Simuleringsmetod

I simuleringsmetod ingår att undersöka ett system som bygger på verkligheten och utifrån det bygga en datorbaserad simuleringsmodell. Den färdiga validerade och verifierade simuleringsmodellen används sedan för att utföra experiment med och analysera resultatet. Under experimentet görs ett antal upprepade simuleringsförsök med simuleringsmodellen under en begränsad tidsperiod. Med hjälp av data som fås genom simuleringsförsöken genomförs statiska analyser för att säkerställa riktigheten i modellen. Alla dessa aktiviteter tillsammans resulterar i en simuleringsmetod del.

Simuleringsmetod har följande elva aktiviteter:

• Projektplanering och problemformulering
• Konceptuell modell
• Datainsamling
• Datorbaserad modell
• Verifiering
• Validering
• Förberedelse och planering av experiment
• Experimentering
• Analys av utdata
• Dokumentation
• Implementering

Projektplanering och problemformulering

Den absolut första aktiviteten är att formulera problem och planera själva projektet. Projektets målsättning definieras.

En planering ska innehålla de aktiviteterna som ingår i simuleringsstudien. Aktiviteterna som definieras utförs sekventionellt men i verkligheten utförs dessa aktiviteter parallellt med varandra.

Projektrapporten skall innehålla vad simuleringsstudiens mål är och även en detaljerad instruktion över alla de delar som handlar om modelleringsprocessen och hur dessa ska genomföras.

Konceptuell modell

I aktiviteten konceptuell modell ingår bland annat är att skapa eller konstruera en schematisk bild över en process av det verkliga system som ska simuleras. Den schematiska bilden eller den förenklade bilden av systemet underlättar förståelsen mellan utvecklare av simuleringsprogram och användare som kan både vara innehavaren av det verkliga systemet och samtidigt beställare av ett simuleringsarbete.

Med hjälp av olika typer av flödesdiagram underlättas förståelsen för processen och samtidigt visa hur aktiviteterna förhåller sig mellan varandra i processen. Detaljnivån avgörs av projektets storlek. För att kartlägga en verksamhet finns det ett antal tekniker och metoder som kan användas för att underlätta förståelsen för processen.

Datainsamling

En av de största utmaningarna i samband med arbetet att bygga en simuleringsmodell är datainsamlingen. Det är viktigt att data som samlas in och som används vid modellbygge, analyseras och bearbetas på ett korrekt sätt. Data som inte är väsentlig vid simuleringsarbete kommer att resultera i att utdata inte är giltig.

Indata kan användas på två olika sätt. Antingen till för att utforma en processkarta eller till för att skapa en simuleringsmodell. Det är också viktigt att skilja på indata och utdata. Utdata är beroende av indatas värde. För att bygga en simuleringsmodell krävs mycket arbete av folk som arbetar med simulering för att samla in rätt sorts data.

Det finns många olika sätt att samla in data på. En del data kan bygga på historiska data. Formatet kan variera mellan pappersformat och digitalformat som härrörs från en databas. Det är inte säkert att formatet är rätt på det insamlade materialet dvs. data kan vara ofullständig eller inte relevant till själva simuleringsprocessen. Ett annat sätt att införskaffa data är genom observationer. En sådan observation kan ske med tidsstudier för att uppskatta simuleringsparametrar ifall dessa är giltiga eller otillgängliga. Vidare kan simuleringspersonal få tag i data genom att genomföra intervjuer med berörda personer eller genom diskussion med innehavaren av systemet.

Datainsamlingsprocessen är resurskrävande både i tid och i pengar som måste ställas till förfogande för att få ut relevant data till en simuleringsmodell. Det är besvärligt men det är viktigt att göra en rätt avvägning mellan dessa element för att projektet ska vara klar i tid till en rimlig kostnad.

Datorbaserad modell

I den här aktiviteten ingår att bygga en datorbaserad modell som utgår ifrån den konceptuella modellen.

I den konceptuella modellfasen skapades en processkarta eller en flödesgraf över det verkliga system som med hjälp av programmeringsspråk, programmeringsspråk som används till simulering eller visuella interaktiva modelleringssystem (mjukvarubaserade system) översätts till en simuleringsmodell. Den färdiga simuleringsmodellen används till olika simuleringsarbeten och resultatet från modellen bearbetas och analyseras.

Det finns både stora fördelar och nackdelar med att använda olika metoder till att bygga en datorbaserad modell. Fördelen med att använda simuleringsspråk för att bygga en datorbaserad modell är framförallt att kostnaden är mindre och det finns stora möjligheter att skapa många olika modeller. Nackdelen är däremot med simuleringsspråk att dessa efterfrågar duktiga programmerare som förstår och kan arbeta med dessa simuleringsspråk. Det finns också många fördelar med att använda visuella interaktiva modelleringssystem. För att bygga en datorbaserad modell med en mjukvara krävs också grundläggande programmeringskunskaper. Mjukvaran bygger på att modellen byggs med hjälp av symboler och ikoner som tar mycket mindre tid att färdigställa än att programmera i simuleringsspråk. Andra fördelar med att använda visuell interaktiv modelleringssystem är att valideringstiden blir kortare och valideringsmetodiken är lättare att lära sig. Vilket av dessa simuleringspaket som väljs bygger på kundens behov.

Verifiering

Simuleringsmodellen byggs efter en schematisk bild i den konceptuella modelleringsfasen. Verifiering innebär att simuleringsmodellen undersöks i syfte att kontrollera om den överförts på ett korrekt sätt ifrån den konceptuella modellen. Då det kan uppstå fel under överföringsfasen är målsättningen att med hjälp av dessa olika verifieringstekniker och metoder hitta dessa fel. Verifiering innebär också ”debuggning” (rensa programkoden från fel) av simuleringsmodellen.

Det är modellens storlek som avgör hur svårt det är att verifiera en modell. Stora och komplexa modeller innehåller sannolikt flera felaktigheter än motsvarande små enkla modeller, med fel som dessutom är svåra att upptäcka. Till en början ska helst en liten modell byggas, för att försäkra sig om att modellen beter sig på det avsedda sättet, för att sedan successivt bygga vidare på modellen efter behov. I samband med modellbygge är viktigt att inte komplicera till modellen i onödan och inte heller försöka återge den exakta kopian av det verkliga systemet.

Validering

Validering är en försäkring om att den skapade modellen för simuleringsstudiens ändamål efterliknar eller avbildar det verkliga systemet så exakt som möjligt. En valid modell ska skapas av simuleringsutvecklare så att den är tillräcklig bra för det tänkta ändamålet genom att minimera användningen av resurserna för detta.

Experimentering

Experiment genomförs på en modell för att analysera effekten av hur ändring av indata påverkar det data (variabler) som kommer ut ur modellen. 

Dokumentation

Dokumentation är en viktig aktivitet genom hela simuleringsprojektet. I samband med ett simuleringsarbete ska en projektrapport upprättas som ska innehålla en dokumentation om hela simuleringsstudien och även innehålla riktlinjer om vad målet är med projektet.

 

Based on Attila Niess (2009), "En undersökning baserad på ett elektroniskt frågeformulär"