Имитационные модели информационных систем Основы организации имитационного моделирования Этапы имитационного моделирования
Имитационное моделирование применяют для исследования сложных информационных систем. Естественно, что и имитационные модели оказываются достаточно сложными как с точки зрения заложенного в них математического аппарата, так и в плане машинной реализации. При этом сложность любой модели определяется двумя факторами:
сложностью исследуемого объекта-оригинала;
точностью, предъявляемой к результатам расчетов.
Использование машинного эксперимента как средства решения сложных прикладных проблем, несмотря на присущую каждой конкретной задаче специфику, имеет ряд общих черт (этапов). На рис. 1 представлены этапы применения математической (имитационной) модели (по взглядам академика А. А. Самарского).
Каждому из показанных на рисунке этапов присущи собственные приемы, методы, технологии. Отметим, что все эти этапы носят ярко выраженный творческий характер и требуют от разработчика модели особой подготовки.
После того как имитационная модель реализована на ЭВМ, исследователь должен выполнить последовательно следующие этапы (их часто называют технологическими):
испытание модели;
исследование свойств модели;
планирование имитационного эксперимента;
эксплуатация модели (проведение расчетов).
Охарактеризуем первые два этапа.
Рис. 1. Этапы машинного эксперимента.
Испытание имитационной модели
Испытание имитационной модели включает работы по четырем направлениям:
задание исходной информации;
верификацию имитационной модели;
проверку адекватности модели;
калибровку имитационной модели.
Задание исходной информации
Процедура задания исходной информации полностью определяется типом моделируемой системы:
если моделируется функционирующая (существующая) система, проводят измерение характеристик ее функционирования и затем используют эти данные в качестве исходных при моделировании;
если моделируется проектируемая система, проводят измерения на прототипах;
если прототипов нет, используют экспертные оценки параметров и переменных модели, формализующих характеристики реальной системы.
Каждому из этих вариантов присущи собственные особенности и сложности. Так, проведение измерений на существующих и проектируемых системах требует применения качественных измерительных средств, а проведение экспертного оценивания исходных данных представляет собой комплекс достаточно сложных процедур получения, обработки и интерпретации экспертной информации.
Верификация имитационной модели
Верификация имитационной модели состоит в доказательстве утверждений соответствия алгоритма ее функционирования цели моделирования путем формальных и неформальных исследований реализованной программы модели.
Неформальные исследования представляют собой ряд процедур, входящих в автономную и комплексную отладку. Формальные методы включают:
использование специальных процессоров — "читателей" программ;
замену стохастических элементов модели детерминированными;
тест на так называемую непрерывность моделирования и др.
Проверка адекватности модели
Количественную оценку адекватности модели объекту исследования проводят для случая, когда можно определить значения отклика системы в ходе натурных испытаний.
Наиболее распространены три способа проверки:
по средним значениям откликов модели и системы;
по дисперсиям отклонений откликов;
по максимальному значению абсолютных отклонений откликов.
Если возможность измерения отклика реальной системы отсутствует, оценку адекватности модели проводят на основе субъективного суждения соответствующего должностного лица о возможности использования результатов, полученных с использованием этой модели, при выполнении им служебных обязанностей (в частности — при обосновании решений).