Was ist ein Simulationsmodell?
Ein Modell ist eine Darstellung eines Objekts, Konzepts oder Systems. Eine Simulation zeigt die erwartete Funktionsweise eines Systems basierend auf einem Modell des Systems. Ein Modell kann physisch oder abstrakt sein und beide Typen können statisch oder dynamisch sein, dh sie bleiben gleich oder ändern sich mit der Zeit.
Ein Beispiel für ein statisches physikalisches Modell ist ein Stabmodell eines Wassermoleküls, bei dem zwei kleine Wasserstoff- "Kugeln" mit kurzen Stäben auf beiden Seiten der Sauerstoff- "Kugel" befestigt sind. Dieses Modell ändert sich nicht mit der Zeit. Ein anderes physikalisches Modell ist das eines Wassertanks mit Sand, das die Wirkung des Windes und die Bewegung des Wassers zeigt. In diesem dynamischen Modell zeigen Sand und Wasser Muster, die von der Intensität und Richtung des Windes mit der Zeit abhängen. In den meisten Simulationsmodellen gibt es ein dynamisches Element.
Bei der Erstellung eines Simulationsmodells werden drei Elemente identifiziert: die Teile des Systems, die Wechselwirkung zwischen den Teilen sowie die Anzahl und Art der Eingaben. Für jeden dieser Aspekte wird im Wesentlichen ein Modell erstellt, wobei wichtige Aspekte berücksichtigt und geringfügige Aspekte ignoriert werden. Anschließend wird das Simulationsmodell für das gesamte System entwickelt.
Beispielsweise kann für eine Simulation eines Fabrik-Workflows eine Maschine als ein Element modelliert werden, das eine bestimmte Zeit zum Erstellen eines bestimmten Teils benötigt, während eine andere Maschine eine andere Zeit benötigt. Die Zeit zum Verschieben von Teilen zwischen Maschinen kann bei Maschinen, die sich in der Nähe befinden, ignoriert werden. Die Anzahl, die Rate und der Zeitpunkt, zu dem der Rohstoff und die Arbeitsaufträge in die Fabrik gelangen, werden modelliert. Basierend auf all diesen Faktoren ermittelt die Simulation, ob die Produktionsleistung der Fabrik den Anforderungen entspricht.
Zunehmend werden Computer zur Simulation eingesetzt. Einige Simulationen können mit Standard-Simulationsprogrammen ausgeführt werden, während für andere spezielle Software geschrieben werden muss. Die Modelle für die Teile, das Zusammenspiel der Teile und die Eingaben werden einem Programm zugeführt. Das Programm führt dann das Simulationsmodell aus und liefert die Ausgaben über die Zeit, wobei diese Ausgaben häufig grafisch dargestellt werden. Mit Computern können Simulationen mit Tausenden oder Millionen von Elementen in großen Zeitintervallen durchgeführt werden. Beispiele sind Simulationen der Planetenentwicklung oder fortgeschrittene militärische Manöver.
Traditionell war das Simulationsmodell mathematischer Natur. Rohmaterial, das beispielsweise in eine Fabrik kommt, würde als in festgelegten Intervallen eingehend angesehen. Computer können jetzt realistischere Simulationen durchführen, indem sie ein Skript verwenden, in dem Ereignisse stattfinden, die einer realen Situation ähnlich sind, oder sogar eine genaue Aufzeichnung einer realen Situation.