Khái niệm & Phân loại

Trong chương này, chúng ta sẽ thảo luận về các khái niệm và phân loại khác nhau của Mô hình hóa.

Mô hình & Sự kiện

Sau đây là các khái niệm cơ bản về Mô hình hóa & Mô phỏng.

Object là một thực thể tồn tại trong thế giới thực để nghiên cứu hành vi của một mô hình.
Base Model là một giải thích giả định về các thuộc tính của đối tượng và hành vi của nó, có giá trị trên toàn mô hình.
System là đối tượng rõ ràng trong những điều kiện xác định, tồn tại trong thế giới thực.
Experimental Frameđược sử dụng để nghiên cứu một hệ thống trong thế giới thực, chẳng hạn như điều kiện, khía cạnh, mục tiêu thực nghiệm, v.v. Khung thử nghiệm cơ bản bao gồm hai tập hợp các biến - Biến đầu vào của khung & Biến đầu ra của khung, phù hợp với thiết bị đầu cuối của hệ thống hoặc mô hình. Biến đầu vào Frame chịu trách nhiệm khớp với các đầu vào được áp dụng cho hệ thống hoặc mô hình. Biến đầu ra Frame chịu trách nhiệm khớp các giá trị đầu ra với hệ thống hoặc mô hình.
Lumped Model là lời giải thích chính xác về một hệ thống tuân theo các điều kiện được chỉ định của Khung thử nghiệm nhất định.
Verificationlà quá trình so sánh hai hoặc nhiều mục để đảm bảo tính chính xác của chúng. Trong Mô hình hóa & Mô phỏng, việc xác minh có thể được thực hiện bằng cách so sánh tính nhất quán của một chương trình mô phỏng và mô hình gộp để đảm bảo hiệu suất của chúng. Có nhiều cách khác nhau để thực hiện quá trình xác nhận, chúng tôi sẽ trình bày trong một chương riêng biệt.
Validationlà quá trình so sánh hai kết quả. Trong Mô hình hóa & Mô phỏng, xác nhận được thực hiện bằng cách so sánh các phép đo thử nghiệm với kết quả mô phỏng trong bối cảnh của Khung thử nghiệm. Mô hình không hợp lệ, nếu kết quả không khớp. Có nhiều cách khác nhau để thực hiện quá trình xác nhận, chúng tôi sẽ trình bày trong chương riêng.

Biến trạng thái hệ thống

Các biến trạng thái hệ thống là một tập hợp dữ liệu, được yêu cầu để xác định quy trình nội bộ trong hệ thống tại một thời điểm nhất định.

Trong một discrete-event model, các biến trạng thái hệ thống không đổi theo khoảng thời gian và các giá trị thay đổi tại các điểm xác định được gọi là thời gian sự kiện.
Trong continuous-event model, các biến trạng thái của hệ thống được xác định bởi các kết quả phương trình vi phân mà giá trị của chúng thay đổi liên tục theo thời gian.

Sau đây là một số biến trạng thái hệ thống:

Entities & Attributes- Một thực thể đại diện cho một đối tượng mà giá trị của nó có thể là tĩnh hoặc động, tùy thuộc vào quá trình với các thực thể khác. Thuộc tính là các giá trị cục bộ được thực thể sử dụng.
Resources- Tài nguyên là một thực thể cung cấp dịch vụ cho một hoặc nhiều thực thể động tại một thời điểm. Thực thể động có thể yêu cầu một hoặc nhiều đơn vị tài nguyên; nếu được chấp nhận thì thực thể có thể sử dụng tài nguyên và giải phóng khi hoàn thành. Nếu bị từ chối, thực thể có thể tham gia một hàng đợi.
Lists- Danh sách được sử dụng để đại diện cho hàng đợi được sử dụng bởi các thực thể và tài nguyên. Có nhiều khả năng xếp hàng khác nhau như LIFO, FIFO, v.v. tùy thuộc vào quy trình.
Delay - Đó là thời hạn không xác định do một số điều kiện hệ thống gây ra.

Phân loại mô hình

Một hệ thống có thể được phân thành các loại sau.

Discrete-Event Simulation Model- Trong mô hình này, các giá trị biến trạng thái chỉ thay đổi tại một số điểm rời rạc trong thời gian mà các sự kiện xảy ra. Các sự kiện sẽ chỉ xảy ra vào thời gian hoạt động đã xác định và có sự chậm trễ.
Stochastic vs. Deterministic Systems - Hệ thống ngẫu nhiên không bị ảnh hưởng bởi tính ngẫu nhiên và đầu ra của chúng không phải là một biến ngẫu nhiên, trong khi hệ thống xác định bị ảnh hưởng bởi tính ngẫu nhiên và đầu ra của chúng là một biến ngẫu nhiên.
Static vs. Dynamic Simulation- Mô phỏng tĩnh bao gồm các mô hình không bị ảnh hưởng theo thời gian. Ví dụ: Mô hình Monte Carlo. Mô phỏng động bao gồm các mô hình bị ảnh hưởng theo thời gian.
Discrete vs. Continuous Systems- Hệ thống rời rạc bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi biến trạng thái tại một thời điểm rời rạc. Hành vi của nó được mô tả trong biểu diễn đồ họa sau đây.

Hệ thống liên tục bị ảnh hưởng bởi biến trạng thái, biến này thay đổi liên tục như một hàm theo thời gian. Hành vi của nó được mô tả trong biểu diễn đồ họa sau đây.

Quy trình mô hình hóa

Quá trình mô hình hóa bao gồm các bước sau.

Step 1- Kiểm tra vấn đề. Trong giai đoạn này, chúng ta phải hiểu vấn đề và lựa chọn phân loại của nó cho phù hợp, chẳng hạn như xác định hoặc ngẫu nhiên.

Step 2- Thiết kế một mô hình. Trong giai đoạn này, chúng tôi phải thực hiện các tác vụ đơn giản sau đây để giúp chúng tôi thiết kế một mô hình -

Thu thập dữ liệu theo hành vi hệ thống và các yêu cầu trong tương lai.
Phân tích các tính năng của hệ thống, các giả định của nó và các hành động cần thiết phải thực hiện để làm cho mô hình thành công.
Xác định tên biến, chức năng, đơn vị, mối quan hệ và ứng dụng của chúng được sử dụng trong mô hình.
Giải quyết mô hình bằng kỹ thuật phù hợp và xác minh kết quả bằng các phương pháp xác minh. Tiếp theo, xác nhận kết quả.
Chuẩn bị một báo cáo bao gồm kết quả, diễn giải, kết luận và đề xuất.

Step 3- Đưa ra các khuyến nghị sau khi hoàn thành toàn bộ quy trình liên quan đến mô hình. Nó bao gồm đầu tư, tài nguyên, thuật toán, kỹ thuật, v.v.