Получение и интерпретация результатов моделирования

На третьем этапе моделирования – этапе получения и интерпретации результатов моделирования – компьютер используется для проведения рабочих расчётов по составленной и отлаженной программе. Результаты этих расчётов позволяют проанализировать и сформулировать выводы о характеристиках процесса функционирования моделируемой системы [8].

При реализации моделирующих алгоритмов на компьютере вырабатывается информация о состояниях процесса функционирования исследуемых систем z(t) Î Z. Эта информация является исходным материалом для определения оценок искомых характеристик, получаемых в результате машинного эксперимента, т.е. критериев оценки. Под критерием оценки понимается любой количественный показатель, по которому можно судить о результатах моделирования системы. Критериями оценки могут служить показатели, получаемые на основе процессов, действительно протекающих в системе или получаемых на основе специально сформулированных функций этих процессов.

Прежде чем приступить к последнему этапу моделирования системы, необходимо для его успешного проведения иметь план действий, сводящийся к выполнению следующих подэтапов, представленных на рис. 3.1 [8]:

3.1. Планирование машинного эксперимента с моделью системы. Перед выполнением рабочих расчётов на компьютере должен быть составлен план проведения эксперимента с указанием комбинации переменных и параметров, для которых должно проводиться моделирование системы. Планирование машинного эксперимента призвано дать в итоге максимальный объём необходимой информации при минимальных затратах машинных ресурсов. При этом различают стратегическое и тактическое планирование машинного эксперимента. При стратегическом планировании эксперимента ставится задача построения оптимального плана эксперимента для достижения цели, поставленной перед моделированием. Тактическое планирование машинного эксперимента преследует частные цели оптимальной реализации каждого конкретного эксперимента из множества необходимых, заданных при стратегическом планировании.

3.2. Определение требований к вычислительным средствам. Необходимо сформулировать требования ко времени использования вычислительных средств, а также указать необходимые внешние устройства.

3.3. Проведение рабочих расчётов. После составления программы модели и плана проведения машинного эксперимента с моделью системы можно приступить к рабочим расчётам на компьютере, которые включают в себя: а) подготовку набора исходных данных; б) подготовку исходных данных для ввода в ЭВМ: в) проверку исходных данных, подготовленных для ввода; г) проведение расчётов на ЭВМ; д) получение выходных данных, т.е. результатов моделирования. Проведение машинного моделирования рационально выполнять в два этапа: контрольные, а затем рабочие расчёты. Контрольные расчёты выполняются для проверки машинной модели M_M и определения чувствительности результатов к изменению исходных данных.

3.4. Анализ результатов моделирования системы. Чтобы эффективно проанализировать выходные данные, полученные в результате расчётов на ЭВМ, необходимо знать, что делать с результатами рабочих расчётов и как их интерпретировать. Эти задачи могут быть решены на основании предварительного анализа на двух первых этапах моделирования системы.

3.5. Представление результатов моделирования. Целесообразно в каждом конкретном случае выбрать наиболее подходящую форму представления окончательных результатов моделирования в виде таблиц, графиков, диаграмм, схем и т.п., так как форма представления результатов существенно влияет на эффективность их дальнейшего использования.

3.6. Интерпретация результатов моделирования. Получив и проанализировав результаты моделирования, их нужно интерпретировать по отношению к моделируемому объекту. Основное содержание этого подэтапа – переход от информации, полученной в результате машинного эксперимента с моделью, к информации применительно к объекту моделирования, на основании которой делаются выводы относительно характеристик процесса функционирования исследуемой системы.

3.7. Подведение итогов моделирования и выдача рекомендаций. При подведении итогов моделирования должны быть отмечены главные особенности результатов, полученных в соответствии с планом эксперимента над моделью, проведена проверка гипотез и предположений и сделаны выводы на основании этих результатов. Всё это позволяет сформулировать рекомендации по практическому использованию результатов моделирования системы.

3.8. Составление технической документации по третьему этапу. Эта документация должна включать в себя: а) план проведения машинного эксперимента; б) наборы исходных данных для моделирования; в) результаты моделирования системы; г) анализ и оценку результатов моделирования; д) выводы по полученным результатам моделирования; указание путей дальнейшего совершенствования машинной модели и возможных областей её приложения.

Полный комплект документации по моделированию конкретной системы должен содержать техническую документацию по каждому из трёх рассмотренных этапов.

Таким образом, процесс моделирования системы сводится к выполнению перечисленных этапов моделирования. На этапе построения концептуальной модели M_K проводится исследование моделируемого объекта, определяются необходимые аппроксимации и строится обобщённая схема модели, которая преобразуется в машинную модель M_M на втором этапе моделирования путём последовательного построения логической схемы модели и схемы программы. На последнем этапе моделирования проводят рабочие расчёты на ЭВМ и интерпретируют результаты моделирования системы. Рассмотренная последовательность этапов и подэтапов отражает общий подход к построению и реализации модели системы.

Подводя итог, перечислим некоторые полезные советы, которые можно назвать «заповедями» математического моделирования.

Заповеди математического моделирования оформлены в виде следующих принципов [1].

Принцип простоты. Не решай сложную задачу, не решив простую.

Принцип А.А.Андронова. Без ошибки нет модели, а потому негрубые модели – плохие.

Принцип Э.Хемингуэя. Можно пренебрегать чем угодно, нужно только знать, как это повлияет на результат.

Принцип надежности. Чем проще модель, тем реже она обманет.

Принцип А.Н.Крылова. Точность результатов не может быть выше точности исходных данных; точности промежуточных вычислений должны быть согласованы.

Принцип Р.Хемминга. Цель расчетов – не числа, а понимание. Прежде чем решать задачу, подумай, что делать с её решением.

Принцип Питера. ЭВМ многократно увеличивает некомпетентность вычислителя.

“Сегодня это действительно слишком просто:

Вы можете подойти к компьютеру

И практически без знания того, что вы делаете,

Создавать разумное и бессмыслицу

С поистине изумительной быстротой “.

Поиск по сайту: