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Modellierung und Simulation

Probieren geht über Studieren? Manchmal, aber nicht immer! Wenn man wissen möchte, wie sich ein neuer Fahrplan auf die Verspätungen im Nahverkehrsnetz auswirkt, kann man nicht für einen Tag oder eine Woche sämtliche Bahnen umstellen. Das Verhalten eines KKWs mit gestörtem Kühlkreislauf möchte man voraus sagen können, ohne dafür die Sicherheitssysteme sabotieren zu müssen. Eine günstige Verteilung von Notausgängen muss man kennen, bevor man das betreffende Gebäude errichtet.

Allgemein also: Wenn ein reales System zu komplex ist um es vollständig beschreiben zu können, Experimente zu teuer oder zu gefährlich sind oder das System noch nicht realisiert wurde, behilft man sich mit dem Erstellen eines Modells und der Simulation seines Verhaltens. Dabei muss das Modell die für die betrachtete Fragestellung wesentlichen Aspekte des Systems abbilden.

Inhalt der Vorlesung

In der Vorlesung beschäftigen wir uns mit den Grundlagen und Verfahren der diskreten Simulation. Diese Verfahren wendet man typischerweise an um das Verhalten von Systemen in der Größenordnung oberhalb der Materialwissenschaften und unterhalb der Astronomie vorherzusagen. In diesen Bereich fallen z.B. das Verhalten von Menschengruppen und die Eigenschaften technischer Systeme.

Nach der Besprechung von Grundlagen wie den Methoden der Randomisierung und der Behandlung des Faktors Zeit beschäftigen wir uns dabei mit der Analyse von Realsystemen und deren Modellierung. Als Schwerpunkt behandeln wir dann einzelne Simulationsparadigmen (ereignis-, prozess-, automaten- und agentenbasierte Simulation) und deren Anwendung. Darauf folgt eine Einführung in verschiedene Verfahren der Verifikation und Validierung und in das Vorgehen bei der experimentellen Anwendung von Simulationssystemen. Zum Schluss beschäftigen wir uns mit einzelnen Problemfeldern der parallelen Simulation und besprechen einige größere Fallstudien.

Ziel der Vorlesung ist also, neben den eher theoretischen Grundlagen die praktischen Techniken und Verfahren der Modellierung und Simulation zu vermitteln.

Umfang

Die Veranstaltung hat einen Umfang von 4 SWS + 2 SWS für die Übung. Das entspricht 9 Leistungspunkten gemäß der DPO Wirtschaftsinformatik, die wir für die zur Zeit aktuelle halten.

Übungen

Die Übungen zur Vorlesung werden betreut von Oliver Ullrich.