Aktuelle Entwicklungstendenzen in der diskreten Simulation

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1 Vorlesungsreihe Diskrete Simulation (Master) Aktuelle Entwicklungstendenzen in der diskreten Simulation Prof. Dr.-Ing. Thomas Wiedemann HOCHSCHULE FÜR TECHNIK UND WIRTSCHAFT DRESDEN (FH) Fachbereich Informatik/Mathematik

2 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 2 Gliederung Kritik des aktuellen Entwicklungsstandes im Bereich der Modellierung und Simulation Problemsymptome und Anwenderforderungen Ursachen der Defizite und Probleme Potentielle Lösungen Potentiale moderner Softwaretechnologien im Simulationsbereich Modulare und komponentenbasierte Simulationswerkzeuge Datenbanken zur Speicherung von Simulationsmodellen und - ergebnissen Simulationsauswertung mit Analytischen Informationssystemen (Datamining) Verteilte und webbasierte Simulation und Optimierung Ausblick auf neue Hardware Zusammenfassung

3 Aktueller Stand der diskreten Simulation Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 3 Ausgezeichnetes Niveau im technischen Bereich: Autos oder Elektronikchips sind ohne Simulation nicht mehr herstellbar Crashtests (FEM) und Risikoanalysen mittels Simulation Emulation oder Hardware in the Loop -Tests von Geräten bewährter Einsatz bei der Planung von Fertigungseinrichtungen Engpaßanalyse und Kostenoptimierung direkte 3D-Simulation der zukünftigen Fertigung Defizite und nicht erfüllte Erwartungen: bei der operativen Fertigungsplanung (prinzipiell sehr gut, aber kein breiter Einsatz in der Industrie) bei der Anwendung durch kleine und mittelständische Unternehmen

4 Kritik des aktuellen Entwicklungsstandes Zu beobachtende Problemsymptome (aus Konferenzen & Praxisberichte) nur in 5% der deutschen Industrieunternehmen Simulationseinsatz in über 40% der Anwendungsfälle wird ein neues Simulationssystem entwickelt (bereits über 150 verschiedene Simulationssysteme) bei der Optimierung mittels Simulationsexperimenten werden häufig noch sehr alte Simulationssprachen (z.b. GPSS von 1963) verwendet Als Gründe für die aufgezählten Problemsymptome werden genannt: sehr hohe Anforderungen an den Simulationsanwender (meist Expertenkenntnisse notwendig auf den Gebieten Software, Mathematik, Statistik, Systemanalyse, Datenbanken,... ) relativ hohe Investitionskosten, meist unsicheres Kosten/Nutzenverhältnis existierende Modellierungsparadigmen passen nicht immer auf Kundenprobleme vorhandene Bausteinsysteme sind nur bedingt offen für Anpassungen schlechte Integrationsfähigkeit in verteilte Informationssysteme Performance moderner Systeme ist häufig unzureichend Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 4

5 Ursachen und Hintergründe für die Probleme Anfang der 90iger Jahre entstand Autonomieanspruch an Simulationssysteme: typische Resultate: GROSSE Simulationssysteme wie ED oder Automod dadurch hohe Preise infolge hoher Komplexität und geringem Markumfang, einmalige Untersuchungen rechnen sich nur bei Investitionen über 1 Million ökonomisch sinnvoller Einsatz in ständigen Planungsprozessen scheitert an zu geringer Integrationsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit der Simulationsprodukte meist monolithische, softwaretechnisch nicht mehr differenzierbare Programme Softwaretechniken wie Client/Server oder Remote-Access sind durch starke Verzahnung von Bedienoberfläche und Simulationskern sehr schwierig Fehlende Standards zum Methodenraum der diskreten Simulation Vielzahl zueinander inkompatibler Simulationssysteme starke Schwächung des Leistungsvermögens der Simulations-Community teilweise zu starke Betonung des Modellierparadigmas (OO+) und Vernachlässigung von Performanceaspekten Das Dilemma des Anwenders: Die Entscheidung für ein konkretes Simulationssystem bestimmt in sehr enger und konträrer Weise den Grad der erreichbaren Flexibilität, den Modellierungskomfort und die Performance. Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 5

6 Wie können diese Widersprüche gelöst werden? Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 6 Entwicklungs -kosten Performance ( Time to decision ) Marktvolumen Anwendungsbreite und Lösungsflexibilität Das optimale Simulationssystem? Anwendungskomfort Kosten/ Nutzen- Relation Mit traditionellen Entwicklungsansätzen ist eine Lösung kaum möglich, deshalb: Neuorientierung am aktuellen Stand der Technik im gesamten EDV-Bereich maximale Effizienz der Softwareentwicklung (Investition in Technologie, statt in Zeit) praxisorientierte Architekturen (vgl. Lean Management, Supply Chain Managmt.)

