Einführung in die Simulation. Dr. Christoph Laroque Wintersemester 11/12. Dresden,

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1 Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Professur Modellierung und Simulation Einführung in die Simulation Dr. Christoph Laroque Wintersemester 11/12 Dresden,

2 Einführung in die Simulation Wintersemester 11/12 EINFÜHRUNG Einführung in die Simulation Folie Nr. 2

3 Ausnahmsweise Brainstorming Quantität vor Qualität Notieren Sie in 5 Minuten ungefiltert alles!, was Ihnen zum Thema Simulation einfällt. Einführung in die Simulation Folie Nr. 3

4 Gruppenarbeit `Wie erstellt man eine Wettervorhersage? Überlegen Sie sich gemeinsam, wer für den Wetterbericht der Tagesschau eigentlich was machen muss und was er dazu braucht Einführung in die Simulation Folie Nr. 4

5 Was ist Simulation? Simulation ist das Nachbilden eines dynamischen Prozesses in einem System mit Hilfe eines experimentierfähigen Modells, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. [VDI-Richtlinie 3633] Einführung in die Simulation Folie Nr. 5

6 Warum Simulation? Erlaubt Analyse hoch komplexer Systeme Ohne dass diese physikalisch vorhanden sein müssen Weil sie vielleicht noch gar nicht existieren Oder anderweitig kein Zugriff besteht Ohne das Realsystem zu beeinflussen (zerstören, verändern, ) Losgelöst von der Realzeit Extremer Zeitraffer / Slow-Motion Deren Eigenschaften leicht zu ändern sind Analytische Methoden sind im Allgemeinen exakter, können aber nur auf einfacheren Modellen ausgeführt werden Einführung in die Simulation Folie Nr. 6

7 Das Modell als Basis der Simulation Ein Modell ist die vereinfachte Darstellung der Funktion eines Gegenstandes oder des Ablaufs eines Sachverhalts, die eine Untersuchung oder Erforschung erleichtert oder erst möglich macht. [Duden] Einführung in die Simulation Folie Nr. 7

8 Modell als Basis der Simulation Modell definiert Verhalten der Simulation Modell muss zielorientiert sein Genauigkeit / Aussagekraft / Effizienz Modell bestimmt Übertragbarkeit der Ergebnisse (Isomorphie) Eingabedaten (Modellparameter) sind sehr wichtig Modelle können von unterschiedlicher Form sein Mathematische Funktionen (Optimierungsmodelle) Differentialgleichungssysteme (Kontinuierliche Flussmodelle) Petri-Netze (Diskrete Materialfluss) Allgemeine Computerprogramme Einführung in die Simulation Folie Nr. 8

9 Anwendungsdomänen (Auszug) Informatik Ingenieurswesen Betriebswirtschaftslehre Volkswirtschaftslehre Biologie Medizin Aufgabe (Einzelarbeit) Suchen Sie ein Anwendungsbeispiele für jede Domäne. Was wird simuliert? Wie wird simuliert? Warum wird simuliert? Einführung in die Simulation Folie Nr. 9

10 Probleme mit der Simulation Modelle werden schnell sehr komplex und unübersichtlich Hang zu Detaillismus Großer Modellierungsaufwand Aufwändige Validierung Datensammlung, Interpretation u. Analyse häufig schwierig und zeitaufwendig Nur reines Ausprobieren möglich Es wird keine Lösung geliefert Ergebnis ist eine Interpretation der Ausgabedaten Ersetzt nicht den Planer mit Expertenwissen Erzeugt hohe Leichtgläubigkeit beim Benutzer Wenig Hinterfragen der Ergebnisse Nur bei unerwarteten Ergebnissen Solides Wissen in Stochastik erforderlich Einführung in die Simulation Folie Nr. 10

11 Arten der Simulation Art Ausprägung 1 Ausprägung 2 Zustandsänderung im Zeitverlauf Statisch Dynamisch Zustandsübergänge Kontinuierlich Diskret Eingabedaten Deterministisch Stochastisch Alle Kombinationen sind möglich. Einführung in die Simulation Folie Nr. 11

12 Problembereich Materialflusssysteme Materialfluss ist die Verkettung aller Vorgänge beim Gewinnen, Be- und Verarbeiten, sowie der Verteilung von stofflichen Gütern innerhalb festgelegter Bereiche. Zum Materialfluss gehören alle Vorgänge während des Durchlaufs von Gütern (z.b. Material, Stoffmengen, Abfall, Datenträger usw.) durch ein System, wie Bearbeiten, Handhaben, Transportieren, Prüfen, Aufenthalte und Lagerungen. [VDI-Richtlinie] Einführung in die Simulation Folie Nr. 12

13 Einführung in die Simulation Wintersemester 11/12 FRAGEN? Einführung in die Simulation Folie Nr. 13