Processi dinamici
Le simulazioni servono allo studio di processi dinamici. Vengono utilizzate quando sperimentare con processi reali sarebbe troppo costoso, troppo rischioso oppure troppo complicato e dispendioso in termini di tempo. Per una simulazione si progetta quindi un modello con cui eseguire analisi il più possibile significative.
Nell'industria questa tecnica viene utilizzata, ad esempio, per studiare senza pericoli processi chimici rischiosi, formare piloti a costi contenuti oppure ottimizzare processi produttivi, come nella produzione di veicoli.
Tipi di modello
Per la simulazione esiste una serie di tipi di modello molto diversi. La loro denominazione dipende dal metodo di indagine, dalle transizioni di stato e dal mezzo di rappresentazione della simulazione.
Secondo B. Page si distingue tra modelli analitici e modelli di simulazione.
Il primo modello rappresenta i processi mediante sistemi di equazioni matematiche. Viene utilizzato, ad esempio, per fare previsioni sul comportamento dell'economia di mercato. «Le indagini analitiche sono ... limitate, a causa di restrizioni matematiche, a sistemi di complessità relativamente bassa.» Queste limitazioni derivano dal grande dispendio di tempo necessario per calcolare sistemi di equazioni di ordine superiore.
Al contrario, il modello di simulazione si avvicina a una soluzione per passi successivi, con il vantaggio che durante l'intero svolgimento è possibile intervenire nella simulazione e modificarla.
Le soluzioni intermedie vengono chiamate anche stati, il che ci porta alla successiva caratteristica distintiva, le transizioni di stato. Nei modelli dinamici si distingue da un lato tra variazioni di stato continue e discrete, dall'altro tra variazioni di stato deterministiche e stocastiche.
Transizioni di stato
Modelli con transizioni di stato continue sono, ad esempio, i modelli di simulazione fisici. In essi uno stato passa gradualmente all'altro, il che è caratteristico dei modelli analogici. Variazioni di stato discrete (separate) si verificano nelle simulazioni digitali. Se si vogliono simulare digitalmente modelli continui, è necessaria una discretizzazione. Questa può avvenire tramite la trasformazione di equazioni differenziali.
Le variazioni di stato sono provocate da diversi eventi. Se questi eventi non possono essere specificati chiaramente, come avviene invece per le variazioni di stato deterministiche, per determinarli si ricorre al calcolo delle probabilità. Si parla allora di modelli di simulazione stocastici, utilizzati ad esempio per le previsioni meteorologiche.
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