7 Neue Entwicklungsstrategien für Simulationswerkzeuge Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 7 1. Modularisierung statt Autonomieanspruch Konzentration auf das Kerngeschäft die schnelle und höchst flexible Durchführung der Simulationsberechnung, neue Chancen für kleine Unternehmen (und Universitäten) Basistechnologien: Komponentenbasierte Softwareentwicklung und verteilte Systeme 2. Definition von Quasistandards zur Modellierung portable, modell- und experimentübergreifenden Verwaltung aller Modellbeschreibungen und der korrespondierenden Simulationsergebnisse, Basistechnologien: Datenbanken und analytische Informationssysteme 3. Kombination von Simulation und Optimierung Erhöhung des Nutzeffektes und Verringerung des Auswertungsaufwandes Basistechnologien: Simulatoren, Optimierer, Schnittstellen 4. Internetbasierte Bereitstellung von Simulationsdienstleistungen (Cloud / Grid-Computing) Entwicklung von Cloud-basierten Simulationen Basistechnologien: Modulare Webserver, Datenbanken und Visualisierungssoftware

8 Neue Entwicklungsstrategien für Simulationswerkzeuge Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 8 Ziel: Schaffung eines fließenden Überganges zwischen den Werkzeugklassen bisher Modellierungs- und Bedienkomfort Ideal bezüglich Bausteinbasierte Simulationssysteme Bausteinbasierte Simulationssysteme mit Skriptsprachen Modellierungskonzept Optimales System? Simulationssprachen Anpassung auf Simulationsebene Universelle Programmiersprachen Anpassung auf Technologieebene Flexibilität Performance

9 Modularisierung statt Autonomieanspruch Konzentration auf das Kerngeschäft die schnelle und höchst flexible Durchführung der Simulationsberechnung, Chancen für kleineunternehmen (und Universitäten) Zukauf oder Anbindung aller nicht zum Kernbereich gehörenden Funktionen, wie Visualisierung, Animation, Ergebnispräsentation und Modellierungsunterstützung, leistungsfähige Schnittstellen zwischen Kernfunktionen und Peripherie zeitnahe Unterstützung und Anwendung aktueller Softwaretechnologien : deutliche Effizienzerhöhung der Entwicklung Integrations- und Kopplungsplattform zu anderen Informationssystemen Frage : Welche Softwaretechnologien eignen sich? Antwort: Konkrete Lösungen: Komponentenbasierte Softwareentwicklung und verteilte Softwarearchitekturen (CORBA, SOA, Java Beans, HLA speziell für Simulationssysteme) - Simulationskomponenten SimCO für Delphi / SPEEDSIM - modulare Simulationsumgebung mit SLX, SimMiner und Optimierer ISSOP,gekoppelt per TCP/IP, - verteilte Simulationssystem (Fraunhofer MISSION-Projekt) Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 9

10 Modular aufgebaute Simulationsumgebungen Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 10 These: Nur durch Verknüpfung oder Kopplung existierender Systeme lassen sich alle Anforderungen an zukünftige Simulationsumgebungen erfüllen. Interfaces for Internet / Intranet-representation 3D-Visualisation and Animation with VRML-Viewers Expert systems and optimization tools Model generators and data sources (MIS and production planing systems) Simulation kernel for discret event simulation Interface and Database layer Tools for experiment-analysis and presentation (e.g. Excel) Models Experiment parameters Simulation History and results

11 Beispiel: Komponentenbasierte Experimentierumgebungen Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 11 Simulationskomponenten können beim Aufbau von Endbenutzerschnittstellen auch versteckt werden. Effiziente und leistungsfähige Simulationsanwendungen : Beliebige Kombination mit Standardkomponenten von Windows (oder jetzt auch Linux mit Borlands Kylix ) Änderungen der Modellparameter zur Laufzeit möglich sofortige Anbindung an neue Softwaretechnologien sehr gute Run-time- Visualisierung und Reports

12 Beispiel 2 :.NET-basierte Simulation mit dem System SpeedSim Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 12 Die aktuellen Software-Entwicklungstools wie Visual Studio oder Eclipse erlauben auch eine Integration von Simulationskomponenten in Standard-Applikationen. Zwei mögliche Konfigurationen Stand-alone-Anwendunggen mit eigener GUI Ablage der Simulationskomponenten in einer DLL (o-ä.) und Verwaltung in Management-Applikation Details: siehe entspr. Vorlesung zu SpeedSim

13 Definition von Quasistandards im Simulationsbereich ein einheitlicher Standard zur Beschreibung von Simulationsmodellen ist aufgrund der vielfältigen Beschreibungsaufgaben und des primitiven Weltverständnisses der aktuellen Rechnergeneration kaum realisierbar Eine Zwischenstufe kann die Schaffung einheitlicher Strukturen auf der Ebene der Modellspeicherung und -verwaltung sein : modell- und experimentübergreifenden Verwaltung aller Modellbeschreibungen und der korrespondierenden Simulationsergebnisse, die Gewährleistung eines Zugriffs durch externe Applikationen mittels Standardverfahren zum Datenaustausch und speicherung, die Nutzung bereits existierender Verfahren zur Auswertung und Analyse der Simulationsergebnisse (Reuse von Auswertungstools) Frage : Welche Softwaretechnologien eignen sich? Antwort: Datenbanken, analytische Informationssysteme (Data Warehouse / OLAP / Data Mining ) Konkrete Lösungen: - Kanonisches Datenbankreferenzmodell für Simulationsdaten - SimMiner - Data Mining-Tool zur Simulationsauswertung Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 13

14 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 14 Modelldatenablage in universellen Datenbankstrukturen Lösungsansatz Motivation: allgemeines ER-Modell zur Speicherung von Simulationsmodellen und Simulationsergebnissen Verwendung einer universellen (kanonischen) Datenstruktur: Verwaltungattribute für Administrierung und Abbildung von Relationen Attribute zur eigentlichen Speicherung der Daten (3 x Integer, 3x Double und zwei Strings ). etwas höhere Speicherredundanz. Vorteile bisher nicht kompatible Datenformate der Komponenten und Simulatoren aufwendige Manipulation von sehr vielen Komponenten bei sehr großen Modellen Model Runs have Results Labels contains contains refers to refers to Datenbanken sind die universell anerkannte Technologie zur Datenhaltung Kompatibilität zu allen betrieblichen Informationssystemen gesichert n n n Version 1 contains n Objects 1 contains n Parameters n 1 has subpar. Operationen über Mengen von Simulationsobjekten und -attributen möglich (SQL)

15 Analytische Informationssysteme im Simulationsbereich Besonderheiten bei einem Einsatz von Data Warehouse / Data-Mining-Technologien geringeres Datenvolumen durch überschaubare Läufe optimaler EDV- Anschluß durch komplett rechnerbasiertes Modell Systemstruktur und innerer Aufbau sind durch Modellierung vollständig bekannt Gewinnung der Daten aus Tracedateien oder Reports Mögliche Datendimensionen: Der allgemeine, n-dimensionale Zustandsprotokoll Datenwürfel. Belegungen Betriebsparameter Wartezeit Kosten Run / Modell / Version... Modellobjekte (Maschinen Zeit oder Stationen ) Analyse von Run s Produkte Versionsanalyse Gesamtparameter Zeit Simulationsläufe Zeit Modelle Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 15

16 3. Kombination von Simulation und Optimierung Simulation ist eine Analysemethode mit Eignung für stochastische Prozesse entscheidungsunterstützende Auswertungen (Manager-geeignet) und Verbesserungen des simulierten Systems gehören nicht immer zum Standardumfang der Simulatoren Optimierungen von Systemen sind sehr zeitaufwendig und erfordern sehr umfangreiches Wissen und Erfahrungen (kritisch bei kleineren Firmen) Fazit und These Die Anbindung von Optimierungswerkzeugen: kann den Verantwortlichen von aufwendiger Routineanalyse befreien, indem die Analyse und Verbesserungen des Modells automatisch erfolgen erweitert den Analyseansatz der Simulation um einen Syntheseansatz kann bei geeigneter Konfiguration als automatisch ablaufendes SYSTEM ohne menschliche Eingriffe permanent zur Optimierung von Systemen dienen Eigene Prämissen bei der Suche nach einem geeigneten Tool : möglichst universell und mit einer Vielzahl an Optimierungsfunktionen offene und erweiterungsfähige Systemarchitektur Ergebnis der Marktanalyse: System ISSOP von DUALIS (Prof. Krug,Dresden) Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 16

