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放射性废弃物处置评估软件GoldSim 与其他模拟方法的比较

GoldSim是一个通用模拟框架,因为它不专门用于特定类型的问题。相反,它是用于模拟各种系统的“工具包”。此类框架可被视为编程语言,允许用户以灵活的方式模拟克重不同类型的系统。三种常见的通用模拟框架类型是:电子表格系统动力学程序离散时间模拟器。GoldSim与这些方法有什么不同?


电子表格

电子表格是迄今为止使用广泛的通用模拟器。与其他类型的模拟软件相比,这些程序的一个优点是大多数人已经对电子表格程序有些熟悉。因此,它们被广泛地用于简单的模拟项目(特别是在商业中)。


尽管电子表格很适合快速处理和整理大量数据和计算,但由于它们的结构,它们在执行复杂的动态模拟方面存在一些关键限值(例如,表示复杂的动态过程很困难,它们无法显示以图形方式显示模型结构)。


如下所述,GoldSim 是一个图形化的动态模拟程序,它解决了这些限制并超越了电子表格,可以轻松构建和维护复杂系统的动态模型。

GoldSim 理解时间

在电子表格中,您通过为要预测其值的每个时间步长(即,每天、每个季度、每个月)添加一行(或列)来处理动态。除了是一种笨拙的表示动态的方式之外,这还有缺点。

 1) 很难表示动态反馈回路延迟,其中对系统的一个部分进行了更改有延迟影响;

2)突发的(通常是随机的)事件(例如,金融交易、事故、失败)难以准确表示。 

GoldSim 是一个动态模拟器。因此,您可以直接指定模拟的持续时间以及时间步长(可以更改)。因此,您可以通过在模拟中引用 Elapsed Time 或模拟时间(即日期)来直接指定变量。此外,GoldSim 中的对象固有地将时间纳入其计算中。例如,称为 Integrator 的内置对象在模拟期间对指定的变化率进行数值积分。

GoldSim 是图形化和面向对象的

GoldSim 的图形用户界面使理解、演示和记录模型逻辑和结构变得更加简单。对象都使用可读名称而不是单元地址来引用。

您可以通过创建和操作表示数据和数据之间关系的图形对象来创建、记录和展示模型。根据模型中各种对象的关联方式,GoldSim 通过以适当的方式直观地连接它们,自动指示它们的影响和相互依赖性。

此外,GoldSim 还提供了很大的工具来探索每个变量如何影响其他变量。

GoldSim 是分层的

大多数 GoldSim 模型有数百个(通常是数千个)元素。为了管理、组织和查看这样的模型,将元素分组到子系统(称为容器)中很有用。容器只是元素的集合。

容器可以放置在其他容器内,并且可以创建任意数量的容器层。这种将模型元素组织成层次结构的能力为创建“自上而下的模型”创建了一个很大的工具,其中的细节级别随着您“深入”到模型中而增加。这样的层次结构允许您创建高度复杂的系统模型,而不会失去理解和解释模型的能力。

GoldSim 可以表示不确定和随机过程

全部系统都具有不确定和随机的成分。尽管电子表格插件(例如@RISK 和 Crystal Ball)可以在电子表格内进行蒙特卡罗模拟,并且这些工具提供了对简单电子表格的增量改进,因为电子表格不能轻易表示动态系统,因此很难表示随机过程(例如、降雨)和随机事件(例如事故、故障)。 GoldSim 专为模拟此类过程而设计,并具有多种概率模拟功能。


随机变量


GoldSim 具有维度感知能力

GoldSim 具有尺寸意识,并允许您在模型中使用类型的单位。GoldSim 检查尺寸一致性并自动为您执行转换。


GoldSim 中的单位


GoldSim 允许您创建自定义界面

GoldSim 提供了一组专门的创作工具,允许您为您的模型创建自定义图形用户界面(仪表板),使非技术用户可以访问它们。可以保存使用这些创作工具创建的模型,然后用GoldSim Player 查看和运行。界面可以设计为按钮、输入字段、滑块和结果显示,作者可以嵌入文本、工具提示和图形以提供有关模型使用的说明。这样的界面允许某人轻松使用模型,而无需他们熟悉 GoldSim 建模环境或特定模型的细节。

GoldSim 拥有的扩展模块

GoldSim 旨在容纳的扩展模块的添加,例如金融模块(用于模拟金融工具和流程)、污染物传输模块(用于模拟环境中化学和放射性成分的归宿和传输)和可靠性模块(用于模拟复杂工程系统的可靠性)。

