Dieses Lehrbuch vermittelt die Grundlagen von Entwurf, Implementierung und Validierung zeitdiskreter Simulationsmodelle sowie der statistischen Ergebnisauswertung und gibt einen Überblick über moderne Simulationssoftware sowie neuere Ansätze der Modellbildung und Simulation, speziell aus dem Bereich Künstliche Intelligenz. Mit Beispielen zur Simulation von Bedienungs-/Wartesystemen, Lagerhaltungssystemen und allgemein störungsanfälligen Systemen werden die wesentlichen Anwendungsbereiche diskreter Simulationsmodelle abgedeckt. Beim Modellentwurf werden die verschiedenen Modellierungsstile der diskreten Simulation (ereignis-, prozeß-, transaktions- und aktivitätsorientiert) einander gegenübergestellt. Die Implementierung von Modellen wird ausführlich und praxisorientiert behandelt, unter Einsatz von Hilfsmitteln auf verschiedenen Stufen (von Modula-2 über eine schrittweise entwickelte Modula-2-Simulationsumgebung bis hin zum umfassenden Simulationspaket DESMO). Die Validierung von Modellen sowie Verfahren der Simulationsstatistik, die zur Ermittlung valider Simulationsergebnisse unerläßlich sind, werden ausführlich und übersichtlich dargestellt. Zahlreiche Programmbeispiele in Modula-2, Übungsaufgaben und anspruchsvolle Projektvorschläge sind dazu geeignet, die vermittelten Methoden praktisch einzuüben. Das Lehrbuch soll Studierende der Informatik und verwandter Studiengänge darauf vorbereiten, diskrete, stochastische Simulationsmodelle selbst zu entwerfen, mit modernen Hilfsmitteln zu implementieren und die Simulationsergebnisse kritisch zu analysieren.

Inhalt
1 Einführung und Grundbegriffe.- 1.1 Systeme.- 1.2 Modelle.- 1.3 Simulation.- 1.4 Modellbildung und Modellbildungszyklus.- 1.5 Anwendungsfelder der zeitdiskreten Simulation.- 1.6 Möglichkeiten und Grenzen der Modellbildung und Simulation.- 2 Elemente zeitdiskreter Simulationsmodelle.- 2.1 Beziehungen zwischen Zustand und Zeit.- 2.2 Konzepte der zeitdiskreten Simulation.- 2.3 Komponenten ereignisorientierter Simulationsmodelle.- 2.4 Typische Modellklassen und ihre Realisierung.- 2.5 Ereignisorientierte versus prozeßorientierte Sicht.- 3 Implementation von Simulationsmodellen mit Modula-2.- 3.1 Anforderungen an Implementationssprachen für Simulationsmodelle.- 3.2 Realisierung grundlegender Simulationsbausteine mit Modula-2.- 3.3 Implementation eines Beispielmodells in der Modula-2-Simulationsumgebung.- 4 Statistische Verfahren.- 4.1 Zufallszahlenerzeugung.- 4.2 Ein portabler Zufallszahlengenerator in Modula-2.- 4.3 Testverfahren zur Bestimmung statistischer Eingabeverteilungen für Simulationsmodelle.- 4.4 Die statistische Planung und Auswertung von Simulationsexperimenten.- 5 Modellvalidierung und -dokumentation.- 5.1 Zur Notwendigkeit einer Gültigkeitsprüfung.- 5.2 Grundsätze für ein Validierungskonzept.- 5.3 Ein mehrstufiger Ansatz zur Modellvalidierung.- 5.4 Modelltransparenz durch Dokumentation.- 6 Simulationssoftware.- 6.1 Klassifikation von Simulationssoftware.- 6.2 Simulationssysteme.- 7 DESMO Ein umfassendes Simulationspaket in Modula-2.- 7.1 Entwicklungsziele.- 7.2 Unterstützte Modellierungsstile.- 7.3 Ereignisorientierte Modellierung.- 7.4 Prozeßorientierte Modellierung.- 7.5 Höhere Modellierungskonstrukte.- 7.6 Zufallszahlenerzeugung.- 7.7 Statistik.- 7.8 Reportgenerierung.- 7.9 Fehlerbehandlung.- 7.10 Deadlock-Überwachung.- 7.11Implementation.- 7.12 DESMO in der Simulationsanwendung.- 8 Ausblick: Neuere Konzepte zur Unterstützung der Modellbildung und Simulation.- 8.1 Objektorientierte Modellbildung.- 8.2 Einsatz von KI-Methoden.- Anhang A: Übungen.- A.1 Simulationsaufgaben.- A.2 Simulationsprojekte.- Anhang B: Modula-2-Simulationsprogramme.- B.1 Modula-2-Programm eines Platzreservierungsmodells.- B.2 Eine einfache Modula-2-Simulationsumgebung.- B.2.1 Modul EventChain.- B.2.2 Modul Queue.- B.2.3 Modul Distributions.- B.2.4 Modul FixedInOut.- B.2.5 Anwendungsbeispiel: Modul JobShop.- Anhang C: DESMO-Benutzerdokumentation.- C.1 Ereignisorientierte Simulation.- C.1.1 Modul EventSimulation.- C.1.2 Modul eQueue.- C.2 Prozeßorientierte Simulation.- C.2.1 Modul ProcessSimulation.- C.2.2 Modul Queue.- C.3 Höhere Synchronisationsmechanismen.- C.3.1 Modul Res.- C.3.2 Modul Bin.- C.3.3 Modul WaitQ.- C.3.4 Modul CondQ.- C.4 Zufallszahlen.- C.4.1 Modul RealDist.- C.4.2 Modul IntDist.- C.4.3 Modul BoolDist.- C.5 Statistik.- C.5.1 Modul Tally.- C.5.2 Modul Histogram.- C.5.3 Modul Count.- C.5.4 Modul Accumulate.- C.5.5 Modul Regression.- C.5.6 Modul TimeSeries.- C.5.7 Modul DESgraph.- C.6 Hilfsmodule.- C.6.1 Modul StringHdl.- C.6.2 Modul ReportIO.- Anhang D: Programmtexte der Beispielmodelle.- D.1 Jobshop-Modell.- D.1.1 Ereignisorientierte Version.- D.1.2 Prozeßorientierte Version.- D.1.3 Transaktionsorientierte Version.- D.1.4 Aktivitätsorientierte Version.- D.1.5 Version mit Prioritäten und Unterbrechungen.- D.2 Weitere Beispielmodelle.- D.2.1 Simulation einer Fähre.- D.2.2 Simulation einer Fähre mit direkt kooperierenden Prozessen.- D.2.3 Tanker-Modell mit Prioritäten.- D.2.4 Erweitertes Tanker-Modell.- Literatur.