17 4. Neue Anwendungsbereiche durch webbasierte Systeme durch Simulation beeinflussbare Kosten ca. 10% (nach VDI 3633 ) typische Kosten für Simulationssysteme ab 25 T damit Investkosten von mindestens 250 T notwendig In kleineren Einzelprojekten ist Simulation zu kostspielig! Häufigkeit sehr oft oft Fortlaufende operative Planung Zu aufwendig oder Umkonfiguration Rationalisierung von Systemen selten einmalig teuer Investitionsplanung 5-50 T 250 T Zu beeinflussende Kosten bzw. Investition Im roten Bereich noch großes Potential bei Mittelständischen Firmen vorhanden auch als Einstiegsbereich in Richtung größerer Projekte günstig Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 17

18 Verteilte und webbasierte Simulation und Optimierung Motivation : - verteilte Modellierung und Simulation sehr sinnvoll (Supply Chain...) - theoretisch bessere Portabilität durch Internetstandards - neue Geschäftsmodelle mit günstigeren Konditionen für die Kunden Besonders interessant : Application Service Providing / Cloud-Computing im Simulationsbereich (hier: Cloud-Computing als neues ASP-Konzept) Kosten $ Einarbeitung Kosten Nutzen Break even point Zusatznutzen: Traditionell mit Kauf eines Simulationssystems schnelle und günstige Wartung, ständige aktuelle Version verfügbar, keine Lizenzprobleme durch Abrechnung genutzter Leistungen sehr gute Schulung und Weiterbildungeigenschaften Mit Inanspruchnahme eines Application Service Providers (ASP / Cloud-Lösung ) Zeit Einbeziehung neuer Anwendergruppen (Vertrieb, Management, Produktentwickler) Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 18

19 Erste Generation von webbasierten Simulationsexperimenten Bereits Anfang 2000 wurden erste Internetlösungen für die Simulation realisiert: Anbindung von textbasierten Simulationswerkzeugen (GPSS oder SLX) über CGI-Skripte an HTML-Formulare Quelltext des Simulationsmodells wird in einem Textfeld übergeben auf der Serverseite wird das Simulationsprogramm an den Simulator übergeben, von diesem kompiliert und ausgeführt. Ergebnisse werden in Textform oder als HTML-Code zurück geliefert. Standard-HTML-Browser Simulations -programm Simulations -programm Web Web Server mit CGI- Interface CGI-Programm Simulationsprogramm Ergebnisse Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 19

20 Beispiel : Ein erster GPSS_Simulator der TU Magdeburg Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 20

21 Bewertung der ersten Generation webbasierter Tools Vorteile relativ einfache Anbindung ohne großen Entwicklungsaufwand Aufgabenspektrum durch beliebig erweiterbaren Quellcode prinzipiell unbegrenzt Nachteile sehr fehleranfällig bei Laufzeitfehlern keine Rückmeldung während der Laufzeit Probleme mit der Anbindung von Datenquellen keine oder schwierige Visualisierung der Simulation (Animation) Die aufgeführten Vor- und Nachteile gelten auch prinzipiell für viele der aktuellen Cloud-Lösungen! Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 21

22 Vergleich traditionelles ASP / Cloud mit Simulations-ASP Cloud / ASP für Büroaufgaben Interaktive Arbeit Clientrechner (Kunde) Cloud / ASP im Simulationsbereich Parametrisierung Start / Stop zeitkritisch! Internet Reine Statusmeldungen Serverrechner (Provider) Das Lastverhalten im Vergleich Datenverwaltung 100% Simulation Optimierung Im Bürobereich Stark interaktive Arbeit Interaktionsgeschwindigkeit ist erfolgskritisch und wird meist nicht zufriedenstellend erreicht! Hohe Anforderungen an die Benutzerschnittstellen bei noch vorhandenen Defiziten der Webtechnologien Im Simulationsbereich Primat der Berechnung Güte und Gesamtzeit (im Minutenbereich akzeptabel) sind erfolgskritisch und erreichbar Benutzerinterfaces zweitrangig Fazit: ASP/Clouds im Simulationsbereich entspricht aktuell den möglichem Internettechnologien besser als traditionelles ASP Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 22

