1.1 Giriş

Simülasyon, gerçek bir sistemin modelini tasarlama süreci ve sistemin davranışını anlamak veya değişik stratejileri değerlendirmek amacı ile geliştirilen bir model üzerinde denemeler yapmaktır. Bir başka tanıma göre simülasyon, gerçek bir prosesin veya sistemin zamana bağlı olarak modelini tanımlayan matematiksel bir modeldir.

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 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 başlar. Simülasyon genellikle mevcut olmayan veya pahalı ve zor gerçekleştirilebilecek sistemlerin denenmesine imkan sağlar.

Simülasyon için geliştirilmiş başlıca diller şunlardır: GPSS, SIMCRIPPT, GASP, SIMAN, SIMULA, CSL, Q-gert. Bu dillerin zamanla gelişmiş versiyonları çıkarılmıştır. Simülasyonda FORTRAN, PASCAL, C, C++ gibi genel amaçlı diller de kullanılabilmektedir. Ayrıca, genel amaçlı programlama dillerinin de simülasyon amaçlı geliştirilmiş versiyonları vardır.

Bunların yanında imalat sistemlerinin modellenmesinde kullanılan Taylor II, ProModel, Arena, SIMFACTORY, AutoMOD, Awesim, Simul8, WITNESS gibi paket programlar vardır.

Modelleme ve Simülasyon (i) tasarlanacak sistem henüz elde olmadığı, (ii) gerçek test ve ölçülerin tehlikeli ve/veya pahalı olduğu (iii) gerçek test ve denemelerin yapılamadığı durumlarda vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir.

Simülasyonun Avantajları Ve Dezavantajları

Simülasyon çalışması problem çözmede son derece güçlü bir yardımcı olup, yaygın kullanılışının çeşitli nedenleri vardır:

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

2. Simülasyon, yeni politikalar, parametreler veya çalışma koşullarının denenmesine imkan sağlayarak sistem performansının bu yeni koşullar için tahminini sağlar.

3. Alternatif dizaynların birbiri ile karşılaştırılmasını mümkün kılar.

4. Gerçek sistemin rahatsız edilmeden, bozulmadan, tehlikeye atılmadan denenmesi sağlanır.

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.

1.3 Simülasyonun Uygulama Alanları

Simülasyon çok çeşitli alanlarda uygulama alanına sahiptir:

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 ya da kalkandaki yüksüz parçacıkların akış simülasyonu,

5.Ekonomik politika kararlarının etkilerini tahmin etmek için ekonomi simülasyonu,

6.Savunma ve saldırı silah sistemlerini değerlendirmek için büyük çaplı askeri savaşların simülasyonu,

7.En ideal baraj, elektrik santrali ve sulama işlerinin şeklini belirlemek için ırmak havza operasyonlarının simülasyonu.

1.4 Sistem ve Sistemin Çevresi

Bir sistemi modellemek için, sistem kavramını ve sistem sınırını anlamak gerekir. Sistem, bir amaca ulaşmak için, aralarında düzenli ilişki olan veya birbirlerini etkileyen elemanlar grubu olarak tanımlanabilir. Sisteme bir örnek olarak, otomobil üretimi yapan bir üretim sistemini gösterebiliriz. Makineler, parçalar ve işçiler bir montaj boyunca beraber çalışarak yüksek kaliteli araçlar üretirler.

Sistem, çevresinde oluşan değişikliklerden etkilenebilir. Sistemlerin modellenmesinde, sistemin sınırı ve çevresi hakkında karar vermek gerekir. Bu karar, çalışmanın amacına bağlı olabilir.

1.5 Modelleme

Sistemin elemanları arasındaki ilişkileri anlamak veya yeni bir politika altında sistemin nasıl davranacağını tahmin etmek için bir sistemi incelemek gereklidir. Bir sistemi incelemek için sistemin kendisi ile deney yapmak mümkündür. Ancak, mevcut sistem ile deney yapmak pratik bir yöntem değildir. Örnek olarak, enflasyon altında çalışanların etkilerini belirlemek için işsiz kişilerin oranını iki katına çıkarmak mümkün değildir. Sonuç olarak, sistemlerin incelenmesi sistemin bir modeli ile yapılmaktadır.

Model, sistemi incelemek üzere sistemin örneği olarak tanımlanır. Birçok çalışma için bir sistemin tüm detaylarını gözönüne almak gereksizdir; bu durumda sistemin basit bir şekli olan model kullanılmaktadır. Değişik araştırmalar için aynı sistemin farklı modelleri de kurulabilir.

Bir model fikrinde birbiriyle bağlantılı üç kavram vardır:

• Bir model gerçek bir sistem ile benzeşmelidir,

• Bir model gerçek bir sistemin basitleştirilmiş bir teşkili olmalıdır ,

• Bir model gerçek bir sistemin ideal bir hali olmalıdır.

Eğer bir sistem mevcutsa bir bilgi modeli gözlem safhası esnasında elde edilmiş olan bilgilerin tümünü içermektedir. Eğer bir sistem mevcut değilse o zaman bir bilgi modeli, topoloji ve tasarımcıların işlem spesifikasyonlarını kapsar. Faaliyet modeli ise, bilgi modelinin bir matematiksel formülasyona veya bir programlama diline dönüştürülmesidir.

1.6 Modelleme ve Simülasyon Aşamaları