TU Braunschweig

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Voit, F.:
Methodik zur ereignisdiskreten Modellierung und effizienten Simulation komplexer Systeme.
Dissertation, Technische Universität Braunschweig, Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik, VDI Verlag Düsseldorf, 1999.

Kurzfassung:

Eine weit verbreitete Annahme bzgl. des Einsatzes der Simulationstechnik ist, dass mit der Auswahl eines genügend leistungsfähigen Modellierungs- und Simulationswerkzeuges, gesundem Menschenverstand und einem gewissen Maß praktischer Erfahrung alle Voraussetzungen für die erfolgreiche Durchführung simulativer Experimente erfüllt seien. Diese Vorstellung widerspricht natürlich jeglichem ingenieurwissenschaftlichen Selbstverständnis, ist aber bei genauerer Betrachtung durchaus nachvollziehbar. Die tägliche Arbeit ohne Werkzeugunterstützung ist wegen der Komplexität der (Simulations-) Aufgaben undenkbar, so dass der Praktiker darauf angewiesen ist, sich für ein verfügbares Werkzeug zu entscheiden, dessen Modellierungsmöglichkeiten als Beschreibungsmittel zu akzeptieren und seine Arbeits- und Vorgehensweise danach auszurichten.

In der vorliegenden Arbeit wird der umgekehrte Weg beschritten. Es werden Methoden entwickelt, daraufhin geeignete Beschreibungsmittel ausgesucht und anschließend Werkzeugeigenschaften definiert, die im Einklang mit Methode und Beschreibungsmittel stehen. Die Gesamtheit dieser Vorgehensweise definiert die hier vorgestellte Methodik.

Die Motivation der Methodik liegt in der automatisierten Entscheidungsvorbereitung eines Dispositionssystems, welches zur Lösung im Betriebsablauf entstandener Konfliktfalle und zur Vermeidung vorhersehbarer Konfliktsituationen eingesetzt werden soll. Die Erarbeitung von Maßnahmenvorschlägen als Entscheidungsalternativen, die Simulation deren mutmaßlicher Auswirkungen und die Bewertung und Verfeinerung der Vorschläge werden dabei von einem wissensbasierten System als iterativer Prozess vorgenommen. Zur Vorhersage des Betriebsgeschehens kommt eine effiziente, zeitraffende Prozesssimulation zum Einsatz, die auf dem Modell des zu disponierenden, komplexen Systems basiert.

Vorrangiges Ziel dieser Arbeit ist die Vereinigung methodischen Vorgehens bei der ereignisdiskreten Modellierung einerseits und effizienter Simulationsmechanismen für den Online-Einsatz in automatisierungstechnischen Anwendungen andererseits. Auch wenn es bequem gewesen wäre, sich von den derzeit einfach zu realisierenden, technischen Möglichkeiten verleiten zu lassen, sollte hier eine Entwicklungsmethodik mit den Schwerpunkten Konsistenz, Eindeutigkeit und Vollständigkeit unter Einbeziehung der Anwenderbedürfnisse entstehen.

Für die moderne Informationstechnik und Datenverarbeitung ist die Lösung komplexer Entwicklungsaufgaben zu einer immer wiederkehrenden Herausforderung, aber auch zu einer unabdingbaren Notwendigkeit geworden, ohne deren perfekte Beherrschung das Bestehen am Markt unmöglich ist. In der Vergangenheit wurde häufig von der so genannten Softwarekrise und den Wegen zu ihrer Überwindung berichtet. So sind in der Tat auf dem Gebiet der Softwareentwicklung durch das systematische Anwenden geeigneter Entwicklungsmethodiken beachtliche Erfolge erzielt worden, die die gestellten Aufgaben nicht nur vorbildlich lösbar, sondern auch effizient ausführbar machten. Damit liegt die Grundidee der vorliegenden Arbeit nahe, nämlich aus dem Software Engineering taugliche Konzepte und Methoden für die Entwicklung komplexer Systeme aufzugreifen und in die Modellierungs- und Simulationstechnik einzubringen.

Nach dem Beleuchten der notwendigen Aspekte des Software Engineering in Kapitel 2 folgt in den Ausführungen des Kapitels 3 die Darstellung der Anforderungen und derzeitigen Techniken zur simulativen Untersuchung komplexer Systeme. Es schließt sich die Beschreibung

der empfohlenen Methodik an, die sich aus dem Dreiklang von Beschreibungsmitteln (Kapitel 4), Methoden (Kapitel 5) und Werkzeugen (Kapitel 6) zusammensetzt. Als realisierte Pilotanwendung und praktisches Beispiel der Methodik stellt Kapitel 7 die Simulationskomponente eines Dispositionssystems für die Magnetschnellbahn Transrapid vor.


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