Ієрархічні методи.
Наявність цих двох підходів пов'язана з формальною теорією структур систем. Перший підхід передбачає розподіл системи на підсистеми з дотриманням принципу цілісності системи та називається декомпозицією. Другий підхід з позиції розгляду структури системи є оберненим до першого і називається композицією. Він передбачає розгляд структури системи з метою створення моделі, який починають з її елементів та підсистем, а потім переходять до системи в цілому.
Низхідне проектування
В основі методів низхідного проектування імітаційних моделей лежить принцип послідовної деталізації, або декомпозиції. Він полягає у поступовому уточнюванні абстрактного опису системи, у процесі якого на кожному етапі побудови моделі задається певний рівень деталізації відображення системи. Отже, в імітаційній моделі один і той самий компонент системи може бути описаний з різним рівнем деталізації. Під час переходу від одного рівня деталізації до іншого потрібно обов'язково перевіряти, чи задовольняє модель функціональним вимогам.
На першому етапі проектування будується найзагальніша однорівнева імітаційна модель системи, за допомогою якої оцінюються лише основні показники її роботи. На наступному етапі деякі блоки моделі описують більш детально. У такий спосіб під час переходу від вищого рівня опису кожного з блоків моделі до нижчого можна досягти більшої точності та адекватності моделі системи в цілому. Даний підхід дозволяє на кожному етапі проектування порівнювати різні варіанти моделі та оцінювати вплив результатів декомпозиції на вихідні параметри системи.
У процесі побудови імітаційної моделі під час переходу з одного рівня опису на інший слід дотримуватись одного з головних принципів декомпозиції ієрархічних систем, який полягає у необхідності ущільнення інформації та зменшення тривалості роботи блоків моделі у разі переходу з одного рівня деталізації на інший. Згідно з цим принципом обсяг інформації, яка передається з рівня більш деталізованого опису моделі на рівень менш деталізованого, має бути меншим. Крім того, час роботи блока на рівні з більшою деталізацією повинен бути меншим, ніж час роботи блока на рівні з меншою деталізацією. З прагматичного погляду такий перехід на нижчий рівень опису моделі може здійснюватись шляхом заміни блока моделі вищого рівня низкою звернень до підпрограм, функцій або процедур, які докладніше відображають цей блок для нижчого рівня. Щоб побудувати таку програму моделювання, потрібно уніфікувати процес передавання параметрів від одного програмного блока до іншого. Це дає змогу організувати взаємодію блоків моделі, що мають різні рівні деталізації, і легко замінювати один блок на інший, більш детально описаний. Такий підхід до проектування і програмної реалізації імітаційної моделі передбачає застосування принципів об'єктного та низхідного проектування програм. Для впровадження такого підходу найбільш придатними є об'єктно-орієнтовані мови моделювання і програмування з використанням ієрархії класів об'єктів. В класи об'єднують об'єкти з однаковими характеристиками, діями та поведінкою. Властивості та поведінка, притаманні об'єктам, визначаються в методах. У об'єкт¬но-орієнтованих мовах і пакетах імітаційного моделювання обмін між класами об'єктів різних рівнів здійснюється за допомогою транзакцій або повідомлень, які можуть передавати методи й властивості від одних об'єктів класу до інших об'єктів класів.
Під час переходу від одного рівня деталізації до іншого потрібно обов'язково перевіряти, чи задовольняє модель функціональним вимогам, які пов'язані з принципами проектування ієрархічних систем. Необхідно провести аналіз кожної функції моделі і переконатись у тому, що вона знайшла своє відображення у формальному описі системи. Аналіз функцій моделі провадиться з врахуванням цілей моделювання і потребує детального описування роботи всіх її елементів на кожному рівні деталізації.
Висхідне проектування
Загальну схему висхідного проектування імітаційних моделей засновано на поступовому відображенні елементів системи в моделі, починаючи з найнижчого рівня системи з наступним переходом до вищого. Такий підхід має істотний недолік, пов'язаний з тим, що, розглядаючи окремі елементи системи та намагаючись відобразити їх якомога детальніше в моделі, проектувальник може не бачити систему в цілому. Це може призвести до того, що під час побудови моделі найвищого рівня імітаційна модель може виявитись функціонально неповною, бо не були враховані взаємозв'язки між різними рівнями системи. Для усунення цього недоліку потрібно повертатись до моделей нижчих рівнів, що може перетворити проектування на малоефективний та довготривалий процес. Більш того, функціонально повна імітаційна модель усієї системи може бути так і не побудована.
Під час як низхідного, так і висхідного проектування з метою зменшення розмірності імітаційної моделі однотипні блоки можуть об'єднуватись у класи, причому кожний блок певного класу може мати свій алгоритм поведінки, відмінний від інших елементів. Найбільшої ефективності під час об'єднання елементів у класи можна досягти, застосовуючи низхідний метод проектування імітаційних моделей. Отже, за результатами системного аналізу найбільш ефективним методом проектування імітаційних моделей є такий, який поєднує в собі в певній пропорції низхідне та ітераційне проектування. Розроблення інструментальних засобів проектування імітаційних моделей з використанням комп'ютерів привело до утворення автоматизованих систем проектування, в яких використовується метод інтерактивного проектування за участі людини і комп'ютера.
Основна цінність імітаційного моделювання полягає в тому, що воно ґрунтується на методології системного аналізу і дає змогу досліджувати проектовану або аналізовану систему з використанням технології операційного дослідження, яка включає такі взаємопов'язані етапи.
- Формулювання проблеми і змістовна постановка задачі.
- Розроблення концептуальної моделі.
- Розроблення і програмна реалізація імітаційної моделі.
- Перевірка правильності та достовірності моделі.
- Організація та планування проведення експериментів.
- Прийняття рішень за результатами моделювання.
Завдяки цьому імітаційне моделювання можна застосовувати як універсальний підхід до прийняття рішень в умовах невизначеності та до врахування в моделях факторів, які важко формалізуються. Слід мати на увазі, що реалізація імітаційної моделі та проведення експериментів на ній є трудомістким, дорогим процесом. Це вимагає значних витрат комп'ютерного часу, тому імітаційне моделювання слід використовувати тільки тоді, коли розроблення інших видів моделей не дає задовільних результатів. Тому вважають, що імітаційне моделювання є «силовим заходом».
