بعضي‌ها فکر مي کنند آينده را نمي‌شود پيش بيني کرد. کارشناسان ثابت مي کنند که مي‌شود. نيازي به کف بيني و فال گرفتن هم نيست. اين بار با روش‌هاي کاملاً علمي سر و کار داريد. علومي مثل آمار، معادلات ديفرانسيل و نرم‌افزارهاي کامپيوتري در کنار هم جمع مي‌شوند و دانشي را مي‌سازند به نام شبيهسازي که مي‌تواند آينده را پيش بيني کند.
هزينه‌هاي هنگفت، خطر تجربه‌هاي واقعي و خيلي مشکل‌هاي ديگر باعث شده شبيهسازي جاي خود را در بخش‌هاي مختلف زندگي بشر باز کند. حالا ديگر با کمک شبيه‌سازها لازم نيست براي آموزش تير اندازي يا خلباني تفنگ و هواپيماي واقعي وجود داشته باشد. البته اين فقط يکي از کاربردهاي علم شبيهسازي است. امروزه انواع مختلف شبيهسازي کاربردهاي بسيار گسترده‌اي دارد که حتي در سياستگذاري‌هاي کلان هم استفاده مي‌شود. سراغ دکتر رضا سميع‌زاده، استاديار دانشگاه الزهرا، عضو هيات مديره و دبير انجمن مهندسي صنايع ايران رفته‌ايم تا نگاه موشکافانه‌تري به اين علم بيندازيم.
? در شبيهسازي هميشه با يک محيط فيزيکي شبيهسازي شده سر و کار داريم؟
چند مدل شبيهسازي وجود دارد. يک نوع از آن شبيهسازي فيزيکي است. اين نوع شبيهسازي مربوط به سيميلاتورهاست. ويژگي اين نوع از شبيهسازي اين است که يک محيط واقعي در دنياي فيزيکي طوري طراحي مي‌شود که بيشترين شباهت را به شرايط واقعي داشته باشد. در اين سيمولاتورها اپراتور مي‌تواند شرايط محيط واقعي را در يک فضاي غيرواقعي و شبيهسازي شده تجربه کند. در شبيهسازي چنين محيط‌هاييي بحث جديدي به صورت فضاهاي شبيهGame هم وجود دارد. وقتي قرار است يک کلانتري ساخته شود، مي‌توان ابتدا آن را به شکلGame شبيهسازي کرد. افراد مي‌توانند پيش از ورود به کلانتري واقعي، محيط آن را در يک فضاي مجازي کامپيوتري تجربه کنند. در واقع نوعي سيميلاتور غيرفيزيکي است.
? اين نوع شبيهسازي کاربرد آموزشي دارد؟
يکي از کاربردهايش آموزش است. براي مثال اگر کسي بخواهد رانندگي، تيراندازي يا خلباني ياد بگيرد، با استفاده از سيميلاتورها آموزش با کمترين هزينه و بدون خطر انجام مي‌شود. در واقع کارآموز با قرار گرفتن در يک محيط فيزيکي شبيهسازي شده بدون اينکه تير و تفنگ واقعي وجود داشته باشد، احساس کند که تير شليک کرده و يا روي زمين احساس پرواز با يک هواپيماي واقعي را داشته باشد. اين سيميلاتورها علاوه بر کاربرد آموزشي براي تمرين يا حتي مدرک دادن هم استفاده مي‌شود.
? شبيه‌سازهايي که با آمار و محاسبه سر و کار دارند، چطور عمل مي کنند؟
در اين نوع از شبيهسازي تحليل گذشته و شناسايي عملکرد گذشته اهميت دارد. در واقع ابتدا اطلاعات مربوط به گذشته جمع آوري و بررسي مي‌شود. سپس بر اساس دانسته‌هاي موجود براي رفتار پديده مورد نظر مدل رياضي طراحي مي‌شود. طراحان مدل رياضي پس از تاييد مدل، از آن براي پيش بيني آينده استفاده مي کنند. اين نوع از شبيهسازي به دو دسته پيوسته و گسسته تقسيم مي‌شود. در انواع گسسته از مدل‌هاي آماري پيچيده اي استفاده مي‌شود و بايد بتوانيد رفتار واقعي پديده را با مدل آماري هماهنگ کنيد. درواقع اگر بتوانيد گذشته را پيش بيني کنيد مي‌توانيد آينده را هم پيش بيني کنيد. فقط کافي است ضرايب را تغيير دهيد. براي مثال در يک بانک يا موسسه مالي اگر با کمک مدل رياضي پيش بيني کنيد که در آينده صف‌هاي طولاني مقابل صندوق خواهيد داشت، مي‌توانيد تعداد صندوقدارها را افزايش دهيد تا به صف‌هاي پيش بيني شده برخورد نکنيد. اين نوع شبيهسازي براي پيش بيني رفتار يک خط توليد يا سرويس دهنده‌هاي بانکي استفاده مي‌شود.
