Atualmente, o software de simulação de eventos discretos (DES) e os benefícios que ele oferece estão sendo usados na maioria dos setores para simplificar as operações comerciais, fazer previsões e obter informações sobre processos complexos. Porém, antes que softwares de simulação modernos, como o Simio, pudessem ser usados para criar modelos brilhantes e executar simulações em tempo real, havia tecnologias anteriores que formavam a base construída pelos softwares de simulação modernos. Como você provavelmente pode perceber, há definitivamente uma história por trás da evolução do software de simulação e, hoje, essa história está sendo contada.
Para contar essa história com precisão, a evolução do deve ser organizada em ordem cronológica. A ordem tradicional atualmente em uso é a ordem delineada por R.E. Nance em 1995. Essa ordem cronológica será usada aqui, mas com pequenas alterações para acomodar as memórias mais antigas do software de simulação e os avanços atuais que estão sendo feitos. Isso é porque a ordem mais referenciada delineada em 1995 não levou em conta os esforços de Jon von Neumann e Stanislaw Ulam, que fizeram uso da simulação para analisar o comportamento dos nêutrons em 1946.
RE. A cronologia de Nance, que foi escrita em 1995, não poderia e não levou em conta as recentes mudanças de paradigma no software DES. Essa omissão compreensível também será destacada e incluída nesta postagem. Portanto, este artigo sobre simulação de eventos discretos deve ser visto como uma atualização da história e da evolução do software DES.
Os primeiros anos (1930 – 1950)
Antes que a simulação discreta ganhasse destaque, os primeiros matemáticos usavam a amostragem estatística determinística para estimar incertezas e modelar processos complexos. Esse processo era demorado e propenso a erros, o que levou às primeiras técnicas de DES conhecidas como simulações de Monte Carlo. A simulação mais antiga foi a técnica da agulha de Buffon, usada por Georges-Louis Leclerc, Compte de Buffon, para estimar o valor de Pi deixando cair agulhas em um piso feito de tiras paralelas equidistantes. Embora esse método tenha sido bem-sucedido, o software de simulação como o conhecemos teve sua origem em 1946.
Em algum momento do outono de 46′, dois matemáticos se depararam com o problema de entender o padrão de comportamento dos nêutrons. Para entender como os nêutrons se comportavam, Jon von Neumann e Stanislaw Ulam desenvolveram a técnica da roleta para lidar com simulações de eventos discretos . Ulam teve o momento da lâmpada enquanto jogava uma partida de Solitaire. Ulam simulou com sucesso o número de vezes que poderia ganhar no Solitaire, estudando centenas de jogadas bem-sucedidas.
Depois de estimar com sucesso alguns jogos de , ele percebeu que levaria anos para observar manualmente e escolher jogos de sucesso para cada mão. Essa constatação fez com que Ulam recrutasse Jon von Neumann para criar um programa para simular várias mãos de paciência no Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC). E o primeiro software de simulação foi escrito.
O período de pesquisa (1955 – 1960)
O sucesso de ambos os matemáticos na simulação de padrões de comportamento de nêutrons colocou a simulação em evidência e incentivou as agências governamentais a explorar seus usos nas forças armadas. Assim como em todos os processos tecnológicos, o crescimento do software de simulação discreta só poderia corresponder às unidades de computação disponíveis na época. Naquela época, os computadores analógicos e pouco digitais eram a mola propulsora do desenvolvimento.
Por volta de 1952, John McLeod e alguns de seus amigos do Naval Air Missile Test Center assumiram a responsabilidade de definir conceitos de simulação e o desenvolvimento de algoritmos e rotinas para facilitar o projeto de software de simulação padronizado . Em segundo plano, John Backus e sua equipe também estavam desenvolvendo uma linguagem de alto nível para computadores. Os esforços de várias equipes trabalhando independentemente umas das outras levaram ao desenvolvimento da primeira linguagem de simulação e do software que levaria à evolução do software DES.
Ele também destaca o tema geral de como ocorrem os avanços tecnológicos e as evoluções de software, que é por meio de avanços em diversos campos inter-relacionados.
O Advento (1960 – 1965)
Em 1961, John Backus e sua equipe na IBM haviam desenvolvido com sucesso o FORTRAN, a primeira linguagem de programação de alto nível para uso diário. O sucesso do FORTRAN levou à criação de uma linguagem de simulação de uso geral baseada no FORTRAN. Essa linguagem foi o SIMSCRIPT , que foi implementado com sucesso em 1962 por Harry Markowitz.
Outros softwares e sistemas de simulação de uso geral também surgiram nesse período, pois as empresas contratadas concorrentes continuaram a desenvolver linguagens e sistemas de simulação. No final de 1965, foram desenvolvidos programas e pacotes como ALGOL, General Purpose Simulation System (GPSS), e General Activity Simulation Program (GASP). Os computadores IBM e a equipe BUNCH, composta por Burroughs, UNIVAC, NCR, Control Data Corporation e Honeywell, estavam desenvolvendo computadores mais potentes para lidar com simulações complexas.
Um dos destaques desse período foi o projeto bem-sucedido do Gordon Simulator da IBM. O Gordon Simulator foi usado pela Administração Federal de Aviação para distribuir informações meteorológicas às partes interessadas do setor de aviação. Assim, você destacou a primeira vez que a simulação foi usada no setor de aviação.
Mais uma vez, o aumento da velocidade de processamento e a entrada em destaque de um novo termo conhecido como projeto auxiliado por computador desempenharam um papel importante no avanço do desenvolvimento do software de simulação para uso. Nesse estágio, os primeiros pacotes e linguagens de simulação ainda estavam sendo usados predominantemente pelo governo, bem como por algumas corporações. Além disso, pacotes fáceis de usar, intuitivos e responsivos estavam sendo lentamente integrados ao software de simulação, como o GPSS, que se tornou popular nos anos 60′.
Os anos de formação (1966 – 1970)
Os anos de formação foram definidos pelo desenvolvimento de software de simulação para uso comercial. Nessa época, as empresas começaram a entender a simulação e o papel que ela desempenha na simplificação do processo comercial e na solução de problemas complexos. O sucesso de sistemas como o Gordon Simulator também despertou o interesse dos agentes do setor nas diversas maneiras pelas quais o software DES poderia ser empregado.
Reconhecendo a necessidade de aplicar a simulação em processos industriais, a primeira organização dedicada exclusivamente à simulação foi formada em 1967 e a primeira conferência foi realizada em Nova York, no Hotel Roosevelt. Na segunda conferência, foram apresentados 78 trabalhos sobre simulação de eventos discretos e desenvolvimento de software DES. Surpreendentemente, algumas das perguntas feitas na conferência de 1968 ainda são relevantes até hoje. Essas perguntas incluem:
- As dificuldades de convencer a alta gerência sobre o software de simulação
- Como a simulação pode ser aplicada em manufatura, transporte, comportamento humano, sistemas urbanos etc.
O período de expansão (1971 – 1978)
O período de expansão foi dedicado à simplificação do processo de modelagem ao usar o software de simulação e à introdução de seu uso em salas de aula. Nessa etapa, diversos setores começaram a entender o uso e os benefícios do software de simulação para seus respectivos setores. Isso, por sua vez, levou à discussão da necessidade de preparar os alunos para um mundo que integra a simulação.
Além disso, o avanço da tecnologia , como a introdução e o uso generalizado do computador pessoal, tornou o caso de desenvolvimento de software de simulação para sistemas operacionais dedicados. Isso levou ao desenvolvimento do GPSS/H para mainframes IBM e computadores pessoais. O GPSS/H também introduziu a depuração interativa no processo de simulação e tornou o processo aproximadamente 20 vezes mais rápido do que os pacotes de simulação anteriores . Em termos de evolução tecnológica, o GASP IV também introduziu o uso de eventos de tempo durante as simulações, o que destaca o crescimento do software de simulação disponível para os setores naquela época.
Na quinta conferência de simulação denominada ‘Winter Simulation Conference’ de 1971, diversos tutoriais sobre o uso de pacotes de simulação, como o GASP2 e o SIMSCRIPT, estavam disponíveis para o público. A crescente popularidade da simulação também levou ao aumento das oportunidades comerciais e, em 1978, o software de simulação podia ser comprado por menos de US$ 50.000.
A consolidação e a regeneração (1979 – 1986)
A era da consolidação foi definida pelo surgimento do computador pessoal e de mesa, o que levou ao desenvolvimento generalizado de software de simulação para o computador pessoal. O software de simulação também passou por atualizações com o desenvolvimento da linguagem de simulação para modelagem alternativa (SLAM). O conceito SLAM possibilitou a combinação de diversos recursos de modelagem e a obtenção de várias perspectivas de modelagem ao lidar com processos complexos.
Essas atualizações ou desenvolvimento tornaram possível a simulação para o planejamento da produção e o setor de manufatura começou a se interessar muito por softwares de simulação. O aumento da capacidade de computação e de armazenamento também levou à criação de sistemas de gerenciamento de fábrica como o CAM-I. O CAM-I se tornou efetivamente o primeiro software de simulação usado exclusivamente para controle de ciclo fechado de atividades e processos dentro de lojas .
Em 1983, o SLAM II havia sido desenvolvido e era um pacote de simulação de nível industrial à frente de seu tempo. O SLAM II oferecia três abordagens diferentes de modelagem que também podiam ser combinadas conforme a necessidade . Essas abordagens incluíam modelagem de eventos discretos, modelagem de rede e a capacidade de integrar modelagem discreta e modelagem de rede em um modelo de simulação específico. Mais importante ainda, o SLAM II custava aproximadamente US$ 900, o que era relativamente barato na época. Esse pode ser considerado o momento em que a simulação de eventos discretos se tornou própria, pois as opções de software comercial para modelagem de simulação de eventos discretos ficaram disponíveis para o público em geral
A fase de crescimento e animação (1987 – 2000)
Os anos 90 testemunharam uma consolidação dos avanços feitos nos anos anteriores e muitas tecnologias inter-relacionadas e processos também amadureceram nessa década. Essa era concentrou-se na simplicidade, no desenvolvimento de interfaces de usuário interativas e na disponibilização da simulação para todos, inclusive para pessoas não técnicas.
Em meados dos anos 90, o software de simulação estava sendo usado para resolver problemas ainda mais complexos, como a simulação de todos os eventos e processos em instalações de grande escala. O exemplo da Universal Data System foi o primeiro naquela época. A Universal Data System estava presa à conversão de toda a sua fábrica em um flow-shop híbrido que aprimorava a produção . Para isso, a empresa usou o GPSS e o resultado final foi um fluxo bem-sucedido que aprimorou as operações diárias e todo o processo foi modelado e simulado em 30 dias.
Em 1998, os fornecedores começaram a adicionar recursos de coleta de dados ao software de simulação. Esses recursos incluíam a automação dos processos de coleta de dados, o uso de gráficos 3D e animação para tornar o processo de simulação mais amigável e não técnico. Não é preciso dizer que os avanços tecnológicos em animação, modelagem, design gráfico, e construção de interface do usuário tiveram um papel importante no aprimoramento do software de simulação durante esse período .
A fase de flexibilidade e escalabilidade (2000 – 2019…)
Por fim, chegamos à última fase evolutiva do software DES como o conhecemos. Mais uma vez, os avanços em tecnologias inter-relacionadas tornaram possível a simulação em escala e a aceleração de seu processo . A evolução que veio com o novo milênio viu os fornecedores de DES alavancarem o uso da computação em nuvem, IA e computação de alto desempenho para levar a simulação a patamares mais altos.
Outras mudanças que ocorreram nessas décadas foram a evolução do processo de programação baseado em produção para um processo de programação baseado em simulação. Essa mudança permitiu a simulação em tempo real de programação, processamento e tomada de decisões. Essa mudança também vem com a quarta revolução industrial, na qual a coleta de dados, a automação e a interconectividade dominam. Os softwares de simulação dessa geração evoluíram para se tornarem ferramentas capazes de digitalização e desenvolvimento de gêmeos digitais.
O software de simulação de eventos discretos , como o Simio, é um exemplo das tecnologias de simulação abrangentes que são necessárias para impulsionar a Indústria 4.0. Isso ocorre porque os softwares de DES da nova era devem ser capazes de coletar e armazenar seus próprios dados, modelar gráficos 3D precisos, animação, gerenciar programação em tempo real e digitalização. Eles também devem ser equipados com recursos que possibilitem aproveitar a computação em nuvem, integrar aplicativos de planejamento de recursos empresariais e computação de alto desempenho. Todos esses recursos trabalham juntos para garantir que as simulações mais complexas sejam executadas para fornecer respostas ou percepções precisas quando aplicadas em ambientes profissionais.
Resumo
O futuro da simulação de eventos discretos não é, de forma alguma, imutável, como mostram as experiências de eras anteriores. Isso significa que, com o avanço das tecnologias inter-relacionadas e do software de simulação, mais conceitos industriais e modelos de negócios serão interrompidos na próxima década.