نوستراداموس‌های هزاره جدید

حالت عدم اطمینان در سیستم‌

رفتار پویا

مکانیزم‌های بازخورد

با استفاده از شبیه‌سازی می توانیم اثرات هر یک از عوامل یاد شده را آزمایش و پیش بینی کنیم. شبیه‌سازی در حقیقت آزمایش کردن یک سیستم واقعی با مدل است. زیرا آزمایش کردن روی یک سیستم واقعی مشکلات زیادی در پی دارد، به طور مثال:

1) آزمایش‌ها روی سیستم واقعی می توانند عملیات سازمان را مختل کنند.

2) اگر افرادومردم، جزء جداناشدنی سیستم باشند، ممکن است رفتارشان را تغییر دهند.

3) ممکن است یکسان نگه داشتن شرایط عمل، برای هر بار تکرارآزمایش بسیار مشکل باشد.

4) شاید به دست آوردن حجم نمونه‌ای یکسان به زمان و هزینه زیادی نیاز داشته باشد.

با توجه به موارد فوق، مجبور هستیم برای پیش بینی نتایج حاصل از تصمیمات و کاهش خطرات آن از روش شبیه‌سازی استفاده کنیم.

معرفی برخی از نرم افزارهای شبیه‌سازی‌

ARENA   بسته نرم افزاری برای شبیه‌سازی سیستم‌های گسسته پیشامد است که توسط شرکتSystems Modeling  به بازار عرضه شده استARENA  .نرم افزاری کامل برای انجام مطالعات شبیه‌سازی است و تمام قدم‌های یک مطالعه شبیه‌سازی را پشتیبانی می‌کندARENA  .  انعطاف پذیری زبان شبیه‌سازیSiman   و قابلیت‌های مدل سازی شیء گرا را همزمان ارائه می‌کند و در عین حال از سهولت کاربرد محیط  ویندوز مایکروسافت استفاده می‌کندARENA  . برای انیمیشن و مدل سازی گرافیکی ابزار شبیه‌سازی بسیار مناسبی است . این برنامه به کاربر امکان می دهد، اشیا مدل سازی به نام ماژول ایجاد کند که این ماژول‌ها سنگ بنای تهیه مدل هستند . تمام اجزا یک فرایند شامل منطق، داده، انیمیشن و جمع آوری آمار می توانند ماژول‌هایی برای مشخص کردن فرایندی باشند که موجودیت‌ها از آنها می‌گذرند . 

ARENA  با ارائه الگوهایی امکان ساخت انیمیشن مناسب برای  شبیه‌سازی را بسادگی فراهم می‌کند. الگوها دسته‌ای از ماژول‌ها هستند که موجودیت‌ها‌، پردازش‌ها و واژگان نوع خاصی از مسائل را در بر می‌گیرند. در این نرم افزار الگوهایی برای مهندسی مجدد فرایندهای تجاری، مراکز تلفن، ساخت و تولید با سرعت بالا، ساخت نیمه‌هادی‌ها و بسیاری کاربردهای دیگر به عنوان نمونه تهیه شده استARENA  .  دارای یک تحلیل گر ورودی و یک تحلیل گر خروجی است. کاربربا استفاده از تحلیل گر می تواند ورودی داده‌های خام را مشاهده کند. تحلیلگر خروجی نیز برای مشاهده و تجزیه و تحلیل داده‌های شبیه‌سازی است. این نرم افزارهمچنین، از ویژوال بیسیک شرکت مایکروسافت پشتیبانی می‌کند و به کاربر امکان استفاده از اطلاعات نرم افزارهای کاربردی دیگر مانندExcel  را نیز می دهد. علاوه بر این امکان انتقال خروجی‌هایArena  به این نرم افزارها نیز وجود دارد.

نرم افزار ASCEND

ASCEND که در زمره نرم افزارهای منبع باز قرار دارد از سیستم مدل سازی ریاضی برای شبیه‌سازی محیط‌ها استفاده می کند و در اواخر دهه 1980 توسط مهندسان دانشگاه کارنگی ملون امریکا طراحی شد. با وجود دامنه گسترده قابلیت‌های این نرم افزار، مهم ترین کاربرد آن درمدل سازی فرایندهای شیمیایی بوده است. دارا بودن تحلیل گرهای  جبری غیرخطی، تحلیل گر معادلات جبری و الگو سازی از مدل‌های وضعی چند محیطی از ویژگی‌های آن است. عملکرد ماتریکسی این نرم افزار به کمک یک تحلیلگر خاص ماتریکسی به نامmtx     میسر می شود.

نرم افزار دیاگرامر

نرم افزار Diagrammer   برای طراحی هندسی و شبیه‌سازی توپولوژی‌های شبکه ساخته شده است. با این نرم افزارکاربران می توانند در کوتاه ترین زمان شبکه مورد نظر خود را طراحی و ساخت و شبیه‌سازی کنند. این نرم افزار محصولی ازشرکتEDrawSoft   است که تا کنون سه نسخه از آن ارائه شده است. با کمک این نرم افزار کاربران قادر به طراحی و شبیه‌سازی توپولوژی شبکه شبکه‌های پایه،LAN،‌WAN ، شبکه‌های مبتنی برCisco   و طراحی شبکه‌های سخت افزاری مختلف خواهند بود.نمونه دیگر نرم افزارهای شبیه‌سازشبکه،Packet Tracer   محصول شرکتCisco  است که به سهولت در دسترس و قابل استفاده است. نرم افزارGloMoSim   نیز شبیه‌ساز شبکه‌های بی سیم است که در تمام سیستم عامل‌ها پشتیبانی شده و قابل استفاده است. 

