Simuloinnit

Simuloinnit ovat malleihin perustuvien järjestelmien käyttäytymisen jäljittämistä ajassa, usein tietokoneilla. Tavoitteena on ymmärtää, miten järjestelmä toimii erilaisissa olosuhteissa ja miten se reagoi muutoksiin ilman käytännön kokeiluita. Eri aloilla simuloinnilla voidaan tehdä riskittömästi kokeiluja, optimoida ratkaisuja sekä arvioida tulevia kehityssuuntia.

Erilaisia simuloinnin tyyppejä ovat diskreetti tapahtumasimulointi, jatkuva simulointi sekä agenttisimulointi. Diskreetti tapahtumasimulointi seuraa järjestelmän tilamuutoksia erillisinä tapahtumina; jatkuva simulointi mallintaa dynamiikkaa jatkuvalla aikaskaalalla; agenttisimulointi korostaa yksittäisten toimijoiden käyttäytymistä. Monte Carlo -menetelmät soveltuvat epävarmuuden ja riskien analysointiin. Lisäksi järjestelmädynamiikka ja tietokonesimulointi kattavat laajoja, vuorovaikutteisia malleja.

Simulointiprosessi alkaa tavoitteiden määrittelystä ja vaatimuksista, mallin rakentamisesta, tarvittavien datojen keräämisestä sekä mallin kalibroinnista ja validoinnista. Sen jälkeen suoritetaan kokeiluja, herkkyysanalyysiä ja tulosten tulkintaa. Hyvin validoidut mallit mahdollistavat ennusteet sekä erilaisten strategioiden vertailun ilman todellisia kokeiluja.

Simulointeja käytetään muun muassa insinööri- ja tuotantoprosessien suunnittelussa, liikenteen ja tukkuvarastojen hallinnassa sekä ilmastotutkimuksessa, kaupunkisuunnittelussa ja koulutuksessa (esim. simulaattorit). Digital twin -konseptissa simulointi on osa reaaliaikaista järjestelmän heijastusta.

Simuloinnit ovat mallinnuksen rajoja ja epävarmuutta sisältäviä kuvia todellisuudesta. Mallin oikeellisuus riippuu mallinrakentajien oletuksista ja datan laadusta. Liiallinen yksinkertaistaminen, puutteelliset tiedot tai liian suuret laskennalliset vaatimukset voivat johtaa harhaanjohtaviin johtopäätöksiin.