Universität Bonn

Institut für Informatik IV

Betriebssysteme und Stochastische Modellierung



Programmierpraktikum Simulation

Wintersemester 2002

Prof. Dr. Christoph Strelen
Dipl.-Inform. Werner Sandmann


Beschreibung

Simulation ist ein wichtiges Instrument zur Analyse komplexer Systeme und Abläufe und wird in immer stärkerem Maße in vielen Bereichen genutzt. Anwendungsfelder sind z.B. Logistik, Verkehr, Lagerhaltung, Fabrikation, Geschäftsprozesse, ökonomische Prozesse, Finanzsysteme, Organisationsformen von Wirtschaftsbetrieben und Verwaltungen, Rechnermodelle, Kommunikationssysteme, Protokolle...
Ein Simulationsmodell ist ein experimentelles Modell, in dem sich die relevanten zu untersuchenden Größen wie in dem entsprechenden realen System verhalten. Dabei wird eine Umgebung erzeugt, in der Informationen über mögliche Aktionen durch Experimente beobachtet werden können, z.B. Windkanäle, Flugsimulatoren, Simulationen zur Wettervorhersage oder Crashtests für Autos. Spezieller sind Computersimulationen Experimente mit dem Computer auf einem rechnergeeigneten Modell, aus denen man Rückschlüsse auf das zu untersuchende System erhält, die auf den experimentellen Beobachtungen basieren.
Die einzelnen Schritte einer Computersimulation umfassen Benennung der interessierenden Größen (Leistungsmaße), Entwurf eines Modells des Systems und Entwurf eines Simulationsmodells im Computer (programmiersprachliche Umsetzung), Verifikation und Validierung, Entwurf und Durchführung von Experimenten (Simulationsläufen), Auswertung der Ausgabedaten. Eine Simulationsstudie erfordert also im allgemeinen einen hohen Aufwand. Zudem ist es häufig wünschenswert die simulierten Vorgänge anschaulich (graphisch, animiert) darzustellen.
Das Praktikum behandelt das Tool Arena, ein kommerzielles Simulationspaket für Windows, das in einer akademischen Version frei verfügbar ist. Arena hat eine graphische Benutzeroberfläche, die den Modellbau per Drag and Drop ermöglicht, bietet animierte Darstellung von Simulationen, statistische Analyse von Eingangs- und Ausgabedaten, Modellverifikation und zudem die Möglichkeit auch "von Hand" Modellveränderungen vorzunehmen. Im Praktikum sollen mit Arena Simulationen komplexer Systeme aus den o.g. Bereichen durchgeführt werden.

Modus:

  • Einarbeitung in der vorlesungsfreien Zeit: grober überblick über Computersimulation, "Anfreunden" mit Arena, Einzelbearbeitung von kleinen Aufgaben;
  • im Semester: Bearbeitung von größeren Projekten in Gruppen von 3--4 Personen; keine verbindlichen Treffen aller Praktikumsteilnehmer, stattdessen "Beratungsstunden".
  • Die erfolgreiche Einarbeitung wird vor Semesterbeginn durch Einzelvorführung nach individueller Terminabsprache überprüft. Im Semester müssen die einzelnen Gruppen regelmäßig über den Stand der Arbeit berichten.
  • Am Ende des Semesters werden die Ergebnisse der Gruppenprojekte in einer Blockveranstaltung präsentiert.

Vorbesprechung: Donnerstag, 18. Juli 2002, 13.30 Uhr, Raum N 105.
Die Teilnahme an der Vorbesprechung ist notwendige Voraussetzung für die Teilnahme am Praktikum!

Teilnehmerzahl: maximal 12

Aufgaben: Einarbeitungsaufgaben

Literatur:

Einführung in Arena 5.0 (Pdf, ca. 1MB)

W.D. Kelton, R.P. Sadowsky, P.A. Sadowsky: Simulation with Arena, 3rd ed., McGraw Hill, 2000.


Universität Bonn / Informatik / Abteilung IV

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