? در اين نوع شبيهسازي به جامعه آماري بزرگي نياز است؟ هميشه نه! بيش از جامعه آماري بزرگ به اطلاعات تاريخي دقيق و ثبت شده نياز است. در بعضي از موردهايي که رفتار گذشته موجود نيست، مي‌توانيد از نمونه‌هاي آماري براي حدس زدن رفتار گذشته استفاده کنيد.
? شبيهسازي پيوسته چه تفاوتي با انواع گسسته دارد؟
شبيهسازي پيوسته بيشتر در ابعاد صنعتي استفاده مي‌شود. در جاهايي مثل پالايشگاه‌ها و نيروگاه‌ها که با محصول‌هاي مجزا و قابل شمارش مثل خودرو يا يخچال و بخاري سر و کار نداريد، از شبيهسازي پيوسته استفاده مي‌شود. با اين شبيهسازي حتي مي‌شود شکاف هسته اي را هم پيش بيني کرد. شبيه‌سازي‌هايي که درباره آنها صحبت کرديم بيشتر در ابعاد خرد استفاده مي‌شوند، اما مهمترين نوع شبيهسازي پيوسته که امروزه بيشترين کاربرد را دارد، شبيهسازي ديناميکي است که براي شبيهسازي پديده‌هاي علت و معلولي استفاده مي‌شود.
? پديده‌هاي علت و معلولي؟
پديده‌هايي مثل مهاجرت، فقر يا حاشيه نشيني. وقوع چنين پديده‌هايي با هم ارتباط دارد و هر اتفاق معلول يک اتفاق ديگر است. فقر را در نظر بگيريد؛ اگر فقر زياد شود فساد هم زياد مي‌شود. پس اين دو پديده علت و معلول هم هستند. در اين نوع شبيهسازي ابتدا بايد حلقه‌هاي علت و معلولي را شبيهسازي کنيم که به اين حلقه‌ها در اصطلاح لوپ گفته مي‌شود. براي مثال افزايش فساد در اثر افزايش فقر يک لوپ است. به اين لوپ مي گويند لوپ افزايشي. لوپي که اگر يک طرف آن زياد شود، طرف ديگر هم افزايش مي يابد. اين افزايش در طول زمان همچنان ادامه خواهد داشت و لوپ بزرگ و بزرگتر مي‌شود. وقتي شبيهسازي لوپ‌هاي علت و معلولي انجام شود، مي‌توان براي رفع يک مشکل دنبال راه حل بود. اين راه حل مي‌تواند ايجاد کردن يک لوپ جديد باشد. براي مثال کارشناسان اجتماعي مي دانند که اگر ميزان تحصيلات در جامعه افزايش يابد، به دنبال آن فقر کاهش خواهد يافت. بنابراين با ايجاد يک لوپ جديد بر اساس فقر و تحصيلات، مي‌توان با لوپ قبلي برخورد کرد؛ يعني اگر لوپي داشته باشيم که در آن با افزايش سطح تحصيلي جامعه فقر کاهش پيدا مي کند، با گذشت زمان اين لوپ بزرگ مي‌شود و لوپ قبلي را ضعيف مي کند. شبيهسازي ديناميک امروزه کاربرد بسيار گسترده‌اي دارد و در کشورهاي پيشرفته براي مسائل مختلف و متعددي استفاده مي‌شود. حتي براي پيش بيني گرم شدن زمين هم کاربرد دارد. اگر بخواهيد لايه ازن را بررسي کنيد، نمي‌توانيد فقط به مطالعه گذشته بپردازيد. بايد لوپ‌هاي مختلف مربوط به ارتباط بين لايه ازن و پديده‌هايي مثل گازهاي گلخانه اي و يا صنعتي شدن طراحي و بررسي شود.
? در اين نوع شبيهسازي هم مبناي کار اطلاعات آماري است؟
بر خلاف شبيه‌سازي‌هاي قبلي که به آنها اشاره کرديم و مبناي کار سيستم‌ها، آمار بود در شبيهسازي ديناميک اساس کار، معادلات ديفرانسيل است.
