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Konsistente, Verteilungskonforme Multi-Level-Simulation auf Basis gelernter, nicht-determinierter AbstraktionsĂŒbergĂ€nge
Die Entwicklung komplexer Systeme, wie Fabrikanlagen, autonome Schienenfahrzeuge oder Flugzeuge, wird fast ausnahmslos von Modellierung und Simulation begleitet. Die Methode erlaubt es in allen Phasen der Entwicklung, EntwĂŒrfe zu evaluieren und Alternativen gegenĂŒber zu stellen.
FĂŒr jedes Modell muss entschieden werden, wie detailliert es das System abbildet und wie groĂ sein Betrachtungsausschnitt ist. Typischerweise unterliegt diese Entscheidung einem beschrĂ€nkten Projektbudget, sodass die Dimensionen Detailgrad und Ganzheitlichkeit in der Praxis gegeneinander abgewogen werden mĂŒssen. Ein Modell des gesamten Systems kann somit nur in einem bestimmten, maximalen Detailgrad realisiert werden (Grobebene). Um eine detaillierte Betrachtung zu ermöglichen, muss ein kleinerer Betrachtungsgegenstand gewĂ€hlt werden (Detailebene). Somit reduziert sich entweder der Detailgrad oder die Perspektive.
Eine in der Literatur viel diskutierte Lösung dieses scheinbaren Dilemmas liegt darin, die Modelle der Grob- und der Detailebene zu verbinden. Es entsteht ein Hybrid, der genau da detailliert ist, wo es fĂŒr eine bestimmte Fragestellung erforderlich ist. Die Modelle sind jedoch auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen angesiedelt. Um sie zu verbinden, mĂŒssen Ăbergange (z.B. Adapter) zwischen ihnen geschaffen werden. Bei dem Ăbergang von der Detailebene in die Grobebene (up) geht typischerweise Information verloren, die im umgekehrten Fall (down) wieder âaufgefĂŒlltâ werden muss. Dieses âAuffĂŒllenâ ist im Allgemeinen nicht eindeutig. Dennoch fordern bestehende AnsĂ€tze hĂ€ufig, dass die Verkettung von down und up (schwache Konsistenz) sowie von up und down (starke Konsistenz) die IdentitĂ€t liefert. Hierdurch wird down eindeutig gemacht. Im Rahmen dieser Arbeit wird anhand eines einfachen Lieferkettenbeispiels aufgezeigt, dass diese Eindeutigkeit zu groĂen Problemen fĂŒr die ValiditĂ€t der Simulation fĂŒhren kann.
Um dieses Problem aufzulösen, wird in der vorliegenden Arbeit die gekoppelte Simulation beider Ebenen als indeterministisch verstanden. Es wird gefordert, dass sie der (schwachen) Konsistenz genĂŒgt und einer geeignete Wahrscheinlichkeitsverteilung folgt.
Ein weiteres Problem bestehender AnsĂ€tze liegt darin, dass sie den Effizienzgewinn aus der Verbindung beider Ebenen durch zusĂ€tzlichen Modellierungsaufwand fĂŒr up und down gefĂ€hrden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist somit der Entwurf einer Architektur fĂŒr lernende Multi-Level-Simulationen. Lernend deshalb, da hierbei konsistente und verteilungskonforme ĂbergĂ€nge mithilfe von maschinellen Lernverfahren basierend auf Beispielen generiert werden