Организация машинного моделирования систем

Сегодня наиболее эффективным методом исследования больших систем является машинное моделирование. Моделирование с использованием средств вычислительной техники позволяет исследовать механизм явлений, протекающих в реальном объекте с большими или малыми скоростями, когда в натурных экспериментах трудно (или невозможно) проследить за изменениями, происходящими в течение короткого времени, или когда получение достоверных результатов сопряжено с длительным экспериментом. При необходимости машинная модель дает возможность как бы «растягивать» или «сжимать» реальное время, так как машинное моделирование связано с понятием системного времени, отличного от реального.

Существуют общие положения, применяемые ко всем случаям машинного моделирования. Даже в тех случаях, когда конкретные способы моделирования отличаются друг от друга и имеются различные модификации моделей, в практике моделирования систем можно сформулировать общие принципы, которые могут быть положены в основу методологии машинного моделирования

Процесс моделирования системы S сводится к выполнению подэтапов, сгруппированных в виде трех этапов: построение концептуальной модели системы и ее формализация; алгоритмизация модели системы и ее машинная реализация; получение и интерпретация результатов моделирования системы.

На этапе построения концептуальной модели Мк и ее формализации проводится исследование моделируемого объекта с точки зрения выделения основных составляющих процесса его функционирования, определяются необходимые аппроксимации и получается обобщенная схема модели S, которая преобразуется в машинную модель Мм на втором этапе моделирования путем последовательной алгоритмизации и программирования модели. Последний третий этап моделирования системы сводится к проведению согласно полученному плану рабочих расчетов с использованием выбранных программно-технических средств, получению и интерпретации результатов моделирования системы S с учетом воздействия внешней среды Е. Очевидно, что при построении модели и ее машинной реализации при получении новой информации возможен пересмотр ранее принятых решений, то есть процесс моделирования является итерационным. Рассмотрим содержание каждого из этапов более подробно.

Построение концептуальной модели

На первом этапе машинного моделирования - построения концептуальной модели Мк системы S - формулируется модель и строится ее формальная схема, т.е. основным назначением этого этапа является переход от содержательного описания объекта к ее математической модели, другими словами, процессу формализации.

Модель должна быть адекватной, иначе невозможно получить положительные результаты моделирования, т.е. исследование процесса функционирования системы на неадекватной модели вообще теряет смысл.

Далее дается четкая формулировка задачи исследования конкретной системы S и основное внимание уделяется таким вопросам, как признание существования задачи и необходимости машинного моделирования, выбор методики решения задачи с учетом имеющихся ресурсов, определение масштаба задачи и возможности разбиения ее на подзадачи.

Необходимо также ответить на вопрос о приоритетности решения различных подзадач, оценить эффективность возможных математических методов и программно-технических средств их решения. Тщательная проработка этих вопросов позволяет сформулировать задачу исследования и приступить к ее реализации. При этом возможен пересмотр начальной постановки задачи в процессе моделирования.

Проведение анализа задачи моделирования способствует преодолению возникающих в дальнейшем трудностей при ее решении методом моделирования. На рассматриваемом этапе основная работа сводится именно к проведению анализа, включая: выбор критериев оценки эффективности процесса функционирования системы S; выбор возможных методов идентификации; выполнение предварительного анализа содержания второго этапа алгоритмизации модели системы и ее машинной реализации.