Datenbankgetriebene objektorientierte Simulation

Zusammenfassung

Simulationsmodelle erfordern eine Vielzahl verschiedenartiger Daten. Die Eingabe und die Verwaltung derartiger Daten ist sehr aufwendig und sicherlich eine der wesentlichen Schwellen für die Nutzung von Simulationsmodellen für Steuerungs- und Planungszwecke. Moderne Simulationssysteme stellen graphische Modellierungsinstrumente zur Verfügung, die es ermöglichen, ein Simulationsmodell aus Modellbausteinen zusammenzusetzen. Dabei handelt es sich um eher abstrakte Netzwerkelemente wie bei SLAM [12], [14] oder SIMAN [11] oder mehr anwendungsnahe Elemente z.B. Maschinen oder Teile wie bei Witness [10], [4] oder SIMPLE++ [8]. Der Modellbau erfolgt durch Auswahl eines Modellelementes aus einem Menü. Nach dem Einfügen des Elementes in das Modell muss ein Formular mit den entsprechenden Daten ausgefüllt werden. Für Demonstrationsbeispiele ist das elegant und eindrucksvoll, für grosse Modelle ist dieses Vorgehen jedoch unübersichtlich und aufwendig. In der Praxis werden grosse Systeme mit Hilfe von Datenbanken verwaltet. Sie bieten das Instrumentarium zur systematischen Erfassung und Bearbeitung grosser Datenbestände, die für die Beschreibung betrieblicher Systeme nötig sind. Man denke etwa an das System R/3 der SAP [5, S. 833-S. 841] oder das System Triton von Baan [5, S. 842-S. 850]. Gelingt es, derartige Datenbestände direkt für die Simulation zu nutzen, erübrigt sich die Eingabe von Daten für Zwecke der Simulation weitestgehend. In handelsüblichen Produktionsplanungs- und -Steuerungssystemen etwa sind die für den Bau und den Betrieb eines Simulationsmodells des entsprechenden Fertigungssystems notwendigen Informationen in strukturierter Form verfügbar. Darauf setzt die datenbankgetriebene Simulation auf. Das Besondere an ihr ist, das nicht nur die Versorgung des Simulationsmodells mit Daten über eine Datenbank erfolgt, sondern auch das Simulationsmodell selber mit Hilfe von Daten, die in einer Datenbank abgelegt sind, zu Beginn der Simulation realitätsgerecht konfiguriert wird. Modellbau und die Durchführung von Simulationsläufen sind datenbankbasiert. Das geht nur, wenn für die Modellierung Modellbausteine zur Verfügung stehen, die den betrieblichen Gegebenheiten der Struktur nach entsprechen und die über die Informationen aus der Datenbank gemäss den aktuellen Anforderungen der Realität ausgestaltet werden können. Das geeignete Instrument dazu ist der objektorientierte Ansatz, wie er Ende der siebziger Jahre mitder Entwicklung der objektorientierten Programmiersprache Smalltalk [3] umfassend konzipiert wurde. Objekte werden dabei als Kombinationen von Eigenschaften und Methoden dargestellt. Methoden beschreiben die Veränderungsmöglichkeiten von Eigenschaften. Dabei werden zunächst Objektklassen definiert, die Strukturen und das Verhalten gleichartiger Objekte festlegen. Mit Hilfe der Objektklassen lassen sich neue Exemplare dadurch erzeugen, dass die für die Objekte vorgesehenen Eigenschaften spezifiziert, das heisst, den entsprechenden Variablen konkrete Werte zugewiesen werden. Das neue Exemplar verfügt über alle von der Objektklasse vorgesehenen Methoden. Da das Konzept in höchstem Masse rekursiv ist und Variable nicht auf die sonst üblichen Datentypen beschränkt sind, sondern selbst wieder Objekte sei können, gibt es eigentlich keine formalen Grenzen für die Ausdrucksfähigkeit dieses Konzeptes. Es ist naheliegend, die Elemente eines Simulationsmodells allgemein als Objektklassen zu definieren. Eine Konkretisierung der Elemente erfolgt durch Festlegung von Exemplaren nach Art und Anzahl und durch die Ausstattung der Exemplare mit entsprechenden Daten. Sowohl die Informationen für die Konfigurierung des Simulationsmodells wie auch die Daten zur Initialisierung und zum Betreiben des Modells lassen sich in einer Datenbank ablegenund verwalten. Der Nutzer des Simulationsmodells hat als Oberfläche für die Modellsteuerung im wesentlichen die Oberfläche der Datenbank. Natürlich muss das Simulationssystem über Elemente verfügen, die die Daten der Datenbank aufnehmen können. Die Elemente müssen daher inhaltlich bestimmt sein. Eine Systementwicklung erfolgt im Hinblick auf einen Problembereich, etwa die Fertigung. Für einen derartigen Anwendungsbereich müssen problemadäquate Objektklassen zur Verfügung gestellt werden, aus denen dann Objekte mit Daten aus der Datenbank generiert werden können.