시뮬레이션 소프트웨어

시뮬레이션 소프트웨어는 일련의 수학 공식으로 실제 현상을 모델링하는 과정을 기반으로 합니다.기본적으로 사용자가 실제로 작업을 수행하지 않고도 시뮬레이션을 통해 작업을 관찰할 수 있는 프로그램입니다.시뮬레이션 소프트웨어는 공정 수정 비용이 많이 들지 않고 최종 제품이 설계 사양에 최대한 근접할 수 있도록 장비를 설계하는 데 널리 사용됩니다.실시간 응답 시뮬레이션 소프트웨어는 게임에서 자주 사용되지만 중요한 산업 애플리케이션도 있습니다.항공기 조종사, 원자력 발전소 운영자 또는 화학 발전소 운영자와 같이 부적절한 운영에 대한 벌금이 많이 드는 경우, 실제 제어판의 실물 모형은 물리적 대응의 실시간 시뮬레이션과 연결되며, 비참한 결과에 대한 두려움 없이 귀중한 훈련 경험을 제공한다.

고급 컴퓨터 프로그램은 전원 시스템의 동작,^[1] 날씨 조건, 전자 회로, 화학 반응, 메카트로닉스,^[2] 히트 펌프, 피드백 제어 시스템, 원자 반응, 심지어 복잡한 생물학적 과정을 시뮬레이션할 수 있습니다.이론적으로, 수학 데이터와 방정식으로 환원될 수 있는 모든 현상은 컴퓨터에서 시뮬레이션될 수 있다.대부분의 자연현상은 거의 무한대의 영향을 받기 때문에 시뮬레이션이 어려울 수 있습니다.유용한 시뮬레이션을 개발하는 비결 중 하나는 시뮬레이션의 목표에 영향을 미치는 가장 중요한 요소를 결정하는 것이다.

다양한 조건에서 어떻게 동작하는지 보기 위해 프로세스를 모방할 뿐만 아니라 시뮬레이션도 새로운 이론을 테스트하기 위해 사용됩니다.인과관계의 이론을 만든 후, 이론가는 컴퓨터 프로그램의 형태로 관계를 코드화할 수 있다.프로그램이 실제 프로세스와 동일한 방식으로 동작할 경우 제안된 관계가 정확할 가능성이 높습니다.

일반 시뮬레이션

일반 시뮬레이션 패키지는 이산 이벤트와 연속 시뮬레이션의 두 가지 범주로 나뉩니다.개별 이벤트 시뮬레이션은 고객이 은행 대기열에 도착하는 등의 통계 이벤트를 모델링하기 위해 사용됩니다.모델은 도달 확률과 관찰된 동작을 적절히 연관시킴으로써 최적의 큐카운트를 결정하여 큐 대기시간을 지정된 수준으로 유지할 수 있습니다.연속 시뮬레이터는 탄도 궤도, 사람의 호흡, 전기 모터 응답, 무선 주파수 데이터 통신, 증기 터빈 발전 등과 같은 다양한 물리적 현상을 모델링하기 위해 사용됩니다.시뮬레이션은 컴포넌트 선택과 컨트롤러 게인을 최적화하기 위한 초기 시스템 설계와 임베디드 제어 코드를 생성하기 위한 모델 기반 설계 시스템에서 사용됩니다.연속 시뮬레이션의 실시간 작동은 오퍼레이터 교육 및 오프라인 컨트롤러 튜닝에 사용됩니다.

유명한 시뮬레이션 접근법에는 주로 4가지가 있습니다.Event-Scheduling 방법, Activity Scanning, Process-Interaction 및 Three-Phase 접근방식을 비교하여 다음 사항에 유의할 수 있습니다.

