Методика моделювання

Основою успішної методики моделювання є багатоетапний процес відробітку моделі. Звичайно починають з простішої моделі, поступово удосконалюючи її, добиваючись, щоб вона відображала модельовану систему точніше. До тих пір, поки модель піддається математичному опису, дослідник може одержувати всі нові її модифікації, деталізуючи і конкретизуючи початкові передумови. Коли ж модель стає некерованою, проектувальник вдається до її спрощення і використовує загальніші абстракції. Процес моделювання, таким чином, носить еволюційний характер і здійснюється відповідно до наступних етапів.

Етапи моделювання:

1. Аналіз проблеми і визначення загальної задачі дослідження.

2. Декомпозиція загальної задачі на ряд простіших підзадач, створюючих взаємозв'язаних комплекс.

3. Визначення чітко сформульованих цілей і їх впорядкування.

4. Пошук аналогій або ухвалення рішень про спосіб побудови підмоделей.

5. Вибір системи екзогенних і ендогенних змінних, необхідних параметрів.

6. Запис очевидних співвідношень між ними.

7. Аналіз одержаної моделі і початок еволюційного конструювання: розширення або спрощення моделі.

Спростити модель можна, виконавши одну з перерахованих нижче операцій:

-перетворення змінних величин в константи;

-перетворення чинників вірогідності в детерміновані;

-виключення деяких змінних або їх об'єднання;

-використовування припущень про лінійний характер залежностей між змінними;

-введення жорстких початкових передумов і обмежень;

-зменшення кількості ступенів свободи шляхом накладення жорсткіших граничних умов.

Розширення моделі припускає зворотне. Помітимо, що не існує надійних і ефективних рецептів щодо того, як слід здійснювати процес моделювання, тому процес розробки моделі часто носить евристичний характер, що дає можливість досліднику проявити свої творчі здібності.

Творчий характер процесу моделювання визначає різноманітність критеріїв оцінки якості моделі. З погляду розробника "хорошою" моделлю є нетривіальна, могутня і витончена модель. Нетривіальна модель дозволяє проникнути в суть поведінки системи і розкрити літали, не очевидні при безпосередньому спостереженні. Могутня дозволяє одержати безліч таких нетривіальних висновків. Витончена має достатньо просту структуру і реалізовувану. З погляду користувачів, які проявляють більше прагматизму при оцінці моделі, "хороша" модель – це модель релевантна, точна, результативна, економічна. Модель є релевантною (від англ. relevance – доцільність), якщо вона відповідає поставленій перед нею меті; точної, якщо її результати достовірні; результативної, якщо одержані результати дають продуктивні висновки; і економічної, якщо ефект від використовування одержаних результатів перевершують витрати на її розробку і реалізацію.

У будь-якому випадку дослідник повинен обгрунтовувати необхідність використовування конкретно вживаної моделі.

Обгрунтування моделі припускає виконання наступних процедур:

Верифікація, проведення якої переконує у тому, що модель поводиться так, як було задумано.

Оцінка адекватності – перевірка відповідності між поведінкою моделі і поведінкою реальної системи.

Проблемний аналіз – формулювання значущих висновків на основі результатів, одержаних в ході моделювання.

Як показує досвід, найбільша обгрунтованість моделі досягається:

використовуванням здорового глузду і логіки;

максимальним використовуванням емпіричних даних;

перевіркою правильності початкових припущень і коректності перетворень від входу до виходу;

застосуванням на стадії доведення моделі контрольних випробувань моделі, підтверджуючих працездатність моделі;

порівнянням відповідності входів і виходів моделі і реальної системи (якщо вони доступні) з використанням статистичних методів і випробувань типу тесту Тюрінга;

проведенням, коли це доцільно, натурних або польових випробувань моделі або її подмоделей;

проведенням аналізу чутливості моделі по відношенню до зовнішніх умов, що змінюються;

порівнянням результатів модельних прогнозів з результатами функціонування реальної системи, яка піддавалася моделюванню