Zusammenfassung der Konzepte der diskreten Ereignissimulation (DES)

Diese Flashcards behandeln die Kernkonzepte der Implementierung diskreter Ereignissimulationen (DES) in deutscher Sprache, basierend auf den bereitgestellten Vorlesungsnotizen.

Diskrete Ereignissimulation (DES)

Eine Art der Simulation, bei der das System nur zu diskreten Zeitpunkten Änderungen im Zustand erfährt.

Simulationsstudie

Ein Prozess, der Problemformulierung, Modellentwicklung, Experimente und Analyse umfasst, um ein System zu verstehen.

Problemformulierung

Der erste Schritt einer Simulationsstudie, bei dem der Umfang und die Ziele der Untersuchung definiert werden.

Modellkonzeptualisierung

Der zweite Schritt, bei dem Systemmerkmale, Leistungsindikatoren und Eingabevariablen identifiziert werden.

Datensammlung

Das Zusammentragen aller notwendigen Informationen und Parameter für die Erstellung und den Betrieb des Modells.

Modellübersetzung (Programmierung)

Die Phase, in der das konzeptionelle Modell in ausführbaren Computercode umgesetzt wird, z.B. mit Simpy.

Verifikation

Die Überprüfung, ob das Simulationsmodell korrekt implementiert ist und wie vom Entwickler beabsichtigt funktioniert.

Validierung

Die Bestätigung, dass das Modell eine ausreichend genaue Darstellung des realen Systems für den vorgesehenen Zweck ist.

Experimentelles Design

Die Planung von Simulationsläufen, um systematisch Daten zu sammeln und aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.

Simulationsläufe & Analyse

Die tatsächliche Ausführung des Modells und die Auswertung der gewonnenen Simulationsergebnisse.

Daten- & Entscheidungsimplementierung

Die Umsetzung der durch die Simulationsanalyse gewonnenen Erkenntnisse in praktische Maßnahmen und Entscheidungen.

Simpy

Eine Python-Bibliothek, die für die Implementierung diskreter Ereignissimulationen verwendet wird.

Datenbasierte Entscheidungen

Entscheidungen, die auf einer gründlichen Analyse und Interpretation von Daten basieren.

Systemgrenzen

Die Abgrenzung dessen, was als Teil des zu untersuchenden Systems betrachtet wird und was nicht.

Exogene Faktoren

Elemente oder Einflüsse, die von außerhalb des definierten Systems kommen und nicht Teil des Modells sind.

Friseursalon-Beispiel

Ein klassisches Anwendungsszenario für DES zur Untersuchung von Wartezeiten, Auslastung und Kapazitätsbedarf.

Geschäftsfragen (Friseursalon)

Fragen wie 'Wie viele Warteplätze werden benötigt?' oder 'Muss ein weiterer Friseur eingestellt werden?'

Tankstellen-Beispiel

Ein DES-Szenario zur Analyse von Wartezeiten für Autos, optimaler Pumpenanzahl und Tanklagergröße.

Leistungsmerkmale

Messgrößen zur Bewertung der Effektivität oder Performanz eines Systems, auch als 'measures of effectiveness' bezeichnet.

Effektivitätsmaße

Kriterien, anhand derer die Leistungsfähigkeit eines Systems im Hinblick auf die Untersuchungsziele bewertet wird.

Eingabevariablen

Alle relevanten Daten, die das Verhalten des Systems beeinflussen und in das Simulationsmodell eingespeist werden.

Warteschlangenlänge

Eine Leistungsmetrik, die die durchschnittliche oder maximale Anzahl von Entitäten in einer Warteschlange misst.

Wartezeit

Die Zeit, die eine Entität von ihrer Ankunft bis zum Beginn des Services in einer Warteschlange verbringt.

Bearbeitungszeit

Die Zeitspanne, die für die Durchführung einer bestimmten Aktivität oder eines Services benötigt wird.

Auslastung

Der Prozentsatz der Zeit, in der eine Ressource (z.B. ein Friseur, eine Zapfsäule) ausgelastet ist.

