Introdução ao SimPy
Este livro foi elaborado a partir de seções compactas em textos curtos, para que o leitor, a cada seção, tenha uma visão clara do conteúdo apresentado, construindo o conhecimento de maneira sólida e respeitando a sua curva de aprendizado pessoal.
SimPy (Simulation in Python) é um framework para a construção de modelos de simulação de eventos discretos em Python e distribuído segundo a licença MIT. Ele se diferencia dos pacotes comerciais usualmente utilizados na simulação de eventos discretos, pois não se trata de uma aplicação com objetos prontos, facilmente conectáveis entre si por simples cliques do mouse. Com o SimPy, cabe ao usuário construir um programa de computador em Python que represente seu modelo. Essencialmente, SimPy é uma biblioteca de comandos que conferem ao Python o poder de construir modelos de eventos discretos.
Com o SimPy é pode-se construir, além de modelos de simulação discreta, modelos de simulação em “Real Time”, modelos de agentes e até mesmo modelos de simulação contínua. De fato, e como você notará ao longo deste texto, essas possibilidades estão mais associadas ao Python do que propriamente aos recursos fornecidos pelo SimPy.
Por que utilizar o SimPy?
Talvez a pergunta correta seja: "por que utilizar o Python?"
Python é hoje, talvez, a linguagem mais utilizada no meio científico e uma breve pesquisa pela Internet vai sugerir artigos, posts e intermináveis discussões sobre os porquês desse sucesso todo. Eu resumiria o sucesso do Python em 3 grandes razões:
Facilidade de codificação. Engenheiros, matemáticos e pesquisadores em geral querem pensar no problema, nem tanto na linguagem e Python cumpre o que promete quando se fala em facilidade. Se ela é fácil de codificar, mais fácil ainda é ler e interpretar um código feito em Python;
Bibliotecas! Bibliotecas! Um número inacreditável de bibliotecas (particularmente para a área científica) está disponível para o programador (e pesquisador).
Scripts. A funcionalidade de trabalhar com scripts diminui drasticamente o tempo de desenvolvimento e aprendizado da linguagem.
Além disso, o SimPy, quando comparado com pacotes comerciais, é gratuito - o que por si só é uma grande vantagem num mercado em que os softwares são precificados a partir de milhares de dólares - e bastante flexível, no sentido de que não é engessado apenas pelos módulos existentes.
Sob o aspecto funcional, SimPy se apresenta como uma biblioteca em Python e isso significa que um modelo de simulação desenvolvido com ele, terá à disposição tudo que existe de bom para quem programa em Python: o código fica fácil de ler (e desenvolver), o modelo pode ser distribuído como um pacote (sem a necessidade do usuário final instalar o Python para executá-lo), além das diversas bibliotecas de estatística e otimização disponíveis em Python, que ampliam, em muito, o horizonte de aplicação dos modelos.
Esta disponibilidade de bibliotecas, bem como ser um software livre, torna o SimPy particularmente interessante para quem está desenvolvendo sua pesquisa acadêmica na área de simulação. O seu modelo provavelmente ficará melhor documentado e portanto mais fácil de ser compreendido, potencializando a divulgação dos resultados de sua pesquisa em dissertações, congressos e artigos científicos.
Prós e contras
Prós:
Código aberto e livre (licença MIT);
Diversas funções de bibliotecas de otimização, matemática e estatística podem ser incorporadas ao modelo;
Permite a programação de lógicas sofisticadas, apoiando-se no Python (e suas bibliotecas);
Comunidade ativa de desenvolvedores e usuários que mantém a biblioteca atualizada;
Contras:
Ausência de ferramentas para animação;
Necessidade de se programar cada processo do modelo;
Exige conhecimento prévio em Python;
Não inclui um ambiente visual de desenvolvimento.
Para quem tem interesse em outros softwares de simulação, uma dica são os tutoriais do AnyLogic de eventos discretos (https://tutorial.anylogicbrasil.com.br/) e de simulação de dinâmica de sistemas (https://tutorial-ds.anylogicbrasil.com.br/).
Um breve histórico do SimPy
Simpy surgiu em 2002 baseado nas ideias da família de linguagem Simula e Simscript, sendo incialmente desenvolvido por Klaus Muller e Tony Vignaux. Sempre utilizando o Python como padrão, a biblioteca teve uma rápido desenvolvimento ao longo dos anos e, no momento em que este texto é escrito (março/2020), encontra-se na versão 4.0.
Existem vídeo e tutorais na Internet e um bom local para discussão sobre o SimPy é o seu mailing list.
Onde procurar ajuda sobre o SimPy
Atualmente existem três fontes de consulta sobre o SimPy na internet:
O próprio site do projeto http://simpy.readthedocs.io, com exemplos e uma detalhada descrição da da Interface de Programação de Aplicações (Application Programming Interface - API);
A lista de discussão de usuários é bastante ativa, com respostas bem elaboradoras;
O Stack Overflow tem um número razoável de questões e exemplos, mas cuidado pois boa parte do material ainda refere-se à antiga versão 2 do SimPy, bastante diferente da versão 3, base deste livro.
Desenvolvimento deste livro
Este texto foi planejado em formato de seções compactas, de modo que sejam curtas e didáticas – tendo por meta que cada seção não ultrapasse muito além de 500 palavras.
Esta é a primeira edição de um livro sobre uma linguagem que vem apresentando um interesse crescente. Naturalmente, o aumento de usuários - e espera-se que este livro contribua para isso - provocará também o surgimento de mais conhecimento, mais soluções criativas e que deverão ser incorporadas neste livro em futuras revisões.
O plano proposto por este texto é caminhar pela seguinte sequência:
Introdução ao SimPy
Instalação do pacote
Conceitos básicos: entidades, recursos, filas etc.
Conceitos avançados: prioridade de recursos, compartilhamento de recursos, controle de filas Store de recursos etc.
Experimentação (replicações, tempo de warm-up, intervalos de confiança etc.)
Aplicações
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