Event-Scheduling 방식은 보다 단순하고 2단계밖에 없기 때문에 C와 B가 없습니다.이것에 의해, 조건부 이벤트의 스캔이 없어지기 때문에, 프로그램을 고속으로 실행할 수 있습니다.이 모든 장점은 2단계만 존재하며 모든 이벤트가 혼합되어 있기 때문에(B와 Cs가 없음), 이 방법은 절약성이 아니기 때문에 이 방법을 개선하는 것이 매우 어렵다는 것을 의미합니다(Pidd, 1998).Activity Scanning 접근법도 달력이 없기 때문에 Three-Phase 방법보다 단순하며 절약 모델링을 지원합니다.그러나 이 접근법은 모든 활동을 조건부로 취급하기 때문에 3상보다 훨씬 느립니다.한편, 이그제큐티브에는 2개의 단계가 있습니다.일반적으로 이 접근방식은 3상 방법과 혼동된다(Pidd, 1998).프로세스- 상호작용은 먼저 두 가지 공통적인 장점을 공유합니다.그것들은 실행 속도가 느린 프로그램을 회피합니다.둘째, 그들은 사건의 가능한 모든 논리적 결과를 생각할 필요성을 회피한다." (Pidd, 1998)그러나 (Pidd, 1998)의 주장처럼 이 접근법은 DISTALDK 문제로 어려움을 겪지만, 이 접근법은 초보 모델러에게 매우 매력적이다.단, (Schriber et al, 2003).「프로세스의 상호 작용은, 엘리트 그룹만이 이해할 수 있어 일반 프로그래머가 이해할 수 없었습니다」라고 말하고 있습니다.실제로 (Schriber et al, 2003).「멀티 스레드 애플리케이션은 컴퓨터 사이언스 수업에서 다루어졌지만, 보다 넓은 커뮤니티에서는 거의 사용되지 않습니다」라고 덧붙입니다.이는 프로세스-상호작용의 구현이 매우 어려웠음을 나타냅니다.앞의 인용문에서 명백한 모순은 프로세스 상호작용 접근법과 트랜잭션 흐름 접근법이 혼재했기 때문입니다.(Schriber et al, 2003)에 의해 가장 잘 기술된 트랜잭션 흐름의 원점에 대한 완전한 개념을 보려면:이것은 고든 시뮬레이터가 생겨난 태초의 수프였다.Gordon의 트랜잭션 플로우 월드뷰는 프로세스 인터랙션의 교묘하게 위장된 형태로, 프로세스 인터랙션의 접근방식을 일반 사용자의 손아귀에 넣었습니다.Gordon은 역사상 가장 훌륭한 패키징 작업 중 하나를 수행했습니다.그는 시스템 작동을 그래픽으로 묘사하는 흐름도를 만들기 위해 조립할 수 있는 일련의 구성 요소를 고안했습니다.이 모델링 패러다임에서는 시스템을 통한 요소의 흐름이 쉽게 볼 수 있었습니다. 왜냐하면 그것이 전체 접근법의 초점이었기 때문입니다.3상 접근방식은 "병행성을 시뮬레이션하면서 교착 상태를 피할 수 있다"(Pidd and Cassel, 1998).단, Three-Phase는 바인딩된 액티비티의 스케줄을 스캔한 후 모든 조건부 액티비티를 스캔하여 속도를 늦춰야 합니다.그러나 많은 사람들이 교착상태의 문제를 해결하는 대가로 들인 시간을 잊는다.실제로 Three-Phase는 3단계 커밋 참조 중 서로 다른 이름으로 운영 체제, 데이터베이스 등에 대해 이야기하든 상관없이 분산 시스템에서 사용됩니다(Tanenbaum and Steen,^[3] 2002).

일렉트로닉스

전자 시뮬레이션 소프트웨어는 수학 모델을 사용하여 실제 전자 장치 또는 회로의 동작을 복제합니다.본질적으로, 그것은 컴퓨터를 완전히 작동하는 전자제품 실험실로 바꿔주는 컴퓨터 프로그램입니다.전자 시뮬레이터는 개략적인 에디터, SPICE 시뮬레이터 및 화면상의 파형을 통합하여 "what-if" 시나리오를 쉽고 빠르게 만듭니다.실제로 구축하기 전에 회로의 동작을 시뮬레이션함으로써 효율을 크게 향상시키고 전자 회로 설계의 동작과 안정성에 대한 통찰력을 제공합니다.대부분의 시뮬레이터는 탁월한 출력과 정확도를 위해 아날로그, 디지털 및 혼합 A/D 회로를 시뮬레이션하는 SPICE 엔진을 사용합니다.또한 일반적으로 광범위한 모델 및 장치 라이브러리를 포함합니다.이러한 시뮬레이터는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB) 내보내기 기능을 갖추고 있지만 전자회로 시뮬레이션의 주요 응용 프로그램인 회로의 설계 및 테스트에는 필수적이지 않습니다.

아날로그 전자 회로 시뮬레이터는 엄밀하게는^[4] 아날로그 및 이벤트 구동 디지털 시뮬레이션^[5] 기능을 모두 포함하지만 혼합 모드 ^[6]시뮬레이터로 알려져 있습니다.즉, 시뮬레이션에는 아날로그, 이벤트 구동(디지털 또는 샘플링 데이터) 또는 그 양쪽의 조합이 포함될 수 있습니다.전체 혼합 신호 분석은 하나의 통합된 개략도에서 구동할 수 있습니다.혼합 모드 시뮬레이터의 모든 디지털 모델은 전파 시간과 상승/하강 시간 지연의 정확한 사양을 제공합니다.

혼합 모드 시뮬레이터에 의해 제공되는 이벤트 구동 알고리즘은 범용이며 비디지털 유형의 데이터를 지원합니다.예를 들어 요소는 실제 값 또는 정수 값을 사용하여 DSP 함수나 샘플링된 데이터 필터를 시뮬레이션할 수 있습니다.이벤트 구동 알고리즘은 표준 SPICE 매트릭스 솔루션 시뮬레이션보다 빠르기 때문에 아날로그 ^[7]모델 대신 이벤트 구동 모델을 사용하는 회선에서는 시뮬레이션 시간이 크게 단축됩니다.

혼합모드 시뮬레이션은 (a) 타이밍 모델을 사용하는 원시 디지털 소자와 (b) 집적회로의 실제 트랜지스터 토폴로지를 사용하는 서브회로 모델을 사용하는 경우, (c) 인라인 부울 논리식을 사용하는 경우의 3단계로 처리된다.

