Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Сюдамогут быть отнесены алгоритмы ввода исходных данных, имита­ции, вывода, обработки.Программное обеспечение по своему содержанию включаетв себя совокупность программ: планирования эксперимента, имита­ционной модели, проведения эксперимента, обработки и интерпре­тации результатов. Кроме того, программное обеспечение имитаци­онной системы должно обеспечивать синхронизацию процессовв модели, т. е. необходим блок, организующий псевдопараллельноевыполнение процессов в модели. Машинные эксперименты с имита­ционными моделями не могут проходить без хорошо разработан­ного и реализованного информационного обеспечения.Информационное обеспечение включает в себя средстваи технологию организации и реорганизации базы данных модели­рования, методы логической и физической организации массивов,формы документов, описывающих процесс моделирования и егорезультаты.

Информационное обеспечение имитационной системыявляется наименее разработанной частью, поскольку только в на­стоящее время наблюдается переход к созданию сложных имитаци­онных моделей и разрабатывается методология их использования41при анализе и синтезе сложных систем с использованием концепциибазы данных и знаний.Техническое обеспечение имитационной системы включаетв себя прежде всего средства вычислительной техники, связи и об­мена между оператором и сетью ЭВМ, ввода и вывода инфор­мации, управления проведением эксперимента.

К техническомуобеспечению предъявляются весьма серьезные требования по наде­жности функционирования, так как сбои и отказы техническихсредств, ошибки оператора ЭВМ могут резко увеличить времяработы с имитационной моделью и даже привести к невернымконечным результатам.Эргономическое обеспечение имитационной системы пред­ставляет собой совокупность научных и прикладных методик и ме­тодов, а также нормативно-технических и организационно-методи­ческих документов, используемых на всех этапах взаимодействиячеловека-экспериментатора с инструментальными средствами(ЭВМ, гибридными комплексами и т.

д.). Эти документы, использу­емые на всех стадиях разработки и эксплуатации имитационныхсистем и их элементов, предназначены для формирования и поддер­жания эргономического качества путем обоснования и выбора ор­ганизационно-проектных решений, которые создают оптимальныеусловия для высокоэффективной деятельности человека во взаимо­действии с моделирующим комплексом.Таким образом, имитационная система может рассматриватьсякак машинный аналог сложного реального процесса. Позволяетзаменить эксперимент с реальным процессом функционированиясистемы экспериментом с математической моделью этого процессав ЭВМ. В настоящее время имитационные эксперименты широкоиспользуют в практике проектирования сложных систем, когдареальный эксперимент невозможен.Возможности машинного моделирования.

Несмотря на то чтоимитационное моделирование на ЭВМ является мощным инстру­ментом исследования систем, его применение рационально не вовсех случаях. Известно множество задач, решаемых более эффектив­но другими методами. Вместе с тем для большого класса задачисследования и проектирования систем метод имитационного моде­лирования наиболее приемлем.

Правильное его употребление воз­можно лишь в случае четкого понимания сущности метода имита­ционного моделирования и условий его использования в практикеисследования реальных систем при учете особенностей конкретныхсистем и возможностей их исследования различными методами.В качестве основных критериев целесообразности примененияметода имитационного моделирования на ЭВМ можно указатьследующие: отсутствие или неприемлемость аналитических, числен­ных и качественных методов решения поставленной задачи; наличиедостаточного количества исходной информации о моделируемойсистеме S для обеспечения возможности построения адекватнойл->имитационной модели; необходимость проведения на базе другихвозможных методов решения очень большого количества вычисле­ний, трудно реализуемых даже с использованием ЭВМ; возмож­ность поиска оптимального варианта системы при ее моделирова­нии на ЭВМ.Имитационное моделирование на ЭВМ, как и любой методисследований, имеет достоинства и недостатки, проявляющиесяв конкретных приложениях [37, 43, 46].

