Simülasyon ve Modelleme

Simülasyonun Tanımı

Simülasyon, gerçek bir sistemin modelini tasarlama süreci ve sistemin davranışını anlamak veya  değişik  stratejileri  değerlendirmek  amacı   ile,   geliştirilen  bu  model  üzerinde denemeler yapmaktır. (Halaç, 1982)

Bir başka tanıma göre simülasyon, gerçek bir prosesin veya sistemin zamana bağlı olarak modelini tanımlayan matematiksel bir modeldir. Simülasyon ister elle, isterse bilgisayar ile yapılsın, bir sistemin yapay kayıtlarının oluşturulması ve gerçek sistemin işletim karakteristikleriyle ilgili sonuçlarının elde edilmesinde bu yapay kayıdın incelenmesini kapsamaktadır. (Banks ve Carson, 1984)

Simülasyon, teorik ya da gerçek fiziksel bir sisteme ait neden-sonuç ilişkilerinin bir bilgisayar modeline yansıtılmasıyla, değişik koşullar altında gerçek sisteme ait davranışların bilgisayar modelinde izlenmesini sağlayan bir modelleme tekniğidir. Simülasyon, gerçek hayattaki olayların bilgisayar ortamına aktarılması işlemidir. Sanal ortamlar sağlayan yazılımlardır. Bir sistemin simülasyonu, bu sistemi temsil edebilecek bir model oluşturma  işlemidir.

Simülasyonlar, genel tasarım formları içinde metin, test, canlandırma, seslendirme, alıştırma-uygulama gibi pek çok tasarım seçeneğinin uygulanmasına olanak tanırlar. Yaparak, yaşayarak öğrenmeyi sağlarlar…

Eğitimsel simülasyon, bir olay veya aktivitenin etkileşim sonucu öğrenilmesini sağlayan modellemedir.

Simülasyon; önerilen veya gerçek dinamik bir sistemin modellenmesi ve zaman içindeki davranışın gözlenmesi işle­midir. Bir simülasyon çalışması, herhangi bir sistemin davranışının incelenmesi ve farklı parametrelerin çalışma durumuna etkilerinin araştırılması amacı ile yapılır. Simü­lasyon çalışmalarında uygulanan iki adım; model tasarımı ve deneylerdir. Model tasarımı sistemin tüm önemli durumlarını temsil eden bir modelin kurulmasıdır. Geçerli bir model kurulduktan sonra deneyler kısmı baslar. Simülasyon genellikle mevcut olmayan veya pahalı ve zor gerçekleştirilebi­lecek sistemlerin denenmesine imkan sağlar.

Simülasyonun Genel Özellikleri

Stok kontrol ve kaynak sistemleri modellemesi gibi simülasyon tekniği bakımından kesikli konum simülasyonu kapsamında incelenen modelleme çalışmalarının bilgisayarda programlanmasında dikkati çeken temel özellikler Law ve Kelton (1991) tarafından belirtilmiştir;

·      0 ile 1 arasında uniform U(0,1) dağılışından şans sayısı türetimi,

·      Bilinen bir olasılık dağılışından şans değerlerinin türetimi,

·      Simülasyon saatinin çalıştırılması,

·      Uygun simülasyon bloklarına geçişte kontrol sisteminin kurulması,

·      Simülasyon listesine kayıt ekleme, kayıt çıkarma olanakları,

·      Uygun veri analiz yöntemlerinin kullanımı,

·      Sonuçların yazdırılması,

·      Hataların izlenmesi,

Bunlar ve kısmen ileride belirtilecek özellikler simülasyonda özel amaçlı simülasyon dillerinin kullanımını zorlamaktadır. Bu diller daha sonra simülasyon tekniklerinin kullanım alanının genişlemesine yol açmıştır. Ancak buna rağmen özel amaçlı simülasyon dilleri ile genel amaçlı programlama dillerinin arasında simülasyon senaryolarının bilgisayarda programlanması açısından uzun zamandan beri avantaj ve dezavantaj tartışmaları süregelmektedir.

Simülasyonun Kullanım Amaçları

Özel amaçlı simülasyon dilleri, düşük operasyon maliyetleri için yüksek hesaplama kabiliyetleri ve simülasyon metodolojisindeki gelişmeler, simülasyonu yöneylem araştırmasında ve sistem analizinde en çok kullanılan ve kabul edilen bir metot yapmıştır. Simülasyonun hangi şartlar altında kullanılması gerektiği birçok yazar tarafından incelenmiştir. Bunları genel olarak sınıflandırırsak, simülasyon aşağıdaki amaçlar için kullanılabilir (Bank ve Carson, 1984):

