Systemanalyse und Modellaufbau: Grundlagen der Simulationstechnik

ISBN-13: 9783540137849 / Niemiecki / Miękka / 1985 / 248 str.

Bernd Schmidt

Opis

Systemanalyse und Modellaufbau sind die Grundlagen allgemeiner wis senschaftlicher Tatigkeit. Die Systemanalyse hat zunachst die Aufgabe, komplexe Systeme zu be schreiben und ihr dynamisches Verhalten zu erklaren oder vorhersag bar zu machen. Das geschieht durch den Entwurf eines abstrakten Mo dells. Ein abstraktes Modell ist ein vereinfachtes, durch Abstrak tion und Idealisierung gewonnenes Abbild eines realen Wirklichkeits ausschnittes. Es muJ3 so aufg baut sein, daJ3 sich die wesentlichen Eigenschaften, Sachverhalte und Verhaltensweisen des Systems darauf abbilden lassen. Ein abstraktes Modell kann mit Hilfe der Simulation auf einer Re chenanlage ablauffahig gemacht werden. Die auf diese Weise gewonne nen Ergebnisse tiber das Modellverhalten lassen sich auf das ursprtingliche System zurtickUb rtragen. Das Einsatzgebiet der Systemsimulation ist sehr vielfaltig. Simula tionsmodelle werden zur Untersuchung komplexer Systeme in o unter schiedlichen Bereichen wie Medizin, Biologie, Psychologie, Okologie, Technik, Energiewirtschaft, Verkehrsplanung, Geologie, Soziologie, Betriebswirtschaft, Volkswirtschaft, usw. eingesetzt. Die Systems i mulation erweist sich dami t als fachtibergreifende, alle fachspezi fische Einengung tiberwindende, allgemeine wissenschaftliche Diszi plin. In drei Banden soll ein umfassender Uberblick tiber die Leistungsfa higkei t der Simulation gegeben werden. Die Darstellung ziel t ganz bewuJ3t auf leichte Verstandlichkeit und Anschaulichkeit. 1m vorliegendem Band 1 "Systemanalyse und lIIodellaufbau" werden die Grundlagen eingeftihrt. Zahlreiche Beispiele aus unterschiedlichen Bereichen illustrieren das Vorgehen. Der nachfolgende Band 2 "Der Simulator GPSS-FORTRAN Version 3" er lautert in ausflihrlicher Weise die Struktur und die Implementierung des Simulators GPSS-FORTRAN Version 3."

