Simülasyon yazılımı

Simülasyon yazılımı, matematik formülleri kullanılarak gerçek olayların modellendiği bir süreçtir. Simülasyon ile kullanıcılar gerçeğe en yakın olacak şekilde ürünlerin tasarlanmasını sağlayabilir ve çıktının nasıl olacağını anlayabilirler. Simülasyon yazılımı daha çok oyunlarda kullanılan gerçek zamanlı uygulamalardır. Oyunlar dışında birçok endüstriyel alanda da uygulanmaktadır. Endüstriyel alanlarda sorun yaratacak durumlarda; benzetim sayesinde olağan tehlikelerin önceden anlaşılması ve ne tip sonuçlara yol açabileceği anlaşılır. Örneğin; pilotlar, nükleer güç santralinde çalışan operatörler, kimya santrallerinde çalışan operatörler, kontrol panellerin modelleri gibi insan ve araç gereçlerin süreçte neler yaşayacağına ve ne sorunlarla karşılaşılacağına yönelik fiziksel tehlikeler benzetim sayesinde gerçek zamanlı gibi önceden fark edilebilir.Gelişmiş bilgisayar programları, güç sistem davranışı, hava durumu, elektronik devreleri, kimyasal reaksiyonlar, mekatronik, sıcak hava pompası, geri bildirim kontrol sistemleri, atomik reaksiyonlar ve biyolojik süreçleri simüle edebilir. Teorik olarak, yukarıda belirtilen örnekler gibi herhangi bir olay matematik formülleri ve denklemleri ile bilgisayar üzerinden çözülebilir. Yaşanan olaylarda durumu etkileyen birçok neden olduğu için, tüm bilinmezlerle herhangi bir durumu simüle etmek zordur. Bu nedenle bir durumun benzetimi yapılırken onu en çok etkileyen maddelerin ne olduğu belirlenmelidir.Sürecin imitasyonunu yapmaya ek olarak, farklı şartlar altında oluşturulan simülasyonun nasıl davrandığı test edilebilir. Eğer farklı şartlar altında yapılan testler gerçek şartlar ile uyumlu ise simülasyon ve gerçek durum arasında bağ kurulur.Genel simülasyon iki kategoriye ayrılır: kesikli simülasyon ve sürekli simülasyon. Kesikli simülasyon istatistiksel olayları modellerken kullanılır. Örneğin; bankadaki kuyruğa varan müşteriler gibi. Kesikli sistem, durum değişkeninin (değişkenlerinin) zamana göre kesikli nokta kümesinde değiştiği sistemdir. Bankadaki müşteri sayısı, bir müşteri geldiğinde veya müşteriye verilen servis tamamlandığında kesikli küme değişmektedir. Sürekli sistem ise, zamana göre durum değişkeninin sürekli olarak değişmesidir. Örneğin; balistik mermi yolu, insan solunumu, radyo frekans data iletişimi gibi. İlk aşamada kullanılan benzetim bileşenlerin seçiminin optimize edilmesinde kullanılır. Sürekli simülasyonun gerçek zamanlı operasyonu operatör eğitimi ve kapalı denetleme ayarlaması için kullanılır.Elektronik devre simülasyonu, gerçek bir elektronik cihazın veya devrenin davranışını çoğaltmak için matematiksel modeller kullanır. Simülasyon yazılımı devrenin modellenmesine izin veren bir analiz aracıdır. Bazı elektronik simülatörler, bir şematik editörü, bir simülasyon motoru ve ekran üstü dalga formlarını bütünleştirir ve "what-if" senaryolarını kolay ve hızlı hale getirir. Genellikle geniş model ve cihaz kitaplıkları içerirler. Devre yapılmadan önce simülasyonunu yapmak verimliliği arttıracaktır. Analog, dijital ve karışık A/D devrelerinde kullanılan simülatör SPICE'dir. Ek olarak kapsamlı modeller de içerirler. Bu simülatörler yalnızca analog elektronik devre simülatörleri olabileceği gibi hem analog hem de olay güdümlü dijital simülatörleri bir arada barındırabilir. Bunlar karma tipli simülatörler olarak bilinirler. Bu da demektir ki herhangi bir simülasyon hem analog bileşenleri hem de dijital bileşenleri kombine edebilir.Bu simülatörler yalnızca analog elektronik devre simülatörleri olabileceği gibi hem analog hem de olay güdümlü dijital simülatörleri bir arada barındırabilir. Bunlar karma tipli simülatörler olarak bilinirler. Bu da demektir ki herhangi bir simülasyon hem analog bileşenleri hem de dijital bileşenleri kombine edebilir.Karma tipli simülatörler tarafından sağlanan olay örgülü algoritmalar genel bir amaç olup verinin dijital olmayan tiplerini destekler. Bu tip simülatörler standart SPICE matris çözümleme simülasyonuna göre daha hızlı olduklarından analog modellerde yer alan olay örgülü modellerin kullanıldığı devrelerde zaman