モデリングとシミュレーション-はじめに

モデリング*は、その構築と動作を含むモデルを表すプロセスです。このモデルは実際のシステムに似ており、アナリストがシステムへの変更の影響を予測するのに役立ちます。つまり、モデリングとは、システムのプロパティを含むモデルを作成することです。モデルを構築する行為です。

システムの*シミュレーション*は、時間または空間に関するモデルの動作であり、既存または提案されたシステムのパフォーマンスの分析に役立ちます。つまり、シミュレーションとは、モデルを使用してシステムのパフォーマンスを調査するプロセスです。シミュレーションにモデルを使用する行為です。

シミュレーションの歴史

シミュレーションの歴史的な観点は、時系列で列挙されています。

1940 -「モンテカルロ」という名前のメソッドは、中性子散乱を研究するためにマンハッタンプロジェクトに取り組んでいる研究者（ジョンフォンノイマン、スタニスワフウラン、エドワードテラー、ハーマンカーン）と物理学者によって開発されました。
1960 -RAND CorporationのHarry MarkowitzによるSIMSCRIPTなど、最初の専用シミュレーション言語が開発されました。
1970 -この期間中、シミュレーションの数学的基礎に関する研究が開始されました。
1980 -この期間中、PCベースのシミュレーションソフトウェア、グラフィカルユーザーインターフェイス、およびオブジェクト指向プログラミングが開発されました。
1990 -この期間中、Webベースのシミュレーション、派手なアニメーショングラフィック、シミュレーションベースの最適化、マルコフ連鎖モンテカルロ法が開発されました。

シミュレーションモデルは、システムエンティティ、入力変数、パフォーマンス測定値、および機能的関係のコンポーネントで構成されています。シミュレーションモデルを開発する手順は次のとおりです。

シミュレーション解析を実行する手順は次のとおりです。

*ステップ1 *-問題ステートメントを準備します。
*ステップ2 *-入力変数を選択し、シミュレーションプロセスのエンティティを作成します。変数には、決定変数と制御不能変数の2種類があります。決定変数はプログラマーによって制御されますが、制御不能な変数はランダム変数です。
*ステップ3 *-決定変数をシミュレーションプロセスに割り当てて、決定変数に制約を作成します。
*ステップ4 *-出力変数を決定します。
*ステップ5 *-現実のシステムからデータを収集して、シミュレーションに入力します。
*ステップ6 *-シミュレーションプロセスの進行状況を示すフローチャートを作成します。
*ステップ7 *-モデルを実行する適切なシミュレーションソフトウェアを選択します。
*ステップ8 *-結果をリアルタイムシステムと比較して、シミュレーションモデルを検証します。
*ステップ9 *-変数値を変更してモデルで実験を実行し、最適なソリューションを見つけます。
*ステップ10 *-最後に、これらの結果をリアルタイムシステムに適用します。

以下は、モデリングとシミュレーションを使用する利点です-

理解しやすい-リアルタイムシステムで作業しなくても、システムが実際にどのように動作するかを理解できます。
テストが簡単-リアルタイムシステムで作業することなく、システムおよび出力への影響を変更できます。
簡単にアップグレード-さまざまな構成を適用することにより、システム要件を決定できます。
制約の特定が簡単-作業プロセス、情報などの遅延を引き起こすボトルネック分析を実行できます。
問題を診断しやすい-特定のシステムは非常に複雑であるため、一度に相互作用を理解するのは容易ではありません。ただし、モデリングとシミュレーションでは、すべての相互作用を理解し、その効果を分析できます。さらに、実際のシステムに影響を与えることなく、新しいポリシー、操作、および手順を検討できます。

以下は、モデリングとシミュレーションを使用することの欠点です-

モデリングとシミュレーションは、軍事用途、トレーニングとサポート、半導体の設計、通信、土木工学の設計とプレゼンテーション、およびEビジネスモデルに適用できます。

さらに、生物学的システムなどの複雑なシステムの内部構造の研究にも使用されます。ルーティングアルゴリズム、組立ラインなどのシステム設計を最適化するときに使用されます。新しいデザインとポリシーのテストに使用されます。分析ソリューションの検証に使用されます。