Simulointitekniikoita

Simulointitekniikat ovat menetelmiä, joilla todellisia ilmiöitä ja prosesseja jäljitellään mallien avulla. Tavoitteena on ymmärtää järjestelmän käyttäytymistä, suorituskykyä ja vaikutuksia sekä testata erilaisia skenaarioita ilman todellisia kokeita. Malli on yksinkertaistettu kuva todellisuudesta, ja sen parametrit perustuvat dataan sekä asiantuntijatietoon.

Simuloinnin tyypit jakautuvat sekä aikamääritelmän että vuorovaikutuksen perusteella. Discrete-event -simulointi DES keskittyy tapahtumien erillisiin ilmestymisiin ja tilanmuutoksiin ajassa. System dynamics SD kuvaa suuria, jatkuvia prosesseja differentiaali- tai erotuslaskennan keinoin. Agent-based modeling ABM mallintaa järjestelmän käyttäytymistä alimmat yksikköjen eli agenttien vuorovaikutusten kautta. Monte Carlo -menetelmät käyttävät todennäköisyyksiä epävarmuuden ja riskin arviointiin. Lisäksi jatkuva ja letkuttainen simulointi voivat täydentää DES- ja SD-lähestymistapoja.

Mallin elinkaareen kuuluu ongelman määrittely, konseptuaalinen mallin suunnittelu, datan keruu ja kalibrointi, verifiointi ja validointi sekä kokeilut ja tulosten analyysi. Hyvin kalibroitu malli mahdollistaa erilaisten skenaarioiden vertailun, herkkyysanalyysin sekä päätöksenteon tukemisen. Mallintamisen rajoitteisiin kuuluu riippuvuus datasta, oletusten vaikutus tuloksiin sekä laskennallinen kustannus.

Sovelluskohteita ovat esimerkiksi tuotanto, logistiikka ja toimitusketjut, liikenne ja kaupunkisuunnittelu, terveydenhuolto, rahoitus sekä ympäristö- ja energiasektorit. Työkaluina käytetään kaupallisia ohjelmistoja kuten AnyLogic, Arena ja Simul8 sekä ohjelmointiympäristöjä kuten MATLAB/Simulink, Pythonin SimPy ja NetLogo.