Gewinn (simuliert)

Eine oft indirekt ermittelte Leistungsmetrik, die sich aus anderen Systemvariablen ableitet (z.B. Umsatz minus Kosten).

Kundenankünfte

Das Muster oder die Rate, mit der neue Kunden in das System eintreten, oft stochastisch modelliert.

Haarschnittdauer

Eine Eingabevariable im Friseursalon-Beispiel, die die Dauer des Services für verschiedene Kunden bestimmt.

Kapitalrendite (ROI)

Eine Leistungsmetrik, die den finanziellen Ertrag einer Investition ins Verhältnis zu den Kosten setzt.

Servicezeit (Tankstelle)

Die Zeit, die ein Auto an der Zapfsäule verbringt oder die Zeit für die Lieferung des Tankwagens.

Kraftstoffmenge (angefragt)

Eine Eingabevariable im Tankstellen-Beispiel, die den Bedarf der ankommenden Autos darstellt.

Modellentwurf (Simulation)

Der Prozess der Gestaltung der logischen Struktur und der Abläufe eines Simulationsmodells.

Flussdiagramm

Eine visuelle Darstellung der Reihenfolge von Schritten und Entscheidungen in einem Simulationsmodell.

Gültigkeitstest (Modell)

Verfahren, um die Angemessenheit und Genauigkeit eines Simulationsmodells zu beurteilen.

Augenscheingültigkeit (Face Validity)

Die erste, qualitative Einschätzung der Modellplausibilität durch Experten oder Stakeholder.

Expertenbegehungen (Walk-throughs)

Ein Prozess, bei dem Fachexperten das Simulationsmodell überprüfen, um dessen Logik und Annahmen zu validieren.

Computersprache

Die Programmiersprache, in der das Simulationsmodell implementiert wird (z.B. Python).

Debugging (Simulationsprogramm)

Der Prozess des Auffindens und Behebens von Fehlern oder Irrtümern im Simulationscode.

Modell (Definition)

Eine vereinfachte Darstellung eines Systems zum Zweck, dieses System zu untersuchen und zu verstehen.

Modellbildung (Prinzip)

Nur jene Aspekte des Systems zu berücksichtigen, die das zu untersuchende Problem direkt beeinflussen.

Granularität der Details

Der Grad der Detailtiefe, mit der Objekte und Prozesse im Simulationsmodell abgebildet werden.

Physikalische Modelle

Modelle, die dem realen System physisch ähneln, z.B. ein maßstabsgetreues Modell eines Flugzeugs.

Skalierte Modelle

Modelle, die dem realen System ähneln, aber in einer anderen Größe dargestellt werden (z.B. Atommodell).

Analoge Modelle

Modelle, bei denen Eigenschaften des realen Objekts durch vergleichbare, leichter darstellbare Eigenschaften ersetzt werden (z.B. Graph).

Schematische Modelle

Bildliche Darstellungen eines Systems, wie Baupläne oder Schaltpläne.

Mensch-Maschine-Modelle (Spiele)

Simulationsansätze, die menschliche Interaktion beinhalten, wie Management- oder Kriegsspiele.

Simulationsmodelle (Abstraktion)

Abstrakte Modelle, oft als Algorithmen oder Computerprogramme implementiert, ohne direkte menschliche Interaktion.

Mathematische Modelle

Modelle, die Symbole und Gleichungen verwenden, um Entitäten und deren Beziehungen darzustellen, mit Risiko der Übervereinfachung.

Heuristische Modelle

Sammlungen von Deskriptoren oder Entscheidungsregeln, oft computerbasiert, die nicht an physikalische oder mathematische Grenzen gebunden sind.

System vs. Modell

Die Gegenüberstellung des realen Systems mit seiner repräsentativen Darstellung zur Studienzwecken.

Analytisches Modell

Ein Modell, das mathematische Gleichungen verwendet, um exakte Lösungen oder performante Metriken abzuleiten.

Systemzustand (DES)

Eine Sammlung von Variablen, die alle notwendigen Informationen zur vollständigen Beschreibung des Systems zu einem beliebigen Zeitpunkt enthält.

