Einheit 5-Simulation Flashcards
Definition: Simulation
Simulation ist das Nachbilden eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierfähigen Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.
Definition: Modelierung
Ein Modell ist eine vereinfachte Nachbildung eines geplanten oder real existierenden Originalsystems mit seinen Prozessen in einem anderen begrifflichen oder gegenständlichen System. Es unterscheidet sich hinsichtlich der untersuchungsrelevanten Eigenschaften nur innerhalb eines vom Untersuchungsziel abhängigen Toleranzrahmens vom Vorbild
Simulation und Anwender5.3(Hinweis: Skizze)
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Definition: Simulationslauf
Ein Simulationslauf ist die Nachbildung des Verhaltens eines Systems mit einem spezifizierten ablauffähigen Modell über einen bestimmten (Modell-)Zeitraum, auch Simulationszeit genannt, wobei gleichzeitig die Werte untersuchungsrelevanter Zustandsgrößen erfasst und ggf. statistisch ausgewertet werden
Definition: Experiment
Ein Experiment ist die gezielte empirische Untersuchung des Verhaltens eines Modells durch wiederholte Simulationsläufe mit systematischer Parametervariation.
Definition: Simulator
Ein Simulator ist das Werkzeug zur Simulation, das ein Modell zur Nachbildung des dynamischen Verhaltens eines Systems und seiner Prozesse lauf- und nutzungsfähig mach. Ein Simulator ist Software
Signifikante Vorteile der Simulation
Mögliche Untersuchung
- real (noch) nicht existierender Systeme,
- real existierender Systeme ohne direkten Betriebseingriff,
- mehrerer Gestaltungsvarianten bei geringem Arbeitsaufwand,
- des Systemverhaltens über lange Zeiträume hinweg,
- von Anlaufvorgängen, Einschwingphasen und Übergängen
- zwischen definierten Betriebszuständen
Anwendungsfelder der Simulation
Planung: Strukturierungshilfe,Funktionsprüfung am Model Realisierung Funktionsabsicherung für Ausbaustufen Betrieb Parameterstudien
Simulation im Lebenszyklus von technischen Systemen
1.Planung:
Vorhandene Anlage verbessernd modifizieren(Ausbringung erhöhen, Schwachstellen ermitteln)
Neue Anlagenkonzepte überprüfen(Funktionsnachweis, Leistungserbringung, …)
2.Realisierung
Leistungstest der Anlage bei schrittweiser Einsteuerung von Auftragstypen
Überprüfen der Auswirkungen von Anforderungsveränderungen und Installationsproblemen
3.Betrieb
Dispositionsalternativen in der Fertigungssteuerung
Variantenuntersuchung zur operativen Entscheidungsfindung
Vorbereitung der Simulationsprojekten
1.Zieldefinition Eindeutige Formulierung des Zieles Beschreibung der Ergebnissituation (Zielgrößen)
2.Definition der Systemgrenzen Was gehört in das System? Was gehört nicht in das System?
3.Definition der Annahmen Annahmen zum Kompensieren von Datenunsicherheiten Annahmen an den Systemgrenzen (Materialverfügbarkeit, usw)
4.Projektdefinition
Struktur
Organisation
Terminplan
Wege der Systemanalyse:
Top-Down
Vorteile:
– Sichere Problemerkennung durch ganzheitlichen Ansatz
– Schnelleres Verständnis der Gesamtzusammenhänge
– Begrenzung des Aufwandes durch Beschränkung auf Problembereich
Nachteile:
– Hohe Anforderungen an Abstraktionsvermögen
Wege der Systemanalyse:
Bottom-Up
• Vorteile:
– Einfaches Systemverständnis durch den zu Beginn geringen Abstraktionsgrad
– Möglichkeit der schnellen Detailanalyse
• Nachteile:
– Erkennen der Gesamtzusammenhänge schwierig
– Hoher Modellerstellungsaufwand bei komplexen Systemen
Aspekte bei der Validierung von Simulationsmodeln
Definition und 7 Charakteristika
Validierung ist die Prüfung der hinreichenden Übereinstimmung von Modell und Original.
- Vollständige Übereinstimmung nur bedingt möglich, daher nur innerhalb einer als akzeptierbar vorgegebenen Toleranz möglich
- Validierung ist iterativer Prüf- und Korrekturprozess
- Vorgehen folgt keinen festen Regeln, ist problemspezifisch
- Eingehende Prüfung von Eingangsdaten wichtiger Bestandteil der Validierung• Visuelle Laufbetrachtung (Animation) hilfreich
- Einlauf- bzw. Auslaufphase muss berücksichtigt werden
- Sensitivitätsanalyse zur Bewertung der Abhängigkeit von Zufallseinflüssen auf die Simulationsresultate
Simulationswerkzeuge
• Programmiersprache
– große Flexibilität
– hoher Aufwand, hohe Fehleranfälligkeit
• Simulatorentwicklungsumgebung
– Simulatorkomponenten werden als Paket bereitgestellt
– Flexibilität bleibt weitgehend erhalten
– geringerer Arbeitsaufwand und Fehleranfälligkeit
• Modellwelt eines Simulators
– Simulatorkomponenten werden zur Verfügung gestellt,Spezialisierung auf bestimmte Problemstellungen
– Aufwand für die Modellerstellung gering
– Flexibilität gering
Aufwandsaspekte der Simulation
Aufwandsabschätzung
– Problemdefinition
– Systemanalyse
– Modellaufbau
– Experimente
– Folgerungen
