Simulation – nicht nur zum Steuern und Regeln

Es gibt Bereiche im Systems Engineering, in dem Simulation eingesetzt wird, insbesondere bei eingebetteten Systemen. Aber ein Großteil der Systems Engineers hat in der Regel wenig mit Simulation am Hut. Das ist ein Jammer, da es hier viel Potential gibt. Es muss aber zunächst geklärt werden, was Simulation überhaupt ist.

Eine Simulation ist eine Vorgehensweise zur Analyse von Systemen. Um simulieren zu können, brauchen wir ein Modell – wobei wir schon wieder bei einem meiner Lieblingsthemen wären.

Simulationen kennen wir aus dem täglichen Leben, zum Beispiel einem Flugsimulator, mit dem die Piloten lernen oder Wettersimulationen, die für die Vorhersage verwendet werden.

Bei einer Simulation werden Experimente mit einem Modell durchgeführt. Es geht oft darum, das dynamische Verhalten des Modells zu untersuchen, um Rückschlüsse für das zu entwickelnde System zu gewinnen. Wegen des dynamischen Verhaltens werden Simulationen manchmal auch als „Animation eines Modells“ bezeichnet.

Verwandte Konstrukte

Es gibt ähnliche Ansätze, die mit einer Simulation verwandt sind. Gerade letzte Woche berichtete ich von einer Keynote zum Thema Minimal Viable Product (MVP). Ein MVP ist keine Simulation, hat aber ein ähnliches Ziel, nämlich die Machbarkeit zu testen.

Ein Prototyp hingegen kann für eine Simulation benutzt werden, muss es aber nicht.

Ein Modell ist – wie eben schon gesagt – eine Voraussetzung für eine Modellierung. Allerdings ist die Simulation nur eine von vielen Einsatzmöglichkeiten für ein Modell.

Matlab und Simulink

Beim Begriff Simulation denken viele Experten an Matlab und Simulink: Mit Matlab werden die Modelle erstellt, mit Simulink animiert. Die Werkzeuge können in vielen Bereichen eingesetzt werden, haben sich jedoch insbesondere in der Steuer- und Regeltechnik durchgesetzt.

Ein wichtiger Grund für den Erfolg könnte sein, dass nach erfolgreicher Simulation auch lauffähiger Code vom Modell generiert werden kann.

Andere Bereiche der Simulation

Auch im physikalischen wird schon lange und erfolgreich simuliert, zum Beispiel in der Strömungsmechanik und Festigkeit mit der Finite-Elemente-Methodik (FME). Es gibt viele Bereiche wie diese, wo Simulation punktuell eingesetzt wird.

In großen Konzernen wird dann auch versucht, ganzheitlich zu Simulieren. Insbesondere die Luftfahrtindustrie ist hier führend.

Ganzheitliche Simulation noch nicht weit verbreitet

Das Potential ist enorm, aber zur Zeit ist der Aufwand für eine ganzheitliche Simulation noch enorm hoch. Dennoch – oder gerade deswegen – möchte ich hier mit einem 5-Minuten-Video von Willert schließen, dass in beeindruckender Weise zeigt, wie ganzheitliche Modellierung, einschließlich Simulation, aussehen kann (Simulation ab 3:12 im Video).

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