23 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 23 SimASP - Gesamtkonfiguration und Prozeßablauf Prämissen aufgrund der aktuellen Situation bei den Web-Tools : Service-Schwerpunkt ist die Bereitstellung wiederverwendbarer Modelle (parameterisierbare Modelle flexibler Fertigungsstrassen, Call- und Servicecenter) sehr komplexe Modelle sollten vorerst mit Standardtools realisiert werden Bezahlung pro Simulationslauf oder Simulationszeit (an Provider und Modellierer) Arten von Modellen fixe Modelle mit Import und Export von PPS-Daten -> SLX-Universal-Modell fixe Modelle mit variablen Parametermasken Modelle auf der Basis vorgefertigter Bausteine (VisualSLX-Konzept) These: Entscheidend für den Erfolg wird die vollständige Einbindung dieser Systeme in automatisch ablaufende Berechnungsprozesse beim Kunden sein: PPS oder MIS des Kunden Optimale Strategie FTP I N T E R N E T VisualSLX Datenbanksystem mit Zeitsteuerung Auftragsdaten Steuerparameter Modelle Professionelle Tools ISSOP SLX

24 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 24 SimASP - Sicherheit und Vertrauen in externe Serviceprovider Sicherheit und Vertraulichkeit Ein Hauptproblem ist die Vertraulichkeit/Sicherheit Verschlüsselungs- und Signaturverfahren auf den Übertragungsstrecken (VPN) Content-Scrambling zum Schutz sensitiver Daten auf der Serverseite PPS oder MIS des Kunden Kodiertabelle (jeweils zufällige Werte) Auftragsdaten...Audi.....BMW.....MotorA3.. Audi BMW MotorA3 Ergebnisse Audi.. 7Tage BMW.....3Tage MotorA3...8TDM Datenkodierung F722 F461 P382 Datendekodierung Steuerparameter Auftragsdaten... F F P Ergebnisse F Tage F Tage P TDM FTP INTERNET VPN-Tunnel zur sicheren Übertragung SimASP Datenbanksystem mit Zeitsteuerung SimASP-Server Tools ISSOP SLX Modelle

25 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 25 Einbeziehung der Anwendungsexperten in das Geschäftsmodell These: aktueller Stand der Internettechnologien erlaubt noch keine vollständige Entwicklung von Simulationsmodellen per Web. Fazit: komplexe Modelle werden noch absehbare Zeit durch Simulationsexperten realisiert. diese Modellentwickler können innerhalb eines ASP-Systems durch eine Beteiligung an den Einkünften zusätzlich motiviert werden die übrigen Anteile werden für das Cloud/ASP-System und die Basissoftware verwendet Cloud-Betreiber Service- Miete Modell-Lizenz an Entwickler Basis-Software- Lizenz

26 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 26 SimASP - Sicherheit und Vertrauen in externe Serviceprovider Vertrauen in die Verfügbarkeit der Dienstleistung Auslagerung erfolgsrelevanter Informationsprozesse ist kritisch Schutz gegen technische und organisatorische Ausfälle ist notwendig Einfache organisatorische Maßnahmen öffentliche Einrichtungen (Hochschulen) als technische ASP-Provider mit operativer Betreuung durch externe Firmen Bereitstellung von Private-Cloud-Systemen direkt beim Kunden Alle Funktionen wie bei externem ASP (Internetzugriff / zentrale Berechnung) Betreuung und Wartung der Cloud durch firmeneigene Mitarbeiter sehr guter Schutz gegen Netzausfälle und Hackerangriffe Sehr sinnvolles Konzept bei vielen Mitarbeitern mit seltenem Simulationsaufkommen Schaffung eines austauschbaren, standardisierten ASP/Cloud-Frameworks Erreichung einer gewissen Austauschfähigkeit und Vereinheitlichung von ASP- Systemen im Simulations- und Optimierungsbereich Demonstration einer einheitlichen, standardisierten Vorgehensweise gegenüber der Industrie und damit höheres Vertrauen als in viele Einzelkonzepte

27 Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 27 SimASP - Sicherheit und Vertrauen in externe Serviceprovider Schaffung eines austauschbaren, standardisierten Cloud-Frameworks Stufe 1 - Einheitliche Internetbasistechnologien, bestehend aus Apache Webserver und Java Servletts in einem Tomcat-Servlet Container der jeweilig letzten stabil laufenden Versionen (keine Betaversionen); Stufe 2 Standardisierte Steuer- und Verwaltungsstrukturen auf XML-Basis zum einheitlichen Starten, Beenden und Steuern aller Berechnungsprogramme; Stufe 3 Quasistandards für die Modellierung und die Modelldaten vorzugsweise auf Datenbankbasis mit JDBC-Fähigkeit ; Stufe 4 gleiche Berechnungsprogramme (z.b. SLX/Arena und ISSOP). Bereits in Stufe 1 kann durch ein Kopieren der Java-Servletts und aller Berechnungsprogramme auf den Rechner eines Partners das jeweilige ASP- System dupliziert werden.