 نرم افزار ABAQUS 

این بسته نرم‌افزاری به خاطر قابلیت گسترده در مدل سازی مواد مختلف و نیز توانایی سفارشی کردن آن به کمک برنامه نویسی، در محیط‌های تحقیقاتی آکادمیک محبوبیت زیادی دارد.این نرم افزارابتدا برای بررسی رفتارهای فیزیکی غیرخطی طراحی شد به همین دلیل دارای گستره وسیعی از مدل‌های مواد است.

کاربردهای این نرم افزار درصنعت اتومبیل سازی بسیار گسترده است و با استفاده  از آن ارزیابی و بهینه سازی  کارایی و قابلیت اعتماد طراحی و فرآیند ساخت میسر خواهد بود. علاوه بر آن، به کمکABAQUS   می توان‌، پایداری موتور، کارایی جعبه دنده، یکپارچگی آب بندی، طراحی قطعات، سیستم انتقال، بررسی واشرها، نویز و لرزش، انتقال حرارت، شکل دهی صفحات فلزی، تحلیل‌های فورج و تحلیل مکانیزم مونتاژ را مدل سازی و بررسی کرد. در صنعت ماشین سازی و ساخت نیز امکان  تحلیل‌های دینامیکی و صوتی ماشین‌های چرخنده‌، تحلیل‌های ترمومکانیکی، خستگی دستگاه‌های مولد انرژی‌،طراحی سیستم‌های حفاظتی در برابر سقوط‌، شبیه‌سازی عملکرد ابزاری چون دریل‌ها، سمباده زن‌ها تحت ضربه و یا بار شدید، تحلیل تصادف دستگاه‌های ریلی‌، تحلیل استاتیکی و دینامیکی سیستم‌های لوله کشی تحت بارهای‌، تحلیل طول عمر و فرسودگی ساختار دستگاه‌های ساختمان‌سازی و کشاورزی، پیش بینی طول عمر مکانیزم‌های مختلف از قبیل انتقال نیروی محرکه، ترمز و کلاچ، شبیه‌سازی ترمومکانیکی در عملیات فرآوری و  شبیه‌سازی جوشکاری به وسیله این نرم افزار میسر می‌شود.

درصنعت لاستیک سازی برای شبیه‌سازی  سیستم‌های درزبندی، پایه موتور، محصولات ورزشی، سیستم‌های حذف لرزش، تحلیل ترمومکانیکی محصولات لاستیکی‌،مدل سازی تایر و شبیه‌سازی کارکرد آن، شبیه‌سازی سایش و تحلیل‌های آکوستیکی نیز از این نرم افزار استفاده می شود.

در صنایع دفاعی و هوافضا نیزاین نرم افزار برای تحلیل‌های استاتیکی، دینامیکی وآکوستیکی- ساختاری بدنه هواپیما، شبیه‌سازی ساختارهای عظیم فضایی همچون سلول‌های خورشیدی، رادارهای فضایی و آنتن‌های منعکس کننده، شبیه‌سازی کارکرد قسمت‌های مختلف هواپیما‌، پیچش و عدم تعادل بال‌ها و انتشار ترک‌ها در بدنه، ارزیابی گیرکردن پره‌ها و برخورد با پرندگان، شبیه‌سازی ترمومکانیکی موتور هواپیماها وراکت‌ها در شرایط کاری مختلف، طراحی قطعات مقاوم در برابر انفجار، شبیه‌سازی اثرات انفجار در زیر آب در کشتی‌ها و زیر دریایی‌ها‌، کاهش نویز ایجاد شده توسط زیر دریایی‌ها و سیستم‌های نقلیه زیرآبی  به کار می رود.

در بخش کالاهای مصرفی و الکترونیکی نیز برای انجام آزمون سقوط‌، طراحی و ساخت مواد جدید از قبیل کاغذ‌ها و فیلم‌ها، طراحی و ارزیابی خواص آکوستیکی تجهیزات صوتی شبیه‌سازی ترمومکانیکی محصولات الکترونیکی، طراحی وسایل خانگی از قبیل شوینده‌ها و خشک کننده‌ها به کار می رود. البته این نرم افزار در بخش‌ها و علوم و صنایع دیگر از جمله پزشکی نیز کاربرد‌های گسترده ای دارد. البته با توجه به انتظاراتی که از سیستم شبیه‌سازی می رود، طیف نرم افزارهای مورد استفاده نیز گسترده می شود. نرم افزارهای بسیار زیاد دیگری نیز هستند که در اینجا تنها به اشاره مختصری درباره آنها بسنده می کنیم.

نرم افزارهای منبع باز

نرم افزارFacsimile   برای شبیه‌سازی و فرایند‌های تکراری تجریدی،  2NSکه یک نرم افزار محبوب و معروف برای شبیه‌سازی شبکه است،OPEN DESIRE  برای مدل سازی سیستم‌های دینامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد،PDQ  یک بسته مدل سازی کیمپیوتری است وSimPy  که یک بسته مدل سازی مبتنی به زبان برنامه نویسی فیتون است و برای شبیه‌سازی  فرایندهای تکراری تجریدی استفاده می شود.

نرم افزارهای تجاری‌

ذکر نام تمامی نرم افزارهای تجاری البته کاری غیرممکن است که البته تعدادی را در سطور فوق ذکر کردیم. اما در این میان می توان به برخی از آنها که دارای شهرت بیشتری هستند اشاره کرد. نرم افزارVisSim  برای شبیه‌سازی سیستم‌های ماشینی،NetSim  شبیه‌ساز شبکه برای محیط‌های آموزشی و تحقیقاتی،VisualSim ،Heptane  sim-20،True-World  وAMESim  که کاربردهای متنوعی دارند، اشاره کرد.

 شیما حکیمی