정확한 표현은 주로 IC의 I/O 특성에 대한 면밀한 검사가 필요한 전송로 및 신호 무결성 문제를 분석하는 데 사용됩니다.부울 논리식은 아날로그 환경에서 효율적인 논리 신호 처리를 제공하기 위해 사용되는 지연 없는 함수입니다.이 두 가지 모델링 기법에서는 SPICE를 사용하여 문제를 해결하고 세 번째 방법인 디지털 프리미티브는 혼합 모드 기능을 사용합니다.이러한 방법에는 각각 장점과 적용 대상이 있습니다.실제로 많은 시뮬레이션(특히 A/D 기술을 사용하는 시뮬레이션)에서는 세 가지 접근 방식을 모두 조합해야 합니다.어떤 접근법만으로는 충분하지 않습니다.

프로그래머블 로직 컨트롤러

프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)의 동작을 올바르게 이해하기 위해서는 PLC 프로그램의 프로그래밍, 테스트 및 디버깅에 상당한 시간을 할애해야 합니다.PLC 시스템은 본질적으로 비용이 많이 들고 다운타임은 종종 매우 비용이 많이 듭니다.또한 PLC가 잘못 프로그래밍되면 생산성이 저하되고 위험한 상황이 발생할 수 있습니다.PLC 시뮬레이션 소프트웨어는 PLC의 이해와 학습에 유용한 도구이며, 이러한 지식을 최신 ^[8]상태로 유지하는 데 도움이 됩니다.PLC 시뮬레이션은 태그 기반 형식을 사용하여 작성된 프로그램을 작성, 편집 및 디버깅할 수 있는 기능을 사용자에게 제공합니다.가장 인기 있는 PLC의 대부분은 강력한 PLC 프로그래밍 방법인 태그를 사용합니다.PLC 시뮬레이션은 태그 기반 래더 논리 프로그램과 3D 대화형 애니메이션을 통합하여 사용자의 학습 경험을 ^[9]향상시킵니다.이러한 인터랙티브 애니메이션에는 신호등, 배치 처리 및 병입 ^[10]라인이 포함됩니다.

PLC 시뮬레이션을 사용함으로써 PLC 프로그래머는 래더 로직 명령과 프로그램을 변경하는 모든 "가상" 시나리오를 시도할 수 있으며, 그런 다음 시뮬레이션을 다시 실행하여 변경이 PLC의 운영과 성능에 어떻게 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다.이러한 유형의 테스트는 대부분의 경우 수십만~^[11]수백만 달러의 가치가 있는 프로세스를 제어하는 유선 연결 운영 PLC를 사용하여 실행할 수 없습니다.

판금 성형

판금 성형 시뮬레이션 소프트웨어는 수학적 모델을 사용하여 실제 금속판 제조 ^{[citation needed]}공정의 동작을 재현합니다.본질적으로, 이것은 컴퓨터를 완전히 작동하는 금속 제조 예측 장치로 변환하는 컴퓨터 프로그램입니다.판금 성형 시뮬레이션을 통해 금속 공장의 생산 라인 결함을 방지하고 테스트 및 고가의 실수를 줄여 금속 성형 ^{[citation needed]}공정의 효율성을 향상시킵니다.

금속 주조

금속 주조 시뮬레이션은 현재 주조 공장 엔지니어의 결함 예측 도구로 설계된 유한 요소 방법 시뮬레이션 소프트웨어에 의해 수행되고 있으며, 이는 프로토타입 시험 제작 전부터 주조 공정을 수정 및/또는 개선하기 위한 것입니다.이 개념은 정보를 사용하여 결과를 단순하고 효과적으로 분석하고 예측하여 다음과 같은 프로세스를 시뮬레이션하는 것입니다.

• 중력 모래 주조
• 중력 다이캐스팅
• 중력 틸트 주입
• 저압 다이캐스팅

일반적으로 소프트웨어의 사양은 다음과 같습니다.

• 그래피컬 인터페이스 및 메쉬 도구
• 주형 충전 솔버
• 응고 및 냉각 솔버:열 및 열-기계(주물 수축).

네트워크 프로토콜

네트워크 실체 간의 상호작용은 다양한 통신 프로토콜에 의해 정의된다.네트워크 시뮬레이션 소프트웨어는 프로토콜 수준에서 네트워크의 동작을 시뮬레이션합니다.네트워크 프로토콜 시뮬레이션 소프트웨어는 테스트 시나리오 개발, 특정 프로토콜 메시지에 대한 네트워크 동작 이해, 새로운 프로토콜 스택 구현 컴플라이언스, 프로토콜 스택 테스트에 사용할 수 있습니다.이러한 시뮬레이터는 ITU-T, IEEE 등과 같은 국제표준기구가 개발한 전기통신 프로토콜 아키텍처 사양을 기반으로 합니다.프로토콜 시뮬레이션 소프트웨어의 출력은 상세 패킷 추적, 이벤트 로그 등이 될 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스