Bewertung von Simulationssoftware in Stichworten

Eignung von Programmen für die Simulation

Wenn man die Eignung einer bestimmten Software für die Simulation beurteilen will, sind zumindest die folgenden Gesichtspunkten zu berücksichtigen:

ANWENDUNGSBEREICH

Gegenstand und Art der Simulation
- Fachgebiet: Biologie, Ökologie, Physik, Technik, Ökonomie, Soziologie
- Art des Modells: mikroskopisch/makroskopisch, deterministisch/stochastisch, kontinuierlich/diskret
- Umfang der Modelle
Verfügbarkeit von Software und Hardware

PROGRAMMIERTECHNIK

Einarbeitungs- und Programmieraufwand
Lesbarkeit und Verständlichkeit der Modelle
Speichereffizienz: Speicherbedarf der Modelle
Verlässlichkeit der Ergebnisse
- Validation und Verifikation des Modells
- Rechengenauigkeit, Kontrollmöglichkeiten

DURCHFÜHRUNG DER EXPERIMENTE

Rechenaufwand: Zeitbedarf für Experimente
Modularität: Erweiter- und Änderbarkeit der Modelle
Flexibilität hinsichtlich Strukturänderungen und Parametervariationen

DOKUMENTATION

Komfort bei der Ergebnisdarstellung und -protokollierung

Eine Bewertung der Tabellenkalkulation ist im Hypertext Umweltsimulation mit Tabellenkalkulation zu finden.

Software für die Simulation

Einfache deterministische Simulationen von Systemen geringer Ordnung lassen sich mit Tabellenkalkulationsprogrammen wie Excel, Quattro Pro und Works direkt programmieren. Wie das geht, zeigt der Kurs Umweltsimulation mit Tabellenkalkulation. Anspruchsvollere Probleme kann man in einer höheren Programmiersprache wie FORTRAN, Simula, Pascal, Smalltalk, C, C++ oder Java lösen. Jedenfalls sind bei solchen direkten Modellierungen Kenntnisse der Systemgleichungen und der numerischen Verfahren nötig.

Komplexe Aufgaben verlangen nach Simulationsprogrammen, deren Ein- und Ausgabe besser auf das jeweilige Anwendungsgebiet abgestimmt sind und die den Anwender weitgehend von theoretischen und numerischen Details entlasten. Solche gibt es für viele Anwendungsbereiche:

Elektrische Netzwerke und Schaltungen: SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), SCEPTRE
Systeme mit Blockstruktur (Ökosysteme, Regelungstechnik u.v.a.): SIMULINK, DORA
Ereignisorientierte Systeme, Wartesysteme: GPSS (General Purpose Simulation System)
Systemmodelle in (Differential-)Gleichungsform: MATLAB, CSMP (Continuous System Modeling Program), Mathematica
Robotik: ROBCAD
Feldberechnung (Wärme, Festigkeit, Elektro- und Magnetostatik), Finite Elemente Methode: ANSYS
Fertigungs- und Produktionstechnik
Verfahrenstechnik
Umwelttechnik
Gebäudetechnik
Medizin und Biologie
Verkehrsflüsse (Straßenverkehr, Nachrichtennetze)
Fahrzeugtechnik

Höhere Programmiersprachen und Simulationsprogramme dienen der Erstellung von Simulationsmodellen. Simulatoren sind Simulationsmodelle, die an die Stelle des modellierten Systems treten und in Echtzeit mit dem Bediener und der Umwelt interagieren. Sie sollen dem Bediener einen möglichst realitätsnahen Eindruck vermitteln. Solche Simulatoren werden in der Ausbildung, dem Computer Based Training (CBT), eingesetzt:

Flugsimulator
ICE-Simulator
Kraftwerkssimulator
Netzwerksimulatoren und Simulatoren für Kommunikationsprotokolle
Umweltsimulatoren als Lernhilfen in der Schule

Ein Sonderfall der Erstellung von Simulationsmodellen ist die Symbolmanipulation oder Computeralgebra. Siehe dazu die Beiträge "Computeralgebra - symbolisches und exaktes Rechnen" von J. Grabmeier und "Computeralgebra im industriellen Einsatz" von S. Braun und H. Häuser in Spektrum der Wissenschaft (März 1996), S. 88-95. Programme dafür sind REDUCE, MACSYMA, MAPLE, DERIVE, MATHEMATICA und AXIOM. Speziell für die Regelungstechnik wurde SYMSIM entwickelt.

Hinweise zu Softwarequellen sind in der Lehrveranstaltungsbeschreibung des Faches Simulation zu finden