тацию, отражающее затраты ресурса времени ЭВМ на проведение большого количества имитационных прогонов.

Эта проблема получила название стратегического планирования имитационного исследования. Для ее решения используются методы регрессионного анализа, планирования эксперимента и др.

тратегическое планирование – это разработка эффективного плана эксперимента, в результате которого либо выясняется взаимосвязь между управляемыми переменными, либо находится комбинация значен й управляемых переменных, минимизирующая или мак-

оценкаточностирезультатов моделирования и др.

симиз рующая откл к (выход) имитационной модели [3].

будем называтьбАнаправленными вычислительными экспериментами. Имитационный эксперимент, содержание которого определяется предварительно проведенным аналитическим исследованием (т.е. являющимся составной частью вычислительного эксперимента) и результаты которого достоверны и математически обоснованы, назовем

как провести каждый прогон в рамках составленного плана эксперимента. Здесь решаются задачи: определение длительности прогона,

Так е м тац онные эксперименты с имитационной моделью

направленным вычислительным экспериментомД[3].

13.3. Основные этапы имитационного моделирования

Вне зависимости от типа моделей (непрерывные и дискретные,

1.Формулировка проблемы и определениеИцелей имитационного исследования. Документированным результатом на этом этапе является составленное содержательное описание объекта моделирования.

2.Разработка концептуального описания. Результатом деятельности системного аналитика является концептуальная модель (или вербальное описание) и выбор способа формализации для заданного объекта моделирования.

3.Формализация имитационной модели. Составляется формальное описание объекта моделирования.

69

4. Программирование имитационной модели (разработка про- граммы-имитатора). На этапе осуществляется выбор средств автоматизации моделирования, алгоритмизация, программирование и отладка имитационной модели.

свойств имитационной модели и другие процедуры комплексного тестирован я разработанной модели.

6. План рован е проведение имитационного эксперимента. На данном технолог ческом этапе осуществляется стратегическое и так-

решений собственнобАпр нят .

тическое план рован е имитационного эксперимента. Результатом является составленный и реализованный план эксперимента, заданные услов я м тац онного прогона для выбранного плана.

7. Анал з результатов моделирования. Исследователь проводит интерпретац ю результатов моделирования и их использование –

Д И

70

Си бА

Рис. 14. Технологические этапыДимитационного моделирования

13.4. Разработка концептуальной моделиИобъекта

моделирования

Концептуальная модель – есть логико-математическое описание моделируемой системы в соответствии с формулировкой проблемы. Основное содержание этого этапа – формулировка общего замысла модели, переход от реальной системы к логической схеме ее функционирования. Здесь приводится описание объекта в терминах математических понятий и алгоритмизация функционирования ее компонента. Концептуальное описание представляет собой упрощенное алгоритмическое отображение реальной системы [3].

71

При разработке концептуальной модели осуществляется установление основной структуры модели, которое включает статическое и

динамическое описание системы. Определяются границы системы, приводится описание внешней среды, выделяются существенные элементы и дается их описание, формируются переменные, параметры, функциональные зависимости как для отдельных элементов и процессов, так и для всей системы, ограничения, целевые функции

СРезультат работы на этом этапе – документированное концептуальное оп сан е плюс выбранный способ формализации моделируемой с стемы. При создании небольших моделей этап совмещается с этапом составлен я содержательного описания моделируемой систе-

(критер ).

новецелимодел рования устанавливаются границы моделируемой

мы. На этом этапе уточняется также методика всего имитационного экспер мента [3].

системы, определяютсябАвоздействия внешней среды. Выдвигаются гипотезы ф кс руются все допущения (предположения), необходимые для построения имитационной модели. Обсуждается уровень детализации моделируемых процессов.

