und Komponenten-Technologien in der Modellierung ... - CES - KIT

Kapitel 2
Grundlagen
In diesem Kapitel werden die für die vorliegende Arbeit relevanten Grundlagen eingeführt. In
Abschnitt 2.1 wird zunächst auf den Prozess der Modellbildung eingegangen. Im Anschluss
daran wird in Abschnitt 2.2 ein Überblick über die grundlegenden Methoden der computergestützten
Simulation gegeben. Abschnitt 2.3 befasst sich mit dem innerhalb der Modellierung
und Simulation zunehmend an Bedeutung gewinnenden Bereich der Optimierung modellbasierter
Zielfunktionen. Die hier vorgestellten Optimierungsmethoden sind Ausgangspunkt für
die Entwicklung der in Kapitel 5 beschriebenen Optimierungskomponente. In den beiden letzten
Abschnitten werden die zurzeit im Bereich der Modellierung und Simulation am häufigsten
eingesetzten Web- und Komponenten-Technologien in ihren Grundzügen vorgestellt. Auf die
vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologien innerhalb der Modellierung und
Simulation wird ausführlich in den nachfolgenden Kapiteln eingegangen.
2.1 Modellbildung
Eine naheliegende Möglichkeit, um zuverlässige Aussagen über das Verhalten eines Systems
zu bekommen, besteht darin, das System selbst unter verschiedenen Bedingungen zu beobachten.
Oft sind Experimente am realen System jedoch unangebracht, unzulässig oder sogar unmöglich.
In diesen Fällen bietet es sich an, anstelle des Realsystems mit einem Modell zu arbeiten.
Bei einem Modell handelt es sich selbst wieder um ein System, das jedoch eine vereinfachte
generalisierte Abbildung des Ursprungssystems darstellt. Der Vorgang, bei dem Systeme
auf Modelle abgebildet werden, wird Modellbildung genannt. Dabei ist darauf zu achten,
dass das Modell all die Systemeigenschaften aufweist, die zum Erreichen der Untersuchungsziele
wesentlich sind. Je nach Zielsetzung der Modellstudie und der subjektiven Sichtweise des
Modellierers können zu einem gegebenen System mehrere unterschiedliche Modelle erstellt
werden. Eine Modellstudie umfasst üblicherweise die in Abb. 2.1.1 dargestellten Etappen oder
Arbeitsschritte. Die Arbeitsschritte einer Modellstudie laufen nicht immer streng sequentiell
ab. Häufig kommt es vor, dass mehrere Arbeitszyklen (Iterationen) erforderlich sind. Weitere
Informationen zur Modellbildung finden sich in [Lehm77], [Schm85], [Page91], [Boss92],
[Fish95] und [Fish01].