仿真模型准确性及精确性关系到仿真结果的可信性,在建模与仿真研究中显得尤为重要。仿真模型的VV&A旨在衡量建模与仿真的有效性[29]。仿真模型校核、验证及确认伴随着建模与仿真整体过程,没有通用于所有建模与仿真研究的统一手段与方法[30]。
仿真模型的校核(verification)旨在确保仿真模型是实际模型的准确表达。仿真模型的验证(validation)旨在确保仿真结果的精确性。仿真模型的确认(accreditation),旨在确认仿真模型的适用性,即获得使用方的认可。建模与仿真的校核、验证通常贯穿于建模与仿真的整个生命周期。这样的过程总体而言可以概括为以下过程。
建模与仿真的第一步是观察实际系统及各个组成部分的相互作用,并收集关于其性能方面的数据。简单观察系统并不足以充分理解系统的行为,需要操作人员、技术人员、维护人员、工程人员以及管理人员等共同参与以帮助系统全面地理解系统。在建模过程中若遇到新的问题,建模人员还需要重新返回这一步重新考察实际系统的结构和行为。
第二步是构建实际系统的概念模型。根据对实际系统的考察,理清实际系统的组成及结构。并对收集到的系统数据进行整理,确定合理的模型输入参数假设。在构建系统的概念模型时,需要同熟悉实际系统的工作人员,反复验证确认概念模型是实际系统的准确抽象,这一部分工作可称为概念模型确认。
第三步是使用计算机编程工具将抽象出的概念模型转化为仿真模型。通过子系统以及整体系统的反复测试,验证仿真模型的准确性及可靠性,并最终通过仿真模型使用者的确认。
通常在实际建模过程中,需要开发者及相关参与人员反复回到上述三个步骤,不断调整、修正仿真模型,并通过可靠的检验、验证与校核工作,对实际系统、概念模型和仿真模型进行反复比较,不断修改模型以提高模型的精度。
图5-6 系统、概念模型仿真模型关系
上述过程,实际系统、概念模型及仿真模型相互关系如图5-6所示。
仿真模型的校核、验证及确认过程通常需要遵循以下原则:
①校核和验证需要贯穿与建模及仿真的整个生命周期。
②检验、验证和确认的结果不是绝对的对和错两种简单的结果。
③检验、验证和确认需要根据建模与仿真的目的展开,其准确性及可行程度需要满足于建模与仿真的目的。(www.xing528.com)
④检验和验证需要相对独立进行,以避免开发人员的偏见。
⑤检验、验证和确认具有较大困难,需要具有深刻洞见并发挥创造性来完成。
⑥只有通过检验、验证和确认后,才能确定仿真的可信性。
⑦完美的仿真测试是不存在的。
⑧检验、验证和确认必须事先进行计划并有有效的文件记录。
⑨需要避免三类错误。第一类错误:仿真系统是正确的但没有被接受。第二类错误:仿真系统是错误的但被接受。第三类错误:仿真系统解决的问题本身是错误的或不存在的。
⑩在检验、验证和确认过程中错误发现越早越好。
多种响应问题必须得到识别和有效的解决。
成功测试每个子模型不能保证整体模型的有效性。
双重验证问题必须得到识别和有效的解决。
仿真模型的正确性不能确保模型的可信性和可接受性。
一个良好的建模过程对仿真模型的可接受性和最终得到鉴定至关重要。
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