Simulační modely a programové vybavení 5.přednáška

Vývoj simulačních programů  Původně pouze strojový kód –Příliš dlouhé, náročné na programátora, obtížné hledání chyb  Assembler – o něco vyšší úroveň  Programovací jazyky = problémově orientované jazyky –Syntaxe vhodná pro řešení daného problému –Cobol, Fortran, Basic, Pascal, C, Lisp –Nutnost napsat skutečný program dle synatxe jazyka a logiky modelu

Vývoj simulačních programů  Excel a doplňky –Excel – jednoduché, ne příliš dynamické simulace Crystal Ball  Speciální matematický software –EXPLORE, MATLAB, … Využívají program.jazyků (C, C++)

Crystal Ball Doplněk do MS Excel ions/crystalball/overview/index.html

Crystal Ball

Vývoj simulačních programů  Speciální simulační jazyky –SIMSCRIPT, MODSIM, ECSL, SIMULA, MOR/DS –Upraveny pro psaní simulačních programů, stále nutné dodržovat syntaxi  Programy s využitím textového a grafického rozhraní –Xcell+, POWERSIM, STELLA, VENSIM, SIMPROCESS, SIMUL8, WITNESS, … –Používání ikon a zástupných symbolů, program je tvořen v pozadí často bez vědomí uživatele  Programy s využitím grafického rozhraní specializované (doprava, logistika, zdravotnictví..)

Simulační programy dle metody tvorby modelu MetodaProgramy a) „udělej si sám“Fortran, Pascal, C, C++ b) Předepsané knihovnyGASP, SIMON c) Simulační programovací jazyky ECSL, SIMAN, SIMSCRIPT, SIMULA, MOR/DS (výukový) d) Vývojové diagramyGPSS, HOCUS

a) Běžné programovací jazyky (Pascal, Basic, …) Syntaxe např.: Program pokus; … begin p=1; … if p=1 then … else …; repeat … until ….; End.

b) GASP  Vychází z jazyka Fortran  Obsahuje předdefinované procedury – např. pro práci se seznamy, pro statistické zpracování a výstupy, pro generování hodnot náhodných veličin

c) SIMSCRIPT, SIMULA SIMSCRIPT (USA, 1963)  Rodina jazyků  Dříve program převáděn do Fortranu, později vlastní prostředí (SIMLAB)  Používá entity a jejich atributy, metodu proměnného časového kroku SIMULA (Norsko, 1966)  Založena na jazyku ALGOL  Entity, data, procesy

c) MOR/DS  Výukový simulační jazyk pro diskrétní simulaci (Texas, 1989)  Má vlastnosti jako SIMSCRIPT, SIMAN či GPSS  Syntaxe podobná např. Pascalu  Pracuje v systému MS DOS  Viz příklad – čerpací stanice

d) GPSS, HOCUS GPSS (USA, šedesátá léta 20.stol.)  Diskrétní simulace  Algoritmus se vyjadřuje pomocí určitého počtu bloků daného typu (GENERATE, ASSIGN, QUEUE, SEIZE, …) HOCUS (Anglie, zač.1960, zlepšení 1988)  Používá entity, fronty, dat. pole a schémata činností tvořících cyklus

Simulační programy dle metody tvorby modelu MetodaProgramy e) Programové generátory CAPS/ECSL, DRAFT, SIGMA, VS7 f) Vizuální interaktivní simulační systémy SEE-WHY, SIMAN/CINEMA g) Vizuální interaktivní modelové systémy - Speciálně matematické MATLAB EXPLORE!

g) MATLAB  Firma The MathWorks (1984, USA)  souč.verze R2013b, navíc Simulink – pro nelineární dynamické systémy  Viz  Technicko-výpočetní jazyk vysoké úrovně  Pracuje s progr.jazyky C, C++ a Fortran  Umožňuje: –Tvorbu algoritmů –Vizualizaci dat (2D a 3D grafické funkce) –Datovou analýzu –Numerické výpočty

g) MATLAB Aerodynamický model vztlakového tělesa HL-20 a Řídicí systém vztlakového tělesa HL-20 (firma HUMUSOFT)

g) MATLAB HUMUSOFT ab/ MathWorks

Simulační programy dle metody tvorby modelu MetodaProgramy h) Vizuální interaktivní modelové systémy - Pro spojitou simulaci Powersim, Vensim Xcell+, Stella, i)Vizuální interaktivní modelové systémy - Pro diskrétní simulaci SIMPROCESS SIMUL8 Witness, Arena

h) Xcell+  Cornell, poč. 80.let  Pro výrobní systémy  Snaha využít grafické rozhraní, zatím pouze pomocí textu a jednoduchých tvarů

h) Powersim Ukázka matem.modelu dynamiky chování proudění plynu mezi podzemními prostorami vzniklými jako důsledek hornické činnosti na Ostravsku (VŠB-TU Ostrava)

i) SIMPROCESS  Diskrétní simulace  Pracuje pod Windows  Názorný popis procesů pomocí specifických ikon  Umožňuje hierarchické zobrazení procesů  Možnost stanovení nákladů na základě činností

i) SIMUL8  Diskrétní simulace  Pracuje pod Windows  Určen pro podnikové procesy  Vizuální model včetně animací  Předdefinované šablony pro jednoduché modely

i) Witness  Profesionální software  Vytváření a znázornění velkého množství simulací zároveň (občas za cenu menší přehlednosti)  Zaměřeno na průmysl  Výroba (optimalizace kapitál.investic, plán.kapacit, identifikace úzkých míst, …)  Služby (rozmístění pracovišť,otpim.prac.sil …)  Obecné (manipulace s materiálem,logistická analýza, optimalizace sortimentu, …)

i) Witness Model robotického pracoviště (f.Humusoft)

i) Witness

Simulační programy dle metody tvorby modelu MetodaProgramy j) RozvrhováníTempo, Autosched, Factor k) Speciální SWProof (animátor) Expertfit (statistika) Simrunner; Optquest; Autostat (optimalizační)

Orientační ceny produktOrientační cena ArenaBasic 295 USD /Standard USD Crystal Ball Standard 495 USD Student 50 USD DecisionPro Standard 395 USD Pro 695 USD Matlab Komerční verze Kč Školní Kč Simulink Komerční verze Kč Školní Kč SIMPROCESS Standard 9995 USD University 2100 USD SIMUL8Standard Kč Witness Standard USD / Kč + údržba (90 tis.)

…další programy  Existuje celá řada dalších programů pro specifickou simulaci či s využitím speciálního softwarového vybavení  Vždy záleží na konkrétních potřebách a na dostupných finančních prostředcích