?کامپيوتر هم کاربردي در شبيهسازي دارد؟
بله. در همه اين شبيه‌سازي‌ها مدل سازي با کامپيوتر انجام مي‌شود.
حتي در بسياري از موارد با کمک نرم‌افزارهاي ويژه انيميشن سازي مي‌شود. شبيهسازي خط توليد يک کارخانه را در نظر بگيريد. با کمک نرم‌افزار سينما مي‌توان به صورت انيميشن نشان داد که در بويلر چه اتفاقي مي افتد.
? بيشتر از چه نرم‌افزارهايي استفاده مي‌شود؟
نرم‌افزارهاي زيادي هستند که در شبيهسازي کاربرد دارند. مثلDynamo وI think که در شبيهسازي ديناميک کاربرد دارند وCinema وSlam که در انواع غير ديناميک استفاده مي‌شوند.
پس سابقه تاريخي علم شبيهسازي بايد در حد سابقه پيشرفت کامپيوتر باشد؟ نه! سابقه شبيهسازي خيلي بيشتر از اين است. در دنيا سابقه اش به بعد از جنگ جهاني دوم مي رسد. البته آن زمان بيشتر شبيه‌سازهاي فيزيکي بودند. از حدود دهه 70 ميلادي شبيه‌سازي‌هاي ديناميک آغاز شد و به تدريج گسترش يافت.
? در ايران هم شبيهسازي چنين سابقه اي دارد؟
در ايران سابقه اش کمتر است. مي‌توان گفت در حد سابقه مهندسي صنايع است، چون بيشتر در اين رشته تدريس مي‌شود. شبيهسازي ديناميک هم نخستين بار سال‌هاي 67، 68 در دانشگاه صنعتي شريف تدريس شد.
? اين‌ها که بيشتر کاربرد دانشگاهي است. کاربرد عملي؟
سيميلاتورها و شبيه‌سازي‌هاي فيزيکي در ايران کاربرد گسترده‌اي دارد. به ويژه در صنايع نظامي و هوايي مثل آموزش تيراندازي يا خلباني.
? شبيه‌سازي‌هاي گسسته و پيوسته چطور؟
تدريس مي‌شود ولي تا آنجا که مي دانم کاربرد عملي چنداني ندارد. سال‌هاي 71 و 72 کارهايي در زمينه ترافيک انجام شد. ترافيک کل تهران را با آمارهاي بسيار گسترده‌اي شبيهسازي کردند. چنين شبيه‌سازي‌هايي مي‌تواند به کاهش ترافيک در شبکه راه‌هاي شهر کمک کند. به طور کلي شبيهسازي در هر جايي که نمي دانيد اگر چه عملي انجام دهيد، چه خواهد شد کاربرد دارد. در کشورهاي پيشرفته کاربردهايش خيلي گسترده است. از کارخانه‌ها و صنايع مختلف تا منابع آب، انرژي، بيمارستان‌ها و پديده‌هاي اجتماعي مثل مهاجرت، حاشيه نشيني، جمعيت و بيکاري.
?کاربرد شبيهسازي هميشه در پيش بيني آينده براساس گذشته است؟
يعني بايد گذشته اي براي مطالعه وجود داشته باشد؟ نمي‌شود قبل از آغاز کار تمثلاً براي راه اندازي يک کارخانه- شبيهسازي انجام شود؟ با فرضيه‌ها هم مي‌شود کار کرد. براي مثال با فرض مقدار مشخصي از توليد شبيهسازي انجام مي دهيم يا کارخانه‌هاي مشابه را مطالعه مي کنيم و در نظر مي گيريم چه کساني چه توليدي داشته اند. درواقع مي‌توان گفت در آغاز يک طرح بهترين کاري که مي‌شود انجام داد، شبيهسازي است. با شبيهسازي مي‌توان وضعيت همه چيز را ديد.
? نقش مهندسان کامپيوتر و صنايع در اين علم چگونه است؟
طبيعي است که نرم‌افزارهاي موجود را کارشناسان کامپيوتر طراحي و برنامه نويسي کرده اند، اما براي مهندسان صنايع کامپيوتر در حد يک ابزار است. آنچه در اختيار آنها قرار مي گيردPackage هاي آماده نرم‌افزاري است که با استفاده از آن کار شبيهسازي را انجام مي دهند. منبع:
منبع:http://ictarticle.blogfa.com ارسال توسط كاربر محترم:mohammad_43