2.4. Основные этапы и подходы к реализации

и м и т а ц и о н н о г о моделирования

На практике широко используются два основных подхода

к организации разработки сложных технических систем: класси­

ческий (индуктивный) и системный (дедуктивный).

В классическом подходе модель системы строится от частно­

го к общему (снизу-вверх) путем суммирования проработанных

ранее отдельных компонент (элементов, блоков, подсистем)

в общую модель. При этом каждая из элементов системы моде­

лируется раздельно, изолировано от других частей модели. Ин­

дуктивный подход может быть рекомендован для построения

достаточно простых моделей, в которых легко прослеживается

членение объекта на составные части, и в которых возможно

представить и описать независимое функционирование отдель­

ных элементов системы.

64

как интегрированного целого, и моделирование ведется от об­

щего к частному. В этом случае процесс моделирования начи­

нается с формулировки цели функционирования всей системы.

На основе предварительного описания системы, функции цели

и выявленных ограничений формируются некие подсистемы

обеспечивающих имитацию общего функционирования систе­

мы. Очевидно, что такой подход в случае анализа сложных си­

стем неизбежно приведет к необходимости построения целого

ряда моделей, образующих последовательную иерархию, — от

самых общих (концептуальных) моделей к более подробным

и дискретным описаниям. Таким образом, дедуктивный процесс

моделирования осуществляется сверху-вниз. Поэтому отдельные

части модели разрабатываются сразу во взаимной связи, исходя

из единой системной цели.

В самом общем случае, вне зависимости от типа моделей (не­

прерывные и дискретные, детерминированные и стохастические

и т.д.), процесс имитационного моделирования предусматривает

следующие основные этапы:

— Концептуальное моделирование (описание) системы, обеспе­

чивающее выявление ее структуры, то есть состава, расположе­

ния и взаимной связи элементов, составляющих систему, а также

выделение особенностей поведения системы в целом.

— Разработка или выбор математической модели для описа­

ния поведения каждого элементарного блока системы, которое

можно назвать формализацией описания системы.

— Программирование, представляющее собой описание струк­

туры и поведения системы на специализированном языке моде­

лирования.

— Проведение серии вычислительных экспериментов с ком­

пьютерной программой, собственно и представляющей собой

имитационную модель.

— Обработку и интерпретацию численных результатов моде­

лирования.

В Учебниках и монографиях по имитационному моделиро­

ванию предлагаются самые различные варианты организации

процесса моделирования, включающие многочисленные эта-

пы и стадии [19, 20, 50, 53]. Изобилие подходов и разнообразие

65

формулировок последовательности и содержания модельной де­

ятельности, позволяет говорить об отсутствии какой-либо жест­

кой схемы, регламентирующей процесс имитационного модели­

рования. А обязательное условие творческого участия человека

в создании моделей, подчеркиваемое всеми без исключения ав­

торами, дает возможность активному пользователю выбирать

свой путь, опираясь на рекомендации и опыт известных специ­

алистов. В данной книге мы прокомментируем одну из возмож­

ных схем имитационного моделирования, показанную на рис.

2.3. и предлагаемую для организации исследовательских работ

студентов в процессе выполнения учебной квалификационной

работы.

Сразу следует заметить, что исследование системы, проводи­

мое посредством имитационного моделирования — это итераци­

онный процесс, предполагающий не линейную последователь­

ность работ, а цикл повторяющихся этапов анализа и синтеза

вариантов модели. Возможность возврата на любой предыдущий

этап моделирования отмечена стрелками на схеме слева. А обя­

зательность выполнения этапов валидации и верификации мо­

дели подчеркивается выделением логических блоков и стрелка­

ми справа.

На рис. 2.3. показаны следующие основные этапы, рекомен­

дуемые для учебного имитационного моделирования.

1. Формулировка цели и задач исследования. На первом этапе

происходит уяснение задачи исследования. Часто для этого не­

обходимо проведение ряда встреч с руководителем проекта, ана­

литиками имитационного моделирования и экспертами по из­

учаемой тематике, которое предусматривает рассмотрение ряда

следующих вопросов:

— В чем состоит главная цель моделирования?

— Каков перечень вопросов, ответ на которые может дать вы­

числительный эксперимент?

— Какие критерии качества будут использоваться для оценки

эффективности разработанных моделей?

— Какое программное обеспечение предполагается использо­

вать для реализации моделей?

— В каком объеме имеются все необходимые для исследова­

ния средства обеспечения?

66

67