Spis treści

0 Einführung.- 0.1 Der Aufbau des Simulators GPSS-EORTRAN Version 3.- 0.1.1 Das Programmpaket.- 0.1.2 Modularer Aufbau und strukturierte Programmgestaltung.- 0.2 Die Modellerstellung.- 0.2.1 Warteschlangensysteme.- 0.2.2 Ereignisorientierte Simulation.- 0.2.3 Simulation kontinuierlicher Systeme.- 0.2.4 Kombinierte Modelle.- 0.3 Handhabung und Bedienbarkeit.- 0.3.1 Die Dokumentation.- 0.3.2 Der Modellaufbau.- 0.3.3 Die Ein- und Ausgabe.- 0.3.4 Die Betriebsarten.- 0.3.5 Die Ausbaustufen.- 0.3.6 Die Einsatzgebiete des Simulators GPSS-FORTRAN Version 3.- 0.3.7 Wie lernt man die Bedienung des Simulators GPSS-FORTRAN Version 3.- 0.4 Anerkennungen.- 1 Der wissenschaftliche Erkenntnisprozeß.- 1.1 Einführung in Systemanalyse und Modellaufbau.- 1.1.1 Das abstrakte Modell.- 1.1.2 Das analytische Verfahren.- 1.1.3 Die reale Modellierung.- 1.1.4 Die Validierung.- 1.1.5 Zusammenfassung.- 1.1.6 Das Modell Cedar Bog Lake.- 1.1.7 Die Systemanalyse für komplexe Systeme.- 1.2 Beschreibungsverfahren für abstrakte Modelle.- 1.2.1 Attributklassen und Zustandsvariable.- 1.2.2 Der Begriff des Automaten.- 1.2.3 Abstraktionsebenen.- 1.2.4 Modellobjekte.- 1.2.5 Auswahl des abstrakten Modells.- 1.2.6 Modellklassen.- 1.2.7 Kombinierte Modelle.- 1.2.8 Approximationen.- 1.3 System und Modell.- 1.4 Parameterschätzung.- 1.5 Der Lebenszyklus für die Modellentwicklung.- 1.5.1 Problemdefinition.- 1.5·2 Systemanalyse und Modellaufbau.- 1.5.3 Bestätigung des Modells.- 1.5.4 Durchführung des Simulationsversuches.- 1.5.5 Ergebnisanalyse.- 2 Reale Modelle und Simulation.- 2.1 Systeme mit identischem abstrakten Modell.- 2.1.1 Das mechanische Feder-Stoßdämpfer System.- 2.1.2 Das elektrodynamische System.- 2.1.3 Das Modell für einen chemischen Reaktor.- 2.2 Klassifikation der realen Modelle.- 2.3 Numerische Integration von Differentialgleichungen.- 2.4 Die analytische Auswertung und die Simulation.- 2.4.1 Der Vergleich der Verfahren.- 2.4.2 Der Schwingkreis.- 2.4.3 Analytische Lösungen für Warteschlangensysteme.- 3 Warteschlangenmodelle.- 3.1 Beschreibungsmöglichkeit für Warteschlangenmodelle.- 3.1.1 Das Modell Supermarkt.- 3.1.2 Grundlagen einer formalen Modellbeschreibungs- sprache für Warteschlangenmodelle.- 3.2 Stationen in Warteschlangenmodellen.- 3.2.1 Übersicht über die Stationstypen.- 3.2.2 Facilities.- 3.2.3 Multifacilities.- 3.2.4 Pools und Storages.- 3.2.5 Strategien für Storages.- 3.2.6 Auftragskoordinierung.- 3.3 Die Policy.- 3.3.1 Statische Policies.- 3.3.2 Dynamische Prioritäten.- 3.4 Modell Fertigungssteuerung.- 3.4.1 Die Betriebsmittelausstattung.- 3.4.2 Das Auftragsprofil.- 3.4.3 Die Organisationsform.- 3.4.4 Das abstrakte Modell.- 3.4.5 Veränderung der Betriebsmittelausstattung..- 3.4.6 Einfluß der Prioritäten auf das Leistungsverhalten der Anlage.- 3.4.7 Veränderung der Organisationsform durch Einführung dynamischer Prioritäten.- 4 Lineare Modelle.- 4.1 Beschreibungsmöglichkeiten für lineare Modelle.- 4.1.1 Energiefreie, lineare Modelle.- 4.1.2 Die Übertragungsfunktion.- 4.1.3 Kopplungen.- 4.1.4 Die Sprungantwort.- 4.1.5 Elementare Übertragungsglieder.- 4.1.6 Modelle mit variabler Struktur.- 4.2 Das Zeitverhalten.- 4.2.1 Übertragungsglieder mit Verzögerung.- 4.2.2 Verzögerung höherer Ordnung.- 4.2.3 Integrale Übertragungsglieder.- 4.2.4 Übertragungsglieder mit Totzeit.- 4.2.5 Rückkopplung.- 4.3 Regelung linearer Systeme.- 4.3.1 Grundbegriffe.- 4.3.2 Reglertypen.- 4.3·3 Regelung integraler Strecken.- 4.3.4 Regelung komplexer Strecken.- 4.3.5 Regelung nichtlinearer Strecken.- 4.4 Modell Autopilot.- 4.4.1 Der Aufbau des einfachen Grundmodells.- 4.4.2 Das Verhalten des Modells mit Totzeit.- 4.4.3 Zeitvariante Totzeit.- 5 Simulatoren.- 5.1 Die Aufgaben eines Simulators.- 5.1.1 Aufbau des Modells.- 5.1.2 Beschreibung und Auswertung des Experiments.- 5.1.3 Angebot von Methoden und Verfahren.- 5.2 Klassifikation von Simulatoren.- 5.2.1 Pakete und Sprachen.- 5.2.2 Sprachebenen.- 5.2.3 Anwendungsbereiche.- 5.3 Leistungsbewertung von Simulatoren.- 5.3.1 Leistungskriterien.- 5.3.2 Leistungsvergleich von Musielak und Stößel.- 5.3·3 Leistungsvergleich von Pritsker.- 5.3.4 Leistungsvergleich von Cellier.- 5.4 Simulatoren der nächsten Generation.