Области применения имитационных моделей

При проектировании больших кибернетических систем (сложных технических объектов) очень часто аналитические методы оказываются малопригодны из-за очень большой сложности получаемых моделей.

При этом, как правило, отказываются от традиционных строго аналитических постановок и описаний задачи. Критерии при этом не записываются в аналитической форме в виде функционалов или экспериментальных соотношений, а заменяются термином “цель” и формулируются на содержательном уровне в виде перечня требований к системе, как правило в виде выражений на естественном языке, которые могут содержать и числовые данные.

Имитационные модели широко применяются при решении задач анализа, оптимизации, проектирования сложных систем, управления производством, технологическими процессами и т.д.

Имитационное моделирование используется на различных этапах жизненного цикла сложных систем:

• при проектировании – для осуществления конструкторско-технологического анализа и прогнозирования экономического эффекта от возможных модернизаций;

• при вводе в действие – для моделирования испытаний и определения наиболее уязвимых мест в системе;

• при эксплуатации – для моделирования функционирования системы;

при утилизации – для моделирования разрушения системы и ее вторичной переработки.

Особенности применения имитационных моделей

Имитационные модели применяются в тех случаях, когда:

• не существует законченной математической постановки задачи либо не разработаны аналитические методы решения сформулированной математической модели;

• аналитические методы решения существуют, но сложны и трудоемки, а также невысока квалификация персонала;

• имитационное моделирование может заменить натурное макетирование и даже оказаться единственным способом решения задачи, вследствие трудностей в постановке эксперимента и наблюдения явлений в реальных условиях (например, космические полеты).

• для долговременного действия систем или процессов может понадобиться сжатие временной шкалы.

Имитационное моделирование дает возможность полностью контролировать время изучаемого процесса, поскольку явление может быть замедлено либо ускорено по желанию исследователя.

Преимуществами имитационных моделей являются:

1. высокая степень адаптируемости имитационных моделей к новым внешним условиям;

2. возможность диалога, которую представляют мощные человеко-машинные средства проектирования;

3. эффективность при моделировании больших систем, не уступающая эффективности аналитических моделей, а зачастую даже превосходящая ее;

4. высокая адекватность имитационной модели реальной системе, обеспечиваемая путем коррекции режимов на основе многократных повторов моделирования.

Недостатками имитационных моделей являются:

1. необходимость высокой степени структуризации объектов для создания адекватных моделей сложных технических систем;

2. потребность в достаточно мощных вычислительных средствах для создания имитационных моделей сложных технических систем;

3. сложность построения универсальных моделей для изучения объектов, относящихся к недостаточно формализованной предметной области (конструирование и технологическое проектирование);

4. необходимость восприятия оператором больших объемов информации и реагирования на ход имитации в реальном режиме времени.