büyük ölçüde azaltılmış olur.Karma tipli simülatörler 3 düzeyde bahsedilir; (a) zamanlama modellerini kullanan temel dijital maddeler ile ve yerleşik 12 veya 16 dijital mantık simülatörü ile, (b) birleşik devrelerin gerçek transistör topolojisini kullanan alt devre modelleri ile, (c) hizalı Boolean mantık ifadeleridir.Gerçek semboller, bileşik devrelerin giriş-çıkış özelliklerinin detaylı olarak incelenmesi gereken sinyal bütünlüğü ve iletim hattı problemlerinin incelenmesinde kullanılır. Gecikmesiz işlev olan Boolean mantık ifadeleri, analog ortamda verimli mantıksal sinyal işleme sürecini sağlamak için kullanılır. Bahsedilen iki teknik de herhangi bir problemi çözmek için SPICE kullanırken, üçüncü teknik olan dijital temeller karışık mod kullanıyor. Gerçekte, birçok simülasyon bahsedilen üç yaklaşımın da kombinasyonunu gerektirmektedir.Programlanabilir mantıksal denetleyicinin programlanması, test edilmesi ve hata tespiti için oldukça zaman harcamak gerekir. Bu sistem oldukça pahalıdır, üstelik çalışmadığı zamanda da maliyetli olmaktadır. Ek olarak, yanlış programlama yapıldığında verim kaybı ve tehlikeli koşullar ortaya çıkabilir. PLC'leri anlamak ve öğrenmek aynı zamanda bilgileri güncel tutmak için PLC simülayon yazılımı değerli bir araçtır. PLC simülasyonu ile kullanıcılar etiket tabanlı yazılmış programları yazıp düzenleyebilirler, ek olarak bu simülasyon kullanıcıların hataları ayırt etmelerini de sağlar. 3D animasyonlarla bütünleştirilen programlar, kullanıcıların öğrenme ve anlamalarını geliştirir. Trafik ışıkları, şişe hatları gibi 3D etkileşimli animasyonlar ile öğrenme deneyimi kolaylaştırılır.PLC simülasyonunu kullanan simülatörler “what- if” senaryolarını merdiven mantığı talimatlarını değiştirerek özgürce deneyebilirler ve değişimlerle birlikte simülasyonu tekrar çalıştırabilirler, operasyon ve performanstaki etkilerini izleyebilirler.Sac metal biçimleme simülasyon yazılımı, gerçek bir sac metal üretim sürecinin davranışını kopyalamak/tekrarlamak için matematiksel modelleri kullanmaktadır. Sac metal biçimleme simülasyonu, bilgisayarı işlevli bir sac metal üretim birimine dönüştüren bilgisayar programıdır.Bu simülasyon ile üretim hattındaki hatalar önlenmektedir ve sac metal şekillendirme sürecindeki verimlilik artar.Metal döküm simülasyonu, hataları önleme aracı olarak tasarlanan “Finite Element Method (Sonlu Elemanlar Yöntemi)” simülasyon yazılımı tarafından performe edilir. Bu simülasyon ile döküm süreci iyileştirilir ve ürün örneği yapılmadan önce kusurlar fark edilmektedir. Farklı işlerin simüle edilmesi ile sonuçlar basit ve etkili bir biçimde analiz/tahmin edilir.Ağ simülasyon yazılımı, protokol seviyesindeki ağların hareketini simüle eder. Test senaryolarının geliştirilmesi, protokol mesajlarına karşı ağ davranışının anlaşılması için kullanılır.Uluslararası standartlar tarafından geliştirilmiş olan telekomünikasyon protokol mimarisi özellikleri baz alınmıştır. Ayrıntılı paket izleri, olay günlükleri vb. protokol simülasyon yazılımının sonuçları olabilir. Bu simülatörler, ITU-T, IEEE gibi uluslararası standartlar tarafından geliştirilen telekomünikasyon protokol mimarisi spesifikasyonlarına dayanmaktadır. Protokol simülasyon yazılımının çıktısı ayrıntılı paket izleri, olay günlükleri vb. olabilir.Güç sistem simülasyon modelleri, elektriksel güç sistemlerinin operasyonuna odaklanan bilgisayar simülasyon programları sınıfındadır. Bu tip bilgisayar programları, çok sayıda operasyonel ve planlama durumlarında kullanılır: Uzun süreli üretim planlama, kısa dönem operasyonel simülasyon, market analizleri, kavramsal tasarım gibi.Bu programlar genelde matematiksel optimizasyon tekniklerinden (doğrusal programlama, kuadratik programlama ve karışık tam sayı programlama) yararlanır.ETAP gibi modern güç sistemi simülatörleri, geleneksel simülasyon modelini veya sanal güç sistemi modelini, IED'ler, Röleler, PLC'ler gibi saha cihazlarıyla veya SCADA veya DCS gibi diğer veri toplama sistemleri ile sırayla bağlamak için bütünleşik yeteneği sunar Aşağıdaki gerçek zamanlı operasyonel işlevleri gerçekleştirmek için: