موسسه پژوهشي ماد دانش پژوهان

شبيه سازي

 

 شبيه سازي روشي است كه به وسيله ي آن يك تجربه ي مصنوعي يا فرعي ايجاد مي شود كه فراگير را در فعاليتي درگير مي سازد كه شرايط زندگي واقعي را بدون پيامدهاي خطرناك يك موقعيت واقعي منعكس مي سازد. در واقع شبيه سازي تقليد كردن يا مشابه سازي يك نظام واقعي است، به طوري كه ما بتوانيم آن را جستجو كنيم، تجربياتي را در آن انجام دهيم و قبل از اجرا كردن، آن را در جهان واقعي، درك كنيم.

در واقع شبيه سازي تقليدي از يك سيستم يا يك پديده طبيعي در محدوده آزمايشگاه و محيط آزمايشي است. شبيه سازي در واقع تقليد از يك نظام واقعي زندگي است، به طوري كه ما در آن مي توانيم جست و جو كرده و تجربياتي به دست آوريم و قبل از اجرا كردن آن در جهان واقعي، آن را درك كرده و از ابعاد مختلف مورد تحليل قرار دهيم.

شبيه سازي نمادي از كاربرد اصول «سايبرنتيك يا علم فرمانشي» است. بر اساس اين علم، انسان يك نظام كنترلي است كه يك دوره فعاليت را انجام مي دهد در مرحله ي بعد همان فعاليت را اصلاح نموده و جهت مي دهد. اين رشته به عنوان مطالعه ي تطبيقي مكانيسم كنترل انسان (يا زيست شناختي) و نظام هاي الكترو مكانيكي نظير رايانه توصيف مي شود. با قياس بين انسان و ماشين، فراگير را به عنوان نظام بازخوردي خود تنظيم مفهوم سازي مي كنند. به عبارتي يادگيري بر اساس سايبرنتيك تجربه كردن نتايج محيطي رفتار و اشتغال در رفتار خود اصلاحي است و محيط زماني مناسب يادگيري است كه تمام بازخوردها كامل رخ دهند. بر اين اساس تمام رفتار انساني يك طرح قابل درك حركتي را در بر دارد كه اين طرح شامل رفتار نا آشكار (مثل تفكر) و رفتار نمادي آشكار است، افراد در شرايط فرضي رفتار خود را بر حسب بازخوردي كه از محيط دريافت مي كنند تغيير داده و شكل حركات و پاسخ خود را در ارتباط با اين بازخورد سازمان مي دهند. در اين فرآيند توانمندي هاي حسي-حركتي آنان به نظام هاي بازخوردي آنان شكل مي دهد.

در زير به برخي از سيستم هايي كه كارايي ابزار شبيه سازي در آن ها به اثبات رسيده و از ابزار شبيه سازي به صورت گسترده استفاده مي كنند اشاره مي شود:

    زنجيره تامين و لجستيك

    بيمارستان ها و مراكز درماني

    فرآيند بازاريابي و تحليل رقبا

    فرآيند هاي ساخت و توليد

    فرودگاه ها، فروشگاه ها و سيستم هاي تردد عابرين

    سيستم هاي حمل و نقل و انبارداري

    مديريت پروژه و مديريت دارايي ها

    سيستم هاي خدماتي

    سيستم هاي ريلي

    سيستم هاي دفاعي و نظامي

    سيستم هاي ارتباطي و مخابراتي

    مديريت استراتژيك و برنامه ريزي

    فرآيندهاي اجتماعي

    مدل سازي سيستم هاي بيولوژيك

از عناصر مهم در شبيه سازي، استفاده از شبيه ساز مي باشد. شبيه ساز يك وسيله مهارت آموزي است كه از آن مي توان براي نشان دادن واقعيت ها از نزديك استفاده كرد و پيچيدگي رويدادها را با استفاده از آن كنترل نمود. شبيه ساز قادر است براي فراگيران وظايف يادگيري مستلزم پاسخ را فراهم آورد، كه البته واقعي نيستند همانند برخورد اتومبيل شبيه سازي شده در آموزش رانندگي.

 

انواع‌ شبيه‌‌ سازي

شبيه‌ سازي‌ هماني‌: در اين روش، خود سيستم را به‌ عنوان مدل آن در نظر گرفته و رفتار آن‌ را بررسي مي‌كنيم. به‌‌ عبارت‌ ديگر اين‌ روش‌، همان‌ آزمايش‌ مستقيم‌ روي‌ سيستم‌ است‌ و در صورت‌ يافتن‌ پاسخي‌ براي‌ مسئله‌ مورد نظر، صد درصد قابل‌ استفاده‌ و مفيد است.