Построен е концептуальной модели начинается с того, что на ос-

Система есть совокупность взаимосвязанных элементов. Определение системы всегда су ъективно, зависит от цели моделирования, и от того, кто именно определяет системуД. На этом этапе осуществляется декомпозиция системы. Определяются наиболее существенные в смысле сформулированной проблемы элементы системы (выполняется структурный анализ моделируемой системы) и взаимодействия между ними, выявляются основные аспекты функционирования моделируемой системы (составляется функциональнаяИмодель), приводится описание внешней среды [3].

Декомпозиция системы (объекта моделирования), или выделение подсистем – есть операция анализа. Элементы модели должны соответствовать реально существующим фрагментам в системе. Сложная система разбивается на части, сохраняя при этом связи, обеспечивающие взаимодействие. Можно составить функциональную схему, которая прояснит специфику динамических процессов, происходящих в рассматриваемой системе. Важно определить, какие компоненты будут включены в модель, какие будут вынесены во внешнюю среду и какие взаимосвязи будут установлены между ними.

72

Описание внешней среды выполняется по тем соображениям, что элементы внешней среды оказывают определенное влияние на элементы системы, однако влияние самой системы на них, как правило, незначительно [3].

При обсуждении уровня детализации модели важно понимать, Счто в основании всякой декомпозиции лежат два противоречивых принципа: полнота и простота. Обычно на начальных этапах составления модели наблюдается тенденция к учету чрезмерно большого числа компонентов переменных. Однако хорошая модель – простая,

реализуемойведь известно, что степень понимания явления обратно пропорциональна ч слу переменных, фигурирующих в его описании. Модель,

перегруженная деталями, может стать сложной и трудно

[3].

КомпромбАсс между этими двумя полюсами состоит в том, что в модель включаются только существенные (или релевантные) компоненты – существенные по отношению к цели анализа. Выбор в этом тонком деле опять за экспертом.

Итак, сначала должна присутствовать элементарность – составляется самое простое дерево целей, упрощенная структура модели. Далее осуществляется постепенная детализация моделей. Надо стремиться делать простые модели, затем их усложнять. Необходимо следовать принципу итеративного построения модели, когда по мере изучения системы по модели, в Дходе разработки, модель изменяется путем добавления новых или исключения некоторых ее элементов и/или взаимосвязей между ними [3].

Как же все-таки перейти от реальной системы к ее упрощенному описанию? Упрощение, абстракция – основные приемы любого моделирования. Выбранный уровень детализацииИдолжен позволять абстрагироваться от неточно определенных из-за недостатка информации аспектов функционирования реальной системы [3].

Под упрощением понимается пренебрежение несущественными деталями или принятие предположений о более простых соотношениях (например, предположение о линейной зависимости между переменными). При моделировании выдвигаются гипотезы, предположения, относящиеся к взаимосвязи между компонентами и переменными системы.

Другимаспектоманализареальнойсистемыявляетсяабстракция[3].

73

Абстракция содержит или сосредоточивает в себе существенные качества поведения объекта, но не обязательно в той же форме и столь детально, как это имеет место в реальной системе.

После того как проанализированы и промоделированы части или элементы системы, мы приступаем к их объединению в единое целое. В концептуальной модели должно быть корректно отражено их взаимодействие [3].

Композ ц я есть операция синтеза, агрегирование (при системном модел рован это не просто сборка компонентов). В ходе этой

лизацелое – с стему, через его составляющие подсистемы, в виде общей структуры целого [3].

описание системыбАдолжны ыть включены критерии эффективности функционирования системы и оцениваемые альтернативные решения, последние могут рассматриваться как входы модели или сценарные параметры. При алгоритмизации моделируемых процессов уточняют-

Кр тер эффект вности. Параметры, переменные модели. В

ся также основные переменные модели, участвующие в ее описании. Каждая модель представляет собой некоторую комбинацию таких составляющих, как компоненты, переменные, параметры, функциональные зависимости, ограничения, целевые функции (критерии).

Параметрами являются величины, которые исследователь может выбирать произвольно, в отличие от переменных модели, которые могут принимать только значения, определяемые видом данной функции. В модели будем различать переменные двух видов: экзогенные и эндогенные [3].

74