Entität (DES)

Ein Objekt im System, das im Modell explizit dargestellt werden muss (z.B. Kunde, Maschine, Server).

Attribute (Entität)

Die Eigenschaften oder Merkmale einer spezifischen Entität (z.B. Länge eines Pakets, Kapazität einer Maschine).

Ereignis (DES)

Ein augenblickliches Vorkommen, das zu einer Änderung des Systemzustands führt.

Ereignisnotiz

Ein Datensatz, der ein zukünftiges Ereignis beschreibt, einschließlich seines Zeitpunkts und zugehöriger Daten zur Ausführung.

Ereignisliste (FEL)

Eine chronologisch geordnete Liste aller Ereignisnotizen für zukünftige Ereignisse (Future Event List).

Uhr (DES)

Eine Variable, die die aktuell simulierte Zeit in der diskreten Ereignissimulation darstellt.

System-Snapshot

Eine Momentaufnahme des Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt, die den Systemzustand, Entitätenstatus, Mengen und die FEL umfasst.

Ereignisgesteuerter Algorithmus

Der zentrale Mechanismus einer DES, der die Ereignisse der Reihe nach verarbeitet und die Simulationsuhr fortschreitet.

Imminent Event

Das nächste Ereignis in der Future Event List, das als Nächstes verarbeitet und ausgeführt werden soll.

Systemzustand aktualisieren

Eine Aktion, die nach der Ausführung eines Ereignisses erfolgt, um die Variablen des Systemzustands anzupassen.

Entitätsattribute ändern

Die Anpassung von Eigenschaften einer Entität im Rahmen der Ereignisausführung (z.B. Status ändern).

Zukünftige Ereignisse generieren

Der Prozess, bei dem neue Ereignisse (z.B. nächste Ankunft) erstellt und in die Ereignisliste eingefügt werden.

Statistiken aktualisieren

Der Schritt, bei dem Leistungskennzahlen und Zähler nach jedem Ereignisfortschritt angepasst werden.

Chronologische Ordnung (FEL)

Das Prinzip, dass Ereignisse in der Future Event List strikt nach ihrem geplanten Eintrittszeitpunkt sortiert sind.

Terminierung eines Ereignisses

Das Berechnen des zukünftigen Zeitpunkts, zu dem ein Ereignis stattfindet, und sein Eintrag in die FEL.

End-of-Activity Event

Ein Ereignis, das das Ende einer bestimmten Aktivität signalisiert und die Simulationsuhr vorantreibt.

Effizientes FEL-Management

Die optimale Verwaltung der Future Event List mithilfe geeigneter Datenstrukturen zur Maximierung der Simulationsperformance.

Datenstrukturen für FEL

Algorithmen und Strukturen wie Arrays, Listen, Bäume oder Heaps, die für die Verwaltung der Ereignisliste genutzt werden.

Evolution des Systemzustands

Die dynamischen Veränderungen des Systemzustands, die sich durch die Abfolge der Ereignisse und Snapshots ergeben.

Ereignisgenerierung (Ankunft)

Ein Beispiel dafür, wie ein neues Ankunftsereignis eines Kunden oder einer Entität in der Simulation erstellt wird.

Zwischenankunftszeit

Die Zeitspanne zwischen dem Eintreffen von zwei aufeinanderfolgenden Entitäten (z.B. Kunden).

Berechnung der Ankunftszeit

Formel: Aktuelle Uhrzeit + generierte Zwischenankunftszeit = Nächste Ankunftszeit.

Laufzeiten und Stillstandszeiten

Ein Ereignisgenerierungsbeispiel, das den wechselnden Betrieb und die Unterbrechungen von Ressourcen modelliert.

End-of-Runtime (EOR) Event

Ein primäres Ereignis, das das Ende einer Betriebs- oder Laufzeit für eine Ressource markiert.

End-of-Downtime (EOD) Event

Ein primäres Ereignis, das das Ende einer Stillstandszeit für eine Ressource anzeigt.

