Хосейн Аршам

Моделиране и симулация

Симулацията обикновено предполага, че работата се извършва с реален обект, въпреки че в действителност има само имитация. В оперативните изследвания симулацията е компютърен модел на изкуствена реалност. Симулаторът на полети на персонален компютър също е компютърен модел на някои аспекти на полета: той показва контролите на екрана и се предполага, че „пилотът“ (ученикът, който го управлява) ги вижда от „пилотската кабина“ (седалката).

Защо да използваме модели?

По-безопасно и по-евтино е да използвате симулатор, за да научите как да летите, отколкото истински самолет. Говорейки по конкретна причина, моделите се използват в индустриалното и военното производство: твърде скъпи, опасни и най-често невъзможни за експериментиране с реални системи. Докато моделите адекватно описват реалността (т.е. са правилни), експериментирането с тях може да спести пари, време и проблеми.

Кога да използваме симулацията?

Променливи във времето системи, като например бензиностанции, където колите идват и си отиват (нареченидинамични системи ), са хаотични, произволни и са добри кандидати за симулация. Никой не може да каже със сигурност в кой момент ще пристигне следващата кола на гарата. Моделирането на сложни динамични системи теоретично се нуждае от твърде много опростявания и в резултат на това получените модели може да са неправилни. Симулацията не изисква толкова много опростяващи предположения, което прави този подход единственият инструмент дори при липса на безпорядък.

Как работи симулацията?

Да предположим, че ниеинтересува се от симулиране на бензиностанция. Можем да опишем поведението на тази система графично под формата на диаграма, показваща броя на машините, т.е. състояние на станцията. Всеки път, когато пристигне кола, графиката се увеличава с една условна единица. Напускането на автомобила съответно води до намаление с една единица. Тази диаграма (нареченапримерна траектория ) може да бъде получена от наблюдение на реална станция, но може също така да бъде изкуствено конструирана. Такава изкуствена конструкция и анализ на получената траектория на извадка (и евентуално допълнителни траектории на извадка в случай на сложна система) е симулация.

Видове симулации

Симулация на дискретни събития. Примерната траектория, описана по-горе, се състои само от хоризонтални и вертикални линии, представящи пристиганията и заминаванията на автомобили, които се случват в определен момент от времето, което наричаме събитие. Нищо не се случва между две последователни събития - графиката е хоризонтална. Когато броят на събитията е краен, това се нарича„симулация на дискретно събитие“.

В някои системи състоянието се променя през цялото време, а не само в моменти на определени дискретни събития. Например, нивото на водата в резервоар с входяща и изходяща вода може да се променя през цялото време. В такива ситуации "непрекъснатата симулация" е по-подходяща, въпреки че симулацията на дискретно събитие може допълнително да служи като приближение на резултатите.

Следното е симулация на дискретни събития.

Как се прави симулацията?

Симулацията може да се направи ръчно. Най-често обаче моделът на системата се описва под формата на някаква компютърна програма или като вход къмсофтуер за симулация.

Системна терминология

Състояние е променлива, която характеризира атрибут в системата (например нивото на инвентара в инвентара или броя на заданията, чакащи да бъдат завършени).

Събитие е събитие в определен момент от време, което може да промени състоянието на системата (например пристигане на клиент или започване на работа).

Обект е обект, който преминава през системата (например коли на кръстопът или поръчки във фабрика). Често събитие (напр. пристигане) се свързва с обект (напр. клиент).

Опашката не е само физическа опашка от хора, но може да бъде и списък с работни места, буфер от произведени стоки, чакащи да бъдат транспортирани, или всяко място, където субектите чакат нещо да се случи по някаква причина.

Създаване е процесът, водещ до пристигането на нов обект в системата в определен момент от време.

Планиране е актът на присвояване на ново бъдещо събитие на съществуващ обект.

Случайна променлива е стойност, която не е дефинирана (например времето между два входящи полета или броя на дефектните части в пратка).

Random е изкуствено генерирана случайна променлива.

Разпределението е математически закон, който контролира вероятностната характеристика на случайна променлива.