EVENTOS DISCRETOS

Lenguajes de simulación de sistemas discretos. Características. Conceptos de la programación de simulación: la estructura estadística. La identificación de los objetos y sus características. Relaciones.  Software de simulación. Comparación de lenguajes de simulación con lenguajes de propósitos generales (Simulation Languages with General-Purpose Languages SLGPL). Clasificación de software de simulación. Lenguajes de simulación vs software de simulación. Características deseables del software. CSL. SIMULA GPSS. SIMAN. SLAM. SIMPSCRIPT II y otros.  NUEVOS ENFOQUES DE SIMULACION.

Estudios de generalidades del formalismo DEVS (formalismo para la simulación de eventos discretos). Formalismos de autómatas celulares. Simulación paralela y distribuida.  

• UNIDAD TEMÁTICA 6 –ANALISIS DE LOS DATOS DE SALIDA DE LA SIMULACION.

Principios de modelos de simulación válidos. Verificación de programas de simulación. Perspectivas generales de validación.  Procedimientos para comparar el mundo real. Datos de salida de simulación y procesos estocásticos. Estimación de medias, variancias y correlaciones, intervalos de confianza y test de hipótesis para las medias. Análisis estadístico para resultados obtenidos mediante simulaciones.  Comportamiento de estado estacionario y transiente de un proceso estocástico. Tipos de simulaciones con vista al análisis de salida. Técnica de reducción de la variancia.  

• UNIDAD TEMÁTICA 7 - DISEÑO DE EXPERIMENTOS

Diseño experimental y optimización. Terminología. Diseño factorial simple. Diseños con varios factores: 2^k factorial,  2^k-p factorial fraccional, estrategias de exploración de factores. Diseño de experimentos de simulación en computadoras. Modelo de ejemplo. Superficies de respuesta. Experimentos de optimización. Estimación del gradiente.  

• UNIDAD TEMÁTICA 8  -  SISTEMAS CONTÍNUOS

Modelos de sistemas continuos. Sistemas dinámicos. Representación mediante diagramas causales y de Forrester y ecuaciones diferenciales. Modelos de crecimiento y decrecimiento exponenciales, de crecimiento generalizados. Realimentación. Lenguajes de Simulación de sistemas continuos (I-Think, SIMULINK).

Bibliografía

1.    “Simulation Modeling and Analysis”, Averil M. Law y W. David Kelton, Ed. Mc. Graw-Hill, (1991).

2.    “Discret-Event System Simulation”, Jerry Banks, John S. Carson II, Barry Nelson, Ed. Prentice-Hall, (1996).

3.    “Conceptos y métodos en la simulación de Sistemas Discretos”, George Fishman, Ed. Limusa, (1980).

4.    “Modeling and Simulation”,  Geofrey Gordon , Prentice Hall,  (1978).

5.    ”Introducción a la simulación dinámica”, Javier Aracil, (1978).

6.    “Computer Simulation and Modelling”, Francis Neelankaveel, John Wiley & Sons, (1986).

7.    “Diseño y Análisis de Experimentos”, Douglas Montgomery, Gupo Editorial Iberoamérica, (1991).

8.    “An introduction to simulation using GPSS/H”, Thomas J. Schriber,  John Wiley, (1991).

9.    “Discrete systems simulation”, B. Koshnevis,  McGraw-Hill, (1994).

10.  “The student edition of Simulink”, The Math Works Inc. Prentice Hall, (1996).

11.  “Object-oriented simulation with hierarchical modular models”, Bernard P. Zeigler, Academic Press, 1990 (1).

Complementaria

1.      “The Art of Computer System Performance Analysis – Techniques for Experimental Design, Measurement, Simulation and Modeling”, Raj Jain, Ed. John Willey & Sons, 1991.

2.      “Experimentos de simulación en computadoras con modelos de sistemas económicos”. Thomas Naylor, Editorial Limusa, (1977).

3.      “Simulación, un enfoque práctico”, Raúl Coss Bu, 1980.

4.      “Técnicas de simulación en computadoras”, Thomas Naylor, Ed. Limusa (1978).

5.      “Introducción a la simulación de sistemas de eventos discretos”, Gabriel Wainer, Departamento de Computación, FCEN-UBA, 1998.

6.      “Object-oriented simulation with hierarchical modular models. Intelligent Agents and Endomorphic Systems” , Bernard P. Zeigler, Academic Press, 1995 (2).

7.      “Specification, modelling and simulation  of timed Cell-DEVS spaces”, Informe técnico, Gabriel Wainer, Norbert Giambiasi, Claudia Frydman, Departamento de Computación, FCEN-UBA, 1997.

8.       “An enviroment for cellular DEVS Model Simulation”, Gabriel Wainer, Norbert Giambiasi, Departamento de Computación, FCEN-UBA, 1997 (2).

9.      “DEVSim++Ó User´s Manual. C++ Based Simulation with Hierarchical Modular DEVS Models”, Tag Gon Kim,  Korea Advanced Institute of Science and Technology, 1994 (2).

10.  Introduction to a Dynamic Systems-Luenberger, D.-J.Wiley-1979

Publicaciones Periódicas:

1.      Simulation, publicación mensual de The Society for Computer Simulation.

2.      Transactions of the Society for Computer Simulation, publicación cuatrimestral de The Society for Computer Simulation.

3.      IEEE Transactions del Institute of Electrical and Electronic Engineers IEEE.

4.      Proceedings of the IEEE del Institute of Electrical and Electronic Engineers IEEE.

5.      Computer Industrial Engineering, Pergamon Press