К числу основных досто­инств метода имитационного моделирования при исследованиисложных систем можно отнести следующие: машинный экспери­мент с имитационной моделью дает возможность исследовать осо­бенности процесса функционирования системы S в любых условиях;применение ЭВМ в имитационном эксперименте существенно со­кращает продолжительность испытаний по сравнению с натурнымэкспериментом; имитационная модель позволяет включать резуль­таты натурных испытаний реальной системы или ее частей дляпроведения дальнейших исследований; имитационная модель об­ладает известной гибкостью варьирования структуры, алгоритмови параметров моделируемой системы, что важно с точки зренияпоиска оптимального варианта системы; имитационное моделиро­вание сложных систем часто является единственным практическиреализуемым методом исследования процесса функционированиятаких систем на этапе их проектирования.Основным недостатком, проявляющимся при машинной реали­зации метода имитационного моделирования, является то, что ре­шение, полученное при анализе имитационной модели М, всегданосит частный характер, так как оно соответствует фиксированнымэлементам структуры, алгоритмам поведения и значениям парамет­ров системы S, начальных условий и воздействий внешней среды Е.Поэтому для полного анализа характеристик процесса функциони­рования систем, а не получения только отдельной точки приходитсямногократно воспроизводить имитационный эксперимент, варьи­руя исходные данные задачи.

При этом, как следствие, возникаетувеличение затрат машинного времени на проведение экспериментас имитационной моделью процесса функционирования исследуемойсистемы S.Эффективность машинного моделирования. При имитационноммоделировании, так же как и при любом другом методе анализаи синтеза системы S, весьма существен вопрос его эффективности.Эффективность имитационного моделирования может оцениватьсярядом критериев, в том числе точностью и достоверностью резуль­татов моделирования, временем построения и работы с моделью М,затратами машинных ресурсов (времени и памяти), стоимостьюразработки и эксплуатации модели.

Очевидно, наилучшей оценкойэффективности является сравнение получаемых результатов с реаль­ным исследованием, т. е. с моделированием на реальном объектепри проведении натурного эксперимента. Поскольку это не всегда43удается сделать, статистический подход позволяет с определеннойстепенью точности при повторяемости машинного экспериментаполучить какие-то усредненные характеристики поведения системы.Существенное влияние на точность моделирования оказывает числореализаций, и в зависимости от требуемой достоверности можнооценить необходимое число реализаций воспроизводимого случай­ного процесса.Существенным показателем эффективности являются затратымашинного времени.

В связи с использованием ЭВМ различноготипа суммарные затраты складываются из времени по вводу и вы­воду данных по каждому алгоритму моделирования, времени напроведение вычислительных операций, с учетом обращения к опера­тивной памяти и внешним устройствам, а также сложности каждогомоделирующего алгоритма. Расчеты затрат машинного времениявляются приближенными и могут уточняться по мере отладкипрограмм и накопления опыта у исследователя при работе с имита­ционной моделью.

Большое влияние на затраты машинного време­ни при проведении имитационных экспериментов оказывает рацио­нальное планирование таких экспериментов. Определенное влияниена затраты машинного времени могут оказать процедуры обработ­ки результатов моделирования, а также форма их представления.Построение имитационных моделей больших систем и проведе­ние машинных экспериментов с этими моделями представляютсобой достаточно трудоемкий процесс, в котором в настоящеевремя много неизученного.

Однако специалисты в области проек­тирования, исследования и эксплуатации больших систем должныв совершенстве знать методологию машинного моделирования,сложившуюся к настоящему времени, чтобы быть готовыми к появ­лению ЭВМ следующих поколений, которые позволят сделать ещеодин существенный шаг в автоматизации построения моделей и ис­пользования имитационного моделирования систем.Контрольные вопросы1.1. В чем сущность системного подхода к моделированию систем на ЭВМ?1.2.

Что такое процесс функционирования системы?13. В каком соотношении находятся понятия «эксперимент» и «машинное модели­рование»?1.4. Каковы основные характерные черты машинной модели?1.5. В чем заключается цель моделирования системы на ЭВМ?1.6. Какие существуют классификационные признаки видов моделированиясистем?1.7. Что собой представляет математическое моделирование систем?1.8. Какие особенности характеризуют имитационное моделирование систем?1.9. В чем суть метода статистического моделирования на ЭВМ?1.10. Чем определяется эффективность моделирования систем на ЭВМ?ГЛАВА 2МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯСИСТЕМНаибольшие затруднения и наиболее серьезные ошибки при моделированиивозникают при переходе от содержательного к формальному описанию объек­тов исследования, что объясняется участием в этом творческом процессе кол­лективов разных специальностей: специалистов в области систем, которыетребуется моделировать (заказчиков), и специалистов в области машинногомоделирования (исполнителей).

Характеристики

Список файлов книги