 

شبيه‌ سازي‌ نيمه‌ هماني‌؛ در اين روش، تا آن جا كه امكان دارد، از اشيا و قوانين واقعي سيستم استفاده مي كنيم. تنها، اشيا يا مراحلي‌ از سيستم‌ واقعي‌ كه‌ باعث‌ غير ممكن‌ شدن‌ شبيه‌ سازي‌ هماني‌ است‌، مدل‌سازي‌ مي‌شود. به‌‌ عبارت‌ ديگر، بخشي‌ از مدل‌ سيستم‌، واقعي‌ و بخش‌ ديگر غير واقعي‌ يا شبيه‌ سازي‌ شده‌ است‌.

شبيه‌سازي‌ آزمايشگاهي‌؛ در اين‌ روش،‌ بعضي‌ از نماها و اشياي سيستم‌ واقعي‌، به‌ وسيله‌ امكانات ‌آزمايشگاهي‌ ساخته‌ شده‌ و بعضي‌ نماها و روابط‌ ديگر به‌‌ وسيله‌ سمبل‌ها جايگزين‌ مي‌شوند. مثل راداري كه با امكانات و مقياس آزمايشگاهي ساخته مي‌شود.

 

شبيه‌سازي‌ كامپيوتري‌؛ در شبيه‌سازي‌ كامپيوتري‌، مدل ساخته‌‌ شده، برنامه‌اي‌ كامپيوتري‌ است‌ كه كليه‌ اشيا و نماهاي‌ سيستم‌، به‌ ساختارهاي‌ برنامه‌اي‌ و كليه‌ مشخصات‌ و رفتار آن، به‌ متغيرها و توابع‌ رياضي‌ تبديل‌ شده و قوانين‌ و روابط‌ حاكم‌ بر سيستم‌ و ارتباط‌شان‌ با يكديگر، در درون برنامه‌ در نظر گرفته‌ مي‌شود . شبيه‌ سازي‌ كامپيوتري‌ (به‌‌ علت‌ عملي‌ بودن‌ و داشتن‌ امتيازات‌ خاص‌ خود)، براي‌ بررسي‌ و مطالعه‌ اغلب‌ سيستم‌ها؛ از قبيل‌ حمل‌ و نقل‌، بيمارستان‌، سيستم‌هاي‌ صنعتي‌، توليدي‌، ترافيك‌، انبار و غيره‌ به‌كار مي‌رود.

 

شبيه سازي به كمك كامپيوتر

شبيه سازي كامپيوتري يا شبيه سازي رايانه اي به اجراي يك شبيه سازي با استفاده از يك برنامه كامپيوتري مي گويند طوري كه اين برنامه كامپيوتري مدل شبيه سازي شده را تعريف كرده و آن را تحليل كند. شبيه‌ سازي كامپيوتري يك شبيه‌سازي است كه در يك كامپيوتر واحد يا شبكه‌اي از كامپيوترها براي باز توليد رفتار يك سيستم اجرا مي‌شود. شبيه سازي هاي كامپيوتري بسته به مدل شبيه سازي شده داراي حجم محاسباتي مختلف اند. در شبيه سازي هاي پيچيده، حجم محاسبات در شبيه سازي كامپيوتري به مراتب بسيار وسيع تر از شيوه هاي سنتي كه در آن شبيه سازي به وسيله محقق و با استفاده از رياضيات روي كاغذ انجام مي شوند، است.

 

دلايل استفاده از شبيه سازي

 

 فشردن زمان: به كمك شبيه سازي مي توان فرآيند هاي يك سيستم را كه ممكن است چندين سال به طول مي انجامد در چند ثانيه شبيه سازي كرد.

 

گسترش زمان: به وسيله اطلاعات به دست آمده از شبيه سازي، پژوهشگر مي تواند به جزئياتي كه در زمان واقعي (به علت بالا بودن سرعت ايجاد پديده در سيستم واقعي) قابل مشاهده نيستند را مورد مطالعه قرار دهد.

 

شبيه سازي اين امكان را فراهم مي كند تا يك آزمايش يا تحليل يك پديده را با حفظ تمامي پارامترها بارها تكرار كرد. در هر بار تكرار تنها مقادير مورد نظر را تغيير داده و وابستگي و اثرات پارامتر تغيير داده شده را بر روي پديده مورد ارزيابي قرار داد.

