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 
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 simülasyon 
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.

PLC Simülasyon 
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 şekillendirme simülasyon 
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 Simülasyon 
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. 
 Yerçekimi kum dökümü.
 Yerçekimi dökümü.
 Yerçekimi eğilme dökümü.
 Alçak basınçlı döküm.
 Yüksek basınçlı döküm.
Yazılım genellikle aşağıdaki özelliklere sahiptir:
 Grafik arayüzü ve örgü araçları
 Kalıp çözücü dolum
 (Döküm büzülme) katılaşma ve soğutma çözücü: Termal ve termo-mekanik.

Ağ Protokolü Simülasyon 
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.

Elektrik Güç Sistemi Simülasyon 
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.
 Uzun vadeli üretim ve iletim genişleme planlama
 Kısa vadeli işletme simülasyonları
 (Örneğin fiyat tahmini)pazar analizi
 Kavramsal Tasarım Ve Detaylı Mühendislik
 Ekipman Boyutlandırma
 Arabağlantı Çalışmalar
Bu programlar genelde matematiksel optimizasyon tekniklerinden (doğrusal programlama, kuadratik programlama ve karışık tam sayı programlama) yararlanır.

Modellenen güç sistemlerinin temel unsurları içerir:
  (Güç akışı çalışması)yük akış
  Kısa devre
  Koruyucu Cihaz Koordinasyon
  Arc Flash Tehlike Değerlendirmesi
  Geçici kararlılık
  Güç Kalitesi Değerlendirmesi
  Optimal güç akışı
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:
 Tahmin Bildirimi
 Yukarıda Akıllı Simülasyon Özellikleri Kullanılarak Belirtilen Simülasyonlar  
 Olayları Oynatma Sırası 
 Anahtarlama Sipariş Yönetimi
 Hata Yönetimi ve Hizmet Restorasyon
 Akıllı ya da Yüksek Hızlı Yük Atma
 Otomatik Üretim Kontrolü
 Ekonomik İşletme
 Birim Taahhüt

Ayrıca bakınız
 Bilgisayar simülasyon yazılımları listesi
 Kesikli olay simülasyon yazılımları listesi
 Uygulama Simülasyon Yazılımları
 Elektronik devre simülasyon
 Tam sistem simülatörü
 Talimat simülatörü ayarlayın
 Mantık simülasyon
 Mikro Simülasyon
 Ağ simülasyon
 Süreç simülasyon
 Eğitim Simülasyonu
 İş simülasyon
 Sanal prototipleme

Notlar 

1.Mengue ve Vignat, Marne Üniversitesi'ne Giriş Vallee

2.P. Fishwick, Florida Üniversitesine Giriş

3.J. Pedro ve N. Carvalho, Universidade de Giriş Aveiro, Portekiz

4.L. Walken ve M. Bruckner, Etkinliğe Dayalı Multimodal Teknoloji

5.PLC simülasyon uygulamaları

6.PLCLogix hakkında makale

7.Makale 3DWorlds

8.PLC simülasyonunun avantajları

Elektronik tasarım otomasyonu
Simülasyon programlama dilleri
Simülasyon yazılımları