Основные этапы построения модели.

В качестве основных этапов моделирования можно выделить следующие:

1. Постановка задачи моделирования;

2. Изучение моделируемой системы;

3. Выбор метода решения задачи;

4. Подготовка к решению задач;

5. Решение задачи моделирования;

6. Анализ полученной информации.

Постановка задачи. Определяется (объект) система, для которой необходимо разработать модель и формулируется цель моделирования. На этом этапе важно понять, для решения какой задачи создается математическая модель. Здесь нужно помнить приводимое в работе [24] высказывание: «Прежде чем решать задачу, подумай, что делать с ее решением».

Изучение системы. Сущность этапа заключается в составлении содер­жательного и формализованного описа­ний. В зависимости от того, предполагается ли моделировать технологический процесс или производственную систему, прово­дят разные работы:

· Если моделировать технологический процесс, то необходимо изучить его теоретические основы и составить уравнения математической модели. При составлении уравнений используют уравнения материального и теплового баланса, све­дения из физики, физической химии, теории процессов, теории размерностей, математической статистики, результаты натурных экспериментов и другие сведения.

· Если моделировать производственную си­стему, то приступают к ее изучению. Для этого осуществляют хронометраж ее работы.

· Составляют опи­сание системы на обычном языке, и оно включает: функции агрегатов и механизмов (основных и вспомогательных); последовательности работ на каждом агрегате; сведения о случайных факторах (внутренних и внешних) и вероятностных характеристиках работ; ограничения, накладываемые на деятельность агрегатов; потоки (материальные, энергетические, информационные); буферные емкости; транспортные сети; управляющие воздействия; ресурсы и ограничения на ресурсы; стратегии управления; способы прогнозирования длительностей работ.

· Проду­мывают способы формализации си­стемы. С этой целью систему или производственный процесс представляют, например, в виде «черного ящика», кусочно-ли­нейного марковского процесса, потока жидкости, системы массо­вого обслуживания.

Выбор метода решения задачи. Известны три метода решения модели: логический, аналитический и численный с применением средств вычислительной техники (компьютер).

Подготовка к решению. Подготовка к решению представляет собой дальнейшую работу по формализации системы:

· разрабатывается функциональная блок-схема модели;

· разрабатыается алгоритм, по которому ЭВМ осуществит расчеты и имитацию функционирования системы;

· состав­ляется и отлаживается программа, реализующая алгоритм;

· разрабатываются базы данных входных и выходных переменных;

· разрабатывается визуализация и анимация функционирования модели.

Решение задачи моделирования. Решение задачи получают путем воспроизведения и исследования изучаемой системы (или процесса) на модели. Решение складывается из двух этапов - предварительного и основного моделирования:

· При предвари­тельном моделировании проверяют адекватность модели, уточ­няют модель.

· При основном моделировании получают решение поставленной задачи.

Анализ полученной информации. На этом этапе, с одной стороны, анализируют результаты экспе­римента с целью выработки рекомендаций по совершенствованию существующей системы, а, с другой стороны, изучают возмож­ности постановки новых задач.

Метод решения задач с помощью моделирования обладает существенным недостатком - решение всегда носит частный ха­рактер вследствие:

· нетождественного сходства свойств и отношений, которое существует между реальным объек­том и моделью.

· Соответствия полученного решения фиксированным значениям основных пара­метров системы и начальных условий. Обычно при исследовании системы приходится многократно моделировать процесс ее функ­ционирования, варьируя исходные данные задачи.