这些和其他优势使 GoldSim 成为对电子表格的灵活的改进,用于构建复杂的量化模型。此外,由于 GoldSim 可以链接到电子表格,您仍然可以将电子表格用作输入和输出的数据库,甚至可以用作专门计算的子程序。


系统动力学程序

系统动力学软件(例如 Stella、iThink、Vensim 和 Powersim)基于麻省理工学院的 Jay W. Forrester 教授在 1950 年代末和 1960 年代初开发的标准库存和流量方法。使用三种主要元素类型(存量、流量和转换器)构建基于系统动力学的模型,并强调了解系统的反馈结构。系统动力学软件有常用语模拟业务和组织系统以及鸡蛋的工程和科学系统。


尽管GoldSim在一些方面类似于系统动力学程序(并且可以模拟这些工具可以模拟的类型的系统),但 GoldSim很大地扩展了想多限制性的存量和流量语法,以便更真实地模拟复杂系统。


GoldSim 通过提供以下功能与大多数系统动力学软件包不同:

  • GoldSim 有更广泛的模型对象(元素),使模型逻辑和结构更加透明。


元素


  • GoldSim 提供了很好的功能,可以将离散事件(例如,金融交易、事故、罢工、诉讼)的发生和后果叠加到连续系统上。


活动


  • GoldSim 专门设计用于定量表示系统中的不确定参数和随机过程和事件。由于几乎真实的系统都受到此类参数、过程和事件的强烈影响,因此预测模拟有此类系统特征的真实表示。


随机


  • GoldSim 的分层子模型方法和其他专门的编程功能(例如,局部变量、循环/迭代子模型)允许您构建和有效维护高度复杂的模型(由数千个对象组成),而不会失去向非技术人员解释模型的能力观众。


容器


  • GoldSim 具有尺寸意识,并允许您在模型中使用类型的单位。GoldSim 检查尺寸一致性并在模型构建期间自动为您执行转换。


GoldSim 中的单位


  • GoldSim 旨在适应添加专门的扩展模块,以实际解决无法使用存量和流量范式充分表示的系统。这有金融模块(用于模拟金融工具和相关的随机过程)、污染物传输模块(用于模拟环境中化学和放射性成分的耦合归宿和传输)和可靠性模块(用于模拟复杂工程系统的可靠性)。


离散时间模拟器

离散时间模拟器(例如 ProModel、Arena、ExtendSim 和 Witness)通常依赖事务流方法来建模系统。模拟由实体(具有特定属性的流量单元)、资源(以实体提供服务的元素)和控制元素(确定实体和资源的状态的元素)组成。离散模拟器通常用于模拟呼叫中心、工厂运营和运输设施等系统。


尽管GoldSim具有很大的离散时间模拟功能,但它主要涉及用于表现出连续和离散动态(其中离散时间用于表示诸如故障、事故和金融交易等事物)的系统进行建模。GoldSim 并非旨在表示具有以各种方式(例如装配线和呼叫中心)处理大量不同属性的数千个实体的系统。在大多数情况下,使用离散事件模拟器(而不是GoldSim)的事务流方法可以更好地表示这些类型的系统。


GoldSim 在以下方面与大多数离散模拟器不同:

  • GoldSim 可以同时模拟离散和连续过程。当系统包含连续流或动态时,这是一个明显的优势。

  • GoldSim 旨在构建专注于“大局”问题的复杂系统的“自上而下”模型。因此,GoldSim 更擅长模拟具有不同组件的系统,这些组件以一致的方式耦合在一起才能理解整个系统的行为(例如,战略业务模型、供应链、资产组合和/或项目、复杂的程序)。

  • GoldSim 在模拟复杂系统方面做得更好,这些系统的行为难以预测和/或难以理解,因此它们具有高度的不确定性。此类系统有自然系统(如水文系统和生态系统)和人造系统(如市场、企业和复杂的计划或开发项目)。

  • GoldSim 具有尺寸意识,允许您使用类型的单位,而无需执行转换或担心单位错误。

  • GoldSim 旨在适应添加专门的扩展模块,例如金融模块(用于模拟金融工具和流程)、污染物传输模块(用于模拟环境中化学和放射性成分的归宿和传输)和可靠性模块(用于模拟复杂工程系统的可靠性)。

  • GoldSim 在跟踪交互经过定义和控制的详细、精心设计的系统(例如装配线和呼叫中心)方面效率较低。如果使用使用离散事件的事务流方法可以很好地描述您的系统,那么纯离散事件模拟器通常比 GoldSim 更合适。




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2022-01-05

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