Введение в анализ, синтез и моделирование систем
Математическое и компьютерное моделирование - часть 5
Особенность компьютерных систем моделирования - их высокая интеграция и интерактивность. Часто эти компьютерные среды функционируют в режиме реального времени.
Вычислительный эксперимент - разновидность компьютерного моделирования.
Можно говорить сейчас и о специальных пакетах прикладных программ, текстовых, графических и табличных процессоров, визуальных и когнитивных средах (особенно, работающих в режиме реального времени), позволяющих осуществлять компьютерное моделирование.
Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент становятся новым инструментом, методом научного познания, новой технологией из-за возрастающей необходимости перехода от исследования линейных математических моделей систем (для которых достаточно хорошо известны или разработаны методы исследования, теория) к исследованию сложных и нелинейных математических моделей систем (анализ которых гораздо сложнее); грубо, но образно, говоря: "наши знания об окружающем мире - линейны и детерминированы, а процессы в окружающем мире - нелинейны и стохастичны".
Информация (абстракция), реализуясь сообщениями реального мира, овеществляется в разных предметных процессах, а реализация на компьютере вызывает необходимость использования в компьютерах специальных формализованных описаний, представлений этих процессов.
Компьютерное моделирование, от постановки задачи до получения результатов, проходит следующие этапы компьютерного моделирования.
- Постановка задачи.
- Формулировка задачи.
- Определение цели и приоритетов моделирования.
- Сбор информации о системе, объекте моделирования.
- Описание данных (их структуры, диапазона, источника и т.д.).
- Предмодельный анализ.
- Анализ существующих аналогов и подсистем.
- Анализ технических средств моделирования (ЭВМ, периферия).
- Анализ программного обеспечения (языки программирования, пакеты прикладных программ, инструментальные среды).
- Анализ математического обеспечения (модели, методы, алгоритмы).
- Анализ задачи (модели).
- Разработка структур данных.
- Разработка входных и выходных спецификаций, форм представления данных.
- Проектирование структуры и состава модели (подмоделей).
- Исследование модели.
- Выбор методов исследования подмоделей.
- Выбор, адаптация или разработка алгоритмов, их псевдокодов.
- Сборка модели в целом из подмоделей.
- Идентификация модели, если в этом есть необходимость.
- Формулировка используемых критериев адекватности, устойчивости и чувствительности модели.
- Программирование (проектирование программы).
- Выбор метода тестирования и тестов (контрольных примеров).
- Кодирование на языке программирования (написание команд).
- Комментирование программы.
- Тестирование и отладка.
- Синтаксическая отладка.
- Семантическая отладка (отладка логической структуры).
- Тестовые расчеты, анализ результатов тестирования.
- Оптимизация программы.
- Оценка моделирования.
- Оценка средств моделирования.
- Оценка адекватности моделирования.
- Оценка чувствительности модели.
- Оценка устойчивости модели.
- Документирование.
- Описание задачи, целей.
- Описание модели, метода, алгоритма.
- Описание среды реализации.
- Описание возможностей и ограничений.
- Описание входных и выходных форматов, спецификаций.
- Описание тестирования.
- Создание инструкций для пользователя.
- Сопровождение.
- Анализ применения, периодичности использования, количества пользователей, типа использования (диалоговый, автономный и др.), анализ отказов во время использования модели.
- Обслуживание модели, алгоритма, программы и их эксплуатация.
- Расширение возможностей: включение новых функций или изменение режимов моделирования, в том числе и под модифицированную среду.
- Нахождение, исправление скрытых ошибок в программе, если таковые найдутся.
- Использование модели.
Пример.Математическое и компьютерное моделирование подробно, поэтапно, мы рассмотрим на примере следующей простой модели производства. Итак, возьмем укрупненные этапы моделирования производства.
