Mallinnusohjelmat

Mallinnusohjelmat, tai simulaatio-ohjelmistot, ovat ohjelmistoja, joiden avulla käyttäjä voi luoda digitaalisen mallin todellisesta tai hypotettisesta järjestelmästä, simuloida sen toimintaa ja arvioida sen suorituskykyä. Niiden tavoitteena on tukea suunnittelua, analyysiä ja päätöksentekoa sekä ennen toteutusta että prototyyppivaiheessa.

Ne kattavat laajan kirjon osa-alueita: CAD/3D-mallinnus, CAE- ja FEA/CFD-simulointi sekä system dynamics- ja agenttipohjaiset mallit. CAD-/3D-mallinnus keskittyy geometrian luomiseen ja komponenttien suunnitteluun, kun taas CAE- ja FEA-/CFD- ohjelmistot tarjoavat välineet materiaalien ominaisuuksien määrittämiseen, rajapintojen asettamiseen, ratkaisuihin sekä tulosten jälkikäsittelyyn. System dynamics- ja agenttipohjaiset työkalut puolestaan soveltuvat prosessi- ja käyttäytymisen mallintamiseen suurissa tai monimutkaisissa järjestelmissä.

Keskeisiä ominaisuuksia ovat parametroidtu mallinnus, geometria- ja materiaalikirjastot, rajapinnat sekä mahdollisuus asettaa rajoitteita ja kokeilla eri skenaarioita, meshin ja laskennan sekä post-processingin sekä optimoinnin. Käyttökohteita ovat tuotteen suunnittelu ja rakenteiden turvallisuusarviointi, virtausten ja termisen käytön analysointi, tuotantoprosessien simulaatio, logistiikka ja toimitusketjut sekä kaupunkisuunnittelu ja ympäristömallinnus.

Esimerkkejä kaupallisista ohjelmistoista ovat ANSYS, Abaqus, COMSOL Multiphysics sekä CAD-painotteiset ratkaisut kuten SolidWorks, AutoCAD ja CATIA. Avoimen lähdekoodin vaihtoehtoihin kuuluvat OpenFOAM (CFD), FreeCAD (CAD) sekä OpenModelica (Modelica-pohjainen simulaatio). Agenttipohjaiseen mallintamiseen käytetään NetLogo tai AnyLogic.

Yhteentoimivuus ja standardit ovat tärkeitä: tiedonsiirtoon käytetään STEP tai IGES, FMI-standardi co-simulointiin ja Modelica-ympäristöt. Kustannukset, oppimiskäyrä sekä lisenssivaihtoehdot voivat vaikuttaa valintaan; yhä useampi ratkaisu tarjotaan pilvessä tai tilausmallina.