Comment choisir les bons types de simulation pour votre projet

Avant de commencer à construire un modèle de simulation pour un projet donné, il est crucial d'identifier les types de simulation qui correspondent le mieux au système à modéliser.

Le système évoluera-t-il dans le temps?

Les agents du système interagiront-ils les uns avec les autres et avec leur environnement?

Les agents seront-ils capables de s'adapter à de nouvelles conditions, modifiant ainsi leurs schémas de décision? Le système à modéliser est-il un système dynamique ou complexe?

Dans ce blog, nous allons passer en revue les types de simulation les plus populaires, largement utilisés par les professionnels et les universitaires pour mener des études de simulation.

Simulation à évènements discrets (DES)

Image par Ocean Ng disponible sur Unsplash

C'est un type de simulation qui modélise un système comme une séquence ou une série d'événements. Dans la simulation d'événements discrets, chaque étape du processus est un événement. Les variables (comme le nombre de ressources, le temps de traitement, etc.) changent à des moments distincts dans le temps. D'un point de vue mathématique, on peut dire que le système ne peut changer qu'à un nombre dénombrable de points dans le temps; ces points sont ceux où un événement se produit (c'est-à-dire une occurrence instantanée qui peut changer l'état du système).

En raison de la nature dynamique des modèles DES, les analystes de simulation doivent garder la trace de la valeur actuelle du temps simulé au fur et à mesure de la simulation; en outre, ils ont besoin d'un mécanisme pour faire passer le temps simulé d'une valeur à une autre.

L'horloge de simulation est la variable dans un modèle de simulation qui donne la valeur actuelle du temps simulé.

L'avance du temps à l'événement suivant et l'avance du temps à incrément fixe sont les deux principales approches proposées pour faire avancer l'horloge de simulation dans un modèle DES.

Simulation à base d'agents (ABS)

An overhead shot of a crowd crossing the street

Modélisation à base d'agents

Il s'agit de l'un des types de simulation où les entités (agents) interagissent avec d'autres entités et leur environnement de manière significative.

L'ABS est considéré comme une variante du DES, car dans l'ABS virtuel, les changements d'état se produisent à un nombre dénombrable de points dans le temps.

Les agents sont des "entités" autonomes qui peuvent détecter leur environnement et les autres agents qui s'y trouvent et utiliser ces informations pour prendre des décisions.

Ils ont des attributs et un ensemble de règles si/alors qui sont utilisés pour déterminer leurs comportements. Les agents apprennent également (c'est-à-dire qu'ils acquièrent une meilleure compréhension de l'état des autres agents et de leur environnement) et adaptent leurs comportements (c'est-à-dire qu'ils modifient leurs critères et règles de décision) au fil du temps, ce qui nécessite qu'ils ont une certaine forme de mémoire.

L'ABS utilise une approche ascendante de la modélisation ; l'accent est mis sur la description du comportement et de l'interaction des agents individuels. Les modèles ABS fonctionnent mieux dans un progiciel orienté objet (par exemple, Java) car ils permettent d'instancier des variables (ou données) qui correspondent aux attributs des agents et des méthodes qui correspondent à leurs comportements.

Voici quelques situations dans lesquelles un ABS peut être utilisé :

Lorsque le système comporte des entités qui interagissent naturellement entre elles et avec leur environnement
Lorsqu'il est important pour les entités d'apprendre et d'adapter leur comportement en fonction des circonstances extérieures.
Lorsque la logique et le mouvement des entités dépendent de la consicence de la situation (c'est-à-dire de la perception de leur environnement), plutôt que d'un "script" fixe.

Dynamique de système

An illustration of system dynamics simulation

Dynamique de système

Il s'agit d'un type de simulation continue utilisé pour concevoir et améliorer les stratégies commerciales, les politiques gouvernementales et la planification militaire.

Elle est considérée comme une approche descendante de la modélisation d'un système, généralement par le biais de modèles déterministes, mais avec la possibilité d'incorporer des composants aléatoires.

AnyLogic représente l'un des logiciels les plus couramment utilisés pour développer et analyser des modèles de dynamique des systèmes.

Il y a trois composants clés dans tout modèle de dynamique des systèmes :

Inventaires: ce sont des accumulations d'une "ressource" (par exemple, des populations, des inventaires ou le niveau d'un fluide de stockage). Les inventaires sont représentés par des rectangles (ou des conteneurs) dans un diagramme d'inventaires et des flux.
Flux: ce sont les flux d'une ressource vers ou depuis un inventaire Les flux sont représentés par des flèches épaisses à double trait (ou des tuyaux) avec une vanne papillon superposée qui contrôle le débit dans le tuyau.
Liens d'information: ils amènent l'information d'un inventaire à la vanne d'un flux, et ils sont typiquement représentés par une fine flèche incurvée.

AnyLogic, un logiciel commercial de simulation créé par The AnyLogic Company, prend en charge l'ABS, le DES et la dynamique des systèmes, ou une combinaison des trois. Les comportements des agents sont développés en utilisant des diagrammes d'état, des organigrammes de processus ou des équations de dynamique des systèmes, et peuvent être étendus en écrivant du code Java.

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