28 Aktuelle Arbeiten - Potentielle Master-Arbeitsthemen Einsatz von Web-Technologien im Simulationsbereich Test verschiedener Cloud-Anbieter (allgemeiner Test, auch anwendbar auf andere Bereiche -> vgl. Vortrag aus Workshop) SOA als Vernetzungstechnologie für verteilte Simulationsberechnungen (mit Emulation realer Einheiten durch Simulationsmodelle (vgl. VL zur Simulationsanwendung) SOA/ BPMN als Modellierungssprache??? Test auf Machbarkeit Test auf Austausch von BPMN-Modellen (z.z. noch kritisch da kein einheitliches Format definiert ) 3D-Animationsserver Erweiterung vorhandener 3D-Animationsprogramme oder Spiele-Engines um eine TCP/IP-Socket-Schnittstelle mit der Option des Nachladens von Szenen und Bewegungen High-Speed-Simulation SPEEDSIM (SIMSOLUTION).NET oder Assembler-basierte performance-optimierte diskrete Simulation Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 28

29 Ausblick in die Zukunft - Simulation mit dem Quantencomputer Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 29 Quantencomputer beruhen auf den speziellen Eigenschaften subatomarer Partikel (Qubits), nach der Quantentheorie nehmen diese Partikel gleichzeitig mehrere Zustände an ein Register aus N Qubits stellt alle 2 N -Zustände gleichzeitig dar, Wechselwirkungen ergeben sich als gleichzeitige Kombination aller Einzelzustände noch ist die Anzahl der realisierbaren Qubits begrenzt (ca. 5), eine weitere erfolgreiche Erhöhung hätte gravierende Folgen, insbesondere für die Kryptographie für die Simulation hätte ein Quantencomputer enorme Vorteile: das Ergebnis aus N-Läufen wäre sofort ablesbar (mit N -> unendlich) optimale Modellzustände könnten eventuell speziell kenntlich gemacht und damit sofort, ohne iterative Optimierungsschritte, ermittelt werden unscharfe Aufgabenstellungen (mit fuzzy sets) könnten ohne Zeitverlust berechnet werden Das Konzept der Modularisierung ist auch hier wieder sinnvoll: der (zumindest anfängliche) hohe apparative Aufwand für einen Quantencomputer (Kühlung auf 30 Kelvin, Laserarrays...) kann zu Beginn nur gewinnbringend durch eine parallele Nutzung über das Internet sein doch wahrscheinlich wird dann die gesamte Informatik revolutioniert!

30 Zusammenfassung Aktuelle Entwicklungstendenzen im Simulationsbereich - T.Wiedemann HTW Dresden - Folie 30 Modulare (kleinere?) diskrete Simulationssysteme werden zukünftig eher eine Chance haben, die sehr speziellen Anforderungen der Anwender abzudecken! Eine Trennung von Simulationskernel und beliebiger GUI kann auch im Bereich von Webanwendungen und Cloud/ASP-Ansätzen günstiger sein! Cloud-Computing-Ansätze (mit dem alten Konzept des Application-Service- Providing (ASP) können kleineren Firmen einen Zugang zur Simulation eröffnen. Bei Cloud/ASP-Lösungen ist die Sicherheit/Vertraulichkeit entscheidender als die technische Lösung! Die Sicherheit muss durch neue Konzepte zur Verschlüsselung und Content-Scrambling stark verbessert werden! Eine stärke Abstimmung zu gemeinsamen Richtlinien oder Standards im Bereich der diskreten Simulation ist sehr sinnvoll und würde das Vertrauen der Industrie stärken. Durch internetbasierte Dienstleistungen könnte der Umfang des Simulationseinsatzes stark ausgebaut werden. Webbasierte Richtlinien und Standards könnten ein erster Schritt zu einer generell höheren Kompatibilität der diskreten Simulation sein.

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