Simulation

Modellierung ist ein zentrales Anliegen der Informatik insgesamt. Simulationsverfahren sind spezielle Modellierungsmethoden, die sich mit der Modellierung des dynamischen Verhaltens von Systemen innerhalb der Informatik (z.B. Kommunikationssysteme, Verteilte Systeme, Mikroelektronik oder Theoretische Informatik) und in noch weit größerem Maße auch außerhalb der Informatik (Logistik-, Produktions-, Hafen-, Umweltsysteme, …) befassen.

Bei den anwendungsnahen Forschungsarbeiten zur Modellierung und Simulation werden methodische Fragestellungen mit Werkzeugaspekten und innovativen Anwendungsfeldern verknüpft. Auf methodischer Ebene liegen die Schwerpunkte auf der Nutzung objektorientierter Ansätze für Modellierung (Erweiterungen der UML 2 für die Simulation), agentenbasierter Simulationsansätze, verteilte Simulation über das Web, genetischer Algorithmen für die Simulationsoptimierung, Prinzipien der Selbstorganisation, auf Lernverfahren in der Simulation  sowie auf Validierungsansätzen (Process Mining). Ein Schwerpunkt lag auf der Entwicklung simulationsspezifischer Stereotypen für die Modellierungssprache UML 2.

Einen weiteren Forschungszweig stellt die Entwicklung eines Simulationsansatzes dar, der neben der klassischen Simulationssicht Erweiterungen in Richtung des betrieblichen Stoffstrommanagements mit einbezieht (siehe Umweltinformatik). Neben der klassischen auftragsbezogenen Sichtweise eines Produktionsprozesses wird in dem Ansatz auch eine stoff- und energieflussbasierte Sichtweise auf einen betrieblichen Produktionsprozess durch entsprechende Modellierungsmechanismen geschaffen. Dieser Ansatz ermöglicht im Vergleich zu bestehenden statischen Stoffstrommodellierungsansätzen auch eine dynamische Sichtweise.

Auf der Werkzeugebene werden objektorientierte Softwarekonzepte für die Gestaltung von Simulationssoftware analysiert und umgesetzt. Die aktuellen Schwerpunkte liegen dabei auf Frameworkarchitekturen (Simulationsframework DESMO-J in Java), auf der Model-Driven Architecture (Codegenerierung von Simulationsprogrammen aus erweiterten ULM 2-Diagrammen), auf Simulationssystemen auf Basis der Eclipse-Plattform sowie kürzlich auf Portierungen in die .NET-Welt mithilfe der Entwicklungsumgebung Empinia (ein open source software framework unter der Apache Software License 2.0). Für den Ansatz der agentenbasierten Simulation wurde vor einiger Zeit ein auf DESMO-J aufbauendes Framework entwickelt, das insbesondere die Modellierung der räumlichen Umwelt flexibel unterstützt und im abgelaufenen Forschungsprojekt „Nachhaltige Logistikkonzepte für Stadtkurierdienste“ erstmals genutzt wurde. Das zugehörige Kurierdienst-Simulationsmodell wird auch nach Abschluss des geförderten Forschungsvorhabens weiter ausgebaut.

Kürzlich wurde zur Simulation von Geschäftsprozessen eine Integration von DESMO-J in ein innovatives Geschäftsprozessmodellierungs-Tool, IYOPRO (online BPM Suite nach dem BPMN Standard) geschaffen. In diesem Rahmen wurde auch eine DESMO-J-Bibliothek zur Modellierung von Geschäftsprozessen mit der Notation der BPMN2 realisiert. Über praktische Erfahrungen aus der Prozessmodellierung, -simulation, IYOPRO und BPMN berichtet MBS-Mitglied Philip Joschko in seinem Blog.

Innovative Anwendungen der Simulationstechnik werden vorrangig für die Bereiche Hafenlogistik, Transport- und Telekommunikationsnetze, Öko-Logistik, klinische Ablaufpfade und integrierte Stoffstromsimulation (Umweltinformatik) sowie e-Learning bearbeitet. Kürzlich wurde im Rahmen eines Kooperationsprojekts das neue Anwendungsfeld der Wartungsplanung von Offshore-Windkraftanlagen mittels spezieller Simulationswerkzeuge erschlossen.