1. Simülasyon, karmaşık bir sistemin iç yapısını veya karmaşık bir sistemdeki alt sistemi incelemek için kullanılabilir,
2. Bilgi, organizasyon el ve çevresel değişiklikler simüle edilebilir ve modelin davranışı üzerinde bu değişikliklerin etkileri incelenebilir,
3. Bir   simülasyon   modelinin  tasarımından   elde   edilen   bilgiler,   incelenen   sistemin geliştirilmesine büyük ölçüde katkıda bulunmaktadır,
4. Simülasyon girdilerini değiştirerek ve sonuçları inceleyerek, hangi değişkenlerin daha önemli olduğu ve değişkenlerin birbirlerini nasıl etkiledikleri hakkında bilgi edinilir,
5. Simülasyon, analitik çözüm metodolojisini destekleyen bir bilgi verici araç olarak kullanılabilir,
6. Simülasyon, uygulamadan önce yeni tasarımlar ve politikalar deneyerek durumun ne olacağını görmek için kullanılabilir,
7. Simülasyon, analitik sonuçları test etmek için kullanılabilir.

Simülasyonun Avantajları Ve Dezavantajları

Simülasyon çalışması problem çözmede son derece güçlü bir yardımcı olup, yaygın kullanışının çeşitli nedenleri vardır. Bunlar şu baslıklar altında  derlenebilir:

• Karmaşık  yapıdaki gerçek  sistemleri  analitik olarak inceleyerek matematiksel modellerin kurulmasındaki güçlükler.

• Simülasyon; yeni politikalar, parametreler veya çalışma koşullarının denemesine imkan sağlayarak sistem performansının bu yeni koşullar için tahmini sağlar.
• Alternatif dizaynların birbiri ile karşılaştırılmasını mümkün kılar.
• Gerçek sistemin rahatsız edilmeden, bozulmadan, tehlikeye atılmadan denenmesi sağlanır.
• İncelenen sistemin farklı zaman akışlarında ele alınması  mümkündür. Örneğin, sıkıştırılmış  bir zamanda çalışma hızlandırılarak sistem hakkında genel bilgi elde edinilebileceği gibi, geniş bir zaman aralığında sistem hakkında ayrıntılı bilgi edinme mümkün  olabilir.

Bu avantajlara  rağmen,  simülasyon  çalışmalarının bazı dezavantajlarının da belirlenmesi gerekir.

1. Simülasyon modelleri pahalı ve geliştirilmesi zor modellerdir.
2. Simülasyon modellerinin stokastik yapısı,  gerçek sistemle ilgili ancak tahminlerde bulunmayı sağlar
3. Simülasyon modelleri probleme en iyi çözümü bul­mak yerine alternatif çözümleri karşılaştırır.
4. Simülasyon sonuçlarının incelenen sistemi  doğru yansıtması  için modelin geçerliliği çok önemlidir.
5. Simülasyonda bilgisayara olan bağımlılık,  çalış­manın uzun sürmesine pahalı olmasına neden olur.

 

Simülasyonun Uygulama Alanları

Simülasyon, çok çeşitli alanlarda uygulama alanına sahiptir. Hillier ve Lieberman (1980), bu tekniğin geniş uygulama alanlarını belirtmek için aşağıdaki örnekleri vermişlerdir:

1. İşletme   politikaları   ve   uygulamalarındaki   (bakım   kapasitesi,   tesislerin,   yedek uçakların vb.) değişiklikleri test etmek için bir havayolu şirketi tarafından büyük bir havaalanındaki operasyonların simülasyonu,
2. En iyi trafik akışını belirlemek için, trafik ışıklarının simülasyonu,
3. Optimal tamir personeli sayısını belirlemek için bakım operasyonu simülasyonu,
4. Bir radyasyon kalkanına yansıyan radyasyonun yoğunluğunu belirlemek için, bakım operasyonu simülasyonu,
5. Bir radyasyon kalkanına yansıyan “radyasyonun yoğunluğunu belirlemek için, kalkandaki yüksüz parçacıkların akış simülasyonu,
6. Uygulama, kapasite ve tesislerin şekillerindeki değişiklikleri değerlendirmek için,
   çelik üretim operasyonunun simülasyonu,
7. Ekonomik politika kararlarının etkilerini tahmin”etmek için ekonomi simülasyonu
8. Savunma” ve saldırı silah sistemlerini değerlendirmek için büyük çaplı askeri savaşların simülasyonu, ;
9. Büyük çaplı dağıtım ve envanter kontrol sistemlerinin tasarımını geliştirmek için bu sistemlerin simülasyonu,
10. Firmanın politikaları ve operasyonlarındaki değişiklikleri değerlendirmek için tüm firmanın genel operasyonlarının simülasyonu,
11. En ekonomik düzeyde, tatmin edici servis sağlamak için, gerekli parça kapasitesini belirlemek maksadıyla bîr telefon iletişim sisteminin simülasyonu,
12. En ideal baraj, elektrik santralı ve sulama işlerinin şeklini belirlemek için, ırmak havza operasyonlarının simülasyonu.