شبيه‌ سازي‌ قادر به‌ بررسي‌ تغييرات‌ جديد در سيستم‌هاي‌ موجود و مطالعه‌ سيستم‌هايي‌ كه‌ در مرحله طرح‌ مي‌باشند و هنوز هيچ‌گونه‌ امكانات‌، سرمايه‌ و زمان‌ براي‌ پيشرفت‌ يا ايجاد فيزيكي‌ آن‌ها صرف‌ نشده است. هم چنين‌ بررسي‌ و آزمايش‌ سيستم‌هاي‌ فرضي‌ كه‌ احياناً ايجاد و مطالعه‌ آن‌ها به‌ وسيله‌ روش‌هاي‌ ديگر غيرممكن‌ يا خطرناك‌ مي‌باشد با اين‌ روش امكان‌پذير است‌.

 

معايب استفاده از شبيه سازي

شبيه سازي كامپيوتري اغلب نيازمند دقت بسيار بالا مي باشد. در يك شبيه سازي پيچيده كوچك ترين اشتباه مي تواند به جواب هاي نامطمئن منتهي شود.

اغلب به علت عددي بودن حلگر در نرم افزار هاي شبيه سازي، همواره شبيه سازي دقيق نبوده و همواره درصدي خطا در نتايج وجود دارد.

مثال‌هاي خاص شبيه‌ سازي‌هاي كامپيوتري عبارتند از:

شبيه‌ سازي‌هاي آماري براساس مجموعه‌اي از تعداد زيادي از پروفايل‌هاي ورودي از قبيل پيش‌بيني دماي موازنه دريافت آب‌ها، دادن اجازه ورود به گاموت هواشناسي به يك محل خاص. اين روش براي پيش‌بيني آلودگي گرمايي بسط داده شد.

 

از شبيه‌سازي عاملي به‌ طور مؤثر در اكولوژي استفاده شده‌است؛ كه در آن اغلب مدل‌سازي فردي ناميده مي‌شود و در موقعيت‌هايي استفاده مي‌شود كه براي آن‌ها تغييرپذيري فردي در عامل هارا نمي‌توان ناديده گرفت. از جمله جنبش‌هاي جمعيت ماهي‌هاي آزاد و قزل آلا.

مدل پوياي مرحله بندي شده زماني–در هيدرولوژي چندين مدل حمل و نقل هيدرولوژي از اين دست وجود دارند از جمله مدل‌هاي SWMM و DSSAM  كه توسط آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا براي پيش‌بيني كيفيت آب رودخانه بسط داده شدند.

از شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري هم چنين براي مدل‌سازي رسمي تئوري‌هاي شناخت انسان و عملكرد استفاده شده‌اند از جمله   ACT-R

شبيه‌ سازي كامپيوتري با استفاده از مدل‌سازي مولكولي براي كشف مواد.

شبيه‌ سازي كامپيوتري براي مطالعه حساسيت انتخابي پيوندها به وسيله مكانيك–شيمي در طول خرد كردن مولكول‌هاي آلي.

از شبيه‌ سازي‌هاي ديناميك سيالات كامپيوتري براي شبيه‌سازي رفتار هواي در حال جريان، آب و سيالات ديگر استفاده مي‌شود. از مدل‌هاي۱، ۲ و ۳ بعدي استفاده مي‌شوند. يك مدل يك بعدي اثرات چكش آب را بر يك خط لوله شبيه‌ سازي مي‌كند. يك مدل دو بعدي براي شبيه‌ سازي نيروهاي كششي در مقطع بال يك هواپيما استفاده مي‌شود. يك شبيه‌سازي سه بعدي گرما و سرماي يك ساختمان بزرگ را برآورد مي‌كند.

يك شناخت تئوري مولكولي ترمو ديناميك آماري براي شناخت راه حل‌هاي مولكولي اساسي مي‌باشد. توسعه تئوري PDT اجازه ساده شدن اين موضوع پيچيده را به نمايش‌هاي پايين زميني تئوري مولكولي مي‌دهد.

 

 

روش هاي تماس

 

تلفن دفتر مركزي-خطوط ويژه: 02144268545

پيامك: 50002357

شبكه هاي اجتماعي تلگرام – واتس اپ – ايمو:  09102340118

 

وب سايت: https://www.118daneshgah.com

ايميل: info@118daneshgah.com

لينكدين: http://tiny.cc/o74xwy

منبع: http://tiny.cc/2sm65y

 


برچسب: ،
امتیاز:
 
بازدید:
+ نوشته شده: ۱۸ ارديبهشت ۱۳۹۸ساعت: ۰۵:۵۸:۳۸ توسط:محسن احمدي موضوع:

ارسال نظر
نام :
ایمیل :
سایت :
پیام :
خصوصی :
کد امنیتی :