Aktivitäten (DES)

Zeitbrauchende Prozesse oder Aufgaben, die zwischen Ereignissen stattfinden (z.B. Bearbeitung, Warten).

Primäre Ereignisse

Ereignisse, die direkt den Systemzustand ändern und die Haupttreiber des Simulationsfortschritts sind.

Simulationsstopp

Die Kriterien oder Bedingungen, die festlegen, wann eine diskrete Ereignissimulation beendet wird.

Feste Simulationsdauer

Ein Stoppkriterium, bei dem die Simulation bis zu einem vordefinierten, festen Zeitpunkt (TE) läuft.

Variable Simulationsdauer

Ein Stoppkriterium, bei dem die Lauflänge der Simulation durch die Simulationslogik selbst bestimmt wird (z.B. FEL leer).

FEL ist leer (Stoppkriterium)

Die Simulation wird beendet, wenn keine zukünftigen Ereignisse mehr in der Future Event List geplant sind.

k-ter Kunde verlässt System (Stopp)

Ein Stoppkriterium, bei dem die Simulation endet, nachdem eine bestimmte Anzahl von Entitäten das System verlassen hat.

Weltbilder (World Views)

Konzeptionelle Orientierungen oder Paradigmen für die Modellentwicklung in der Simulation.

Ereignisgesteuerte Simulation (Weltbild)

Ein Weltbild, das den Fokus auf die Ereignisse legt, die den Systemzustand sofort ändern.

Prozessinteraktions-Simulation (Weltbild)

Ein Weltbild, das den Modellierer dazu anregt, in Bezug auf die Lebenszyklen von Entitäten oder Prozessen zu denken.

Aktivitäts-Scanning (Weltbild)

Ein Weltbild, das sich auf die Bedingungen konzentriert, die den Beginn oder das Ende von Aktivitäten steuern.

Fokus auf Ereignisse (Ereignisgesteuert)

Die Charakteristik des ereignisgesteuerten Weltbilds, bei der Zustandsänderungen durch singuläre Ereignisse bestimmt werden.

Routine für jedes Ereignis

Im ereignisgesteuerten Weltbild wird für jeden Ereignistyp eine spezifische Code-Routine geschrieben, die seine Ausführung definiert.

Variable Zeitschritte (Ereignisgesteuert)

Die Simulationsuhr springt von einem Ereignis zum nächsten, wobei die Schritte unregelmäßig lang sein können.

Denken in Prozessen

Das Konzept im Prozessinteraktions-Weltbild, das den gesamten Lebenszyklus einer Entität im System abbildet.

Lebenszyklus einer Entität

Die Abfolge von Ereignissen, Aktivitäten und Verzögerungen, die eine Entität durchläuft, während sie im System ist.

Ressourcenanforderungen

Beschreibung, wie Entitäten während ihrer Prozesse begrenzte Systemressourcen (z.B. Server) beanspruchen.

Warten auf Ressourcen

Ein Mechanismus in der Prozessinteraktions-Simulation, bei dem Entitäten in Warteschlangen verweilen, bis eine Ressource frei wird.

Interaktion von Prozessen

Die Art und Weise, wie die Lebenszyklen verschiedener Entitäten oder Prozesse einander beeinflussen (z.B. durch Ressourcenwettbewerb).

Prozess (Prozessinteraktion)

Eine zeitlich geordnete Liste von Ereignissen, Aktivitäten und Verzögerungen, die den Weg einer Entität durch das System definieren.

Simulationspakete (Interaktionsmanagement)

Software wie Simpy, die die Komplexität der Interaktion zwischen Prozessen automatisch verwaltet.

Modellierer (Aktivitäts-Scanning)

Konzentriert sich auf Aktivitäten und die Bedingungen, die ihren Beginn ermöglichen (z.B. 'Server inaktiv UND Kunde anwesend').

Prüfung bei Uhrenfortschritt

Im Aktivitäts-Scanning werden bei jedem festen Uhrzeitschritt die Startbedingungen für alle Aktivitäten überprüft.