Simulierungen

Simulierungen bezeichnen den Prozess des Nachbaus oder Nachstellens eines realen Systems, Prozesses oder Phänomens durch ein Modell sowie durch Rechen- oder Physikprozesse. Ziel ist es, das Verhalten unter bekannten oder hypothetischen Bedingungen zu verstehen, vorherzusagen oder zu optimieren. In der Regel werden Modelle mit Daten kalibriert und anschließend durch Simulationen ausgeführt, um Ergebnisse zu analysieren, ohne das echte System zu stören.

Es gibt verschiedene Formen: numerische Computer-Simulationen, diskrete Ereignissimulationen, agentenbasierte Modelle, Monte-Carlo-Methoden sowie physische oder analoge Modelle. Oft werden mehrere Ansätze kombiniert, um unterschiedliche Aspekte eines Systems abzubilden.

Anwendungsfelder umfassen Wissenschaft, Technik, Wirtschaft, Umwelt, Medizin, Verkehrsplanung, Bildung und Training. Typische Ziele sind Verständnis von Dynamiken, Bewertung von Alternativen, Risikobewertung, Optimierung von Prozessen und Entscheidungsunterstützung. Die Methoden stützen sich auf Modellierung, Kalibrierung mit Messdaten, Verifikation und Validierung (V&V) sowie Sensitivitäts- und Unsicherheitsanalysen.

Es gibt Grenzen: Modelle vereinfachen die Realität, Ergebnisse hängen stark von Annahmen, Datenqualität und verfügbaren Rechenressourcen ab. Fehlende Validierung oder mangelnde Transparenz kann zu Fehleinschätzungen führen. Reproduzierbarkeit und Interpretierbarkeit sind zentrale Qualitätskriterien.

Beispiele reichen von Klimamodellen, Flug- und Fahrsimulatoren, Verkehrs- und Stadtplanungssimulationen bis zu epidemiologischen oder wirtschaftlichen Modellen. Simulierungen sind damit ein wichtiges Instrument in Forschung, Entwicklung, Politikberatung und Lehre.