Подготовка и проведение моделирования предполагает чаще всего:
1. Формулирование задачи.
2. Обоснование необходимости исследования оригинала посредством модели.
3. Получение модели, фиксирующей существенные свойства оригинала и обеспечивающей их исследование.
4. Обоснованный выбор или задание условий среды функционирования модели.
5. Выбор критерия(-ев)2, шкалы оценивания свойств модели и, возможно, плана эксперимента.
6. Исследование модели в соответствии с поставленной целью.
7. Обработка результатов моделирования.
8. Интерпретация экспериментальных данных и их перенос на оригинал.
9. Опытная проверка эксперимента с моделью.
Поясним некоторые из этапов. Попутно отметим, что этапы 1—8 можно выполнять опираясь на компьютерные технологии.
Этап 1. В формулировке задачи должны быть отражены:
— объект изучения — подлежащий изучению объект либо процесс физического, биологического, психического или социального мира, например, деталь, процесс электрохимической обработки металлической поверхности, мыслительная способность человека;
— предмет исследования — стороны оригинала, характеризующие его состояние или развитие, и/или зависимости между ними, подлежащие установлению в соответствии с поставленной (чётко сформулированной или размытой) целью. Предмет исследования задаётся человеком, например, установление связи между плотностью материала детали, её объёмом и массой; зависимость скорости растворения материала от тока, размеров электрода, концентрации электролита; предаварийная ситуация стратегически важного объекта или производства;
— ограничения и условия проведения исследования оригинала определяются свойствами среды в конкретном объёме пространства-времени, в котором находится оригинал, и степенью его изменчивости как объекта с заданными функциями;
— цель(-и) моделирования — то, к чему стремится в идеальном случае исследователь оригинала.
Возможные цели моделирования:
- получение формульных зависимостей;
- обоснование достоверности математических описаний объектов и процессов;
- оценка состояния натуры при тех или иных условиях во времени и в пространстве;
- пассивная и активная идентификация (экспериментальное построение модели по входным и выходным сигналам объекта) (структурная, параметрическая, функциональная). Активная идентификация сопровождается планированием экперимента (заданием схемы проведения опытов до или в ходе эксперимента);
- поиск оптимальных и рациональных характеристик натуры при соблюдении принятых критериев;
- выделение существенных факторов, влияющих на поведение объекта;
- определение структуры объекта и классификация его основных свойств;
- обучение и тренировка.
Перед формулировкой задачи обычно проводят анализ области изучения, позволяющий представить её и более корректно сформулировать проблему.
Этап 2. К разрабатываемым моделям предъявляются разные требования, в частности, она должна быть:
- адекватной;
- однозначно истолковываемой;
- достаточно универсальной;
- экономичной (либо эффективной).
Адекватность характеризует степень достижения поставленной цели посредством модели. Нужная адекватность обеспечивается правильностью, полнотой и цельностью представления в модели существенных сторон оригинала. В частном случае модель считается адекватной оригиналу, если погрешность результатов модельного эксперимента не превышает заданных значений.
Степень универсальности определяется полнотой отображения в модели сторон оригинала.
Экономичность предполагает минимум затрат при моделировании в определённый промежуток времени при получении максимума информации об оригинале.
Этап 5. Выбор критерия, способа и шкалы оценивания модели предполагает установление правил, методов определения качества модели, оцениваемого (расчётом или с привлечением экспертов) по принятой качественной либо количественной шкале (допустим, шкале наименований, лингвистической, рангов, интервалов и т.д.).
Качественными методами оценивания являются методы, базирующиеся обычно на результатах опроса экспертов: классификации, рангов, парных либо множественных сравнений.
Непосредственная числовая оценка и метод Терстоуна — примеры способов количественного оценивания.
Этап 6. Исследование модели — проведение эксперимента с моделью с фиксацией значений изучаемых её качественных и количественных свойств.
Этап 7. Обработка результатов моделирования предполагает уменьшение влияния на искомые данные случайностей и получение требуемых сведений.
Этап 8. Интерпретация состоит в представлении, анализе и осмыслении результатов, а также в формулировании итоговых выводов.
Перенос результатов изучения сводится к установлению количественных связей между свойствами модели и оригинала, к получению количественных значений существенных свойств натуры.
Этап 9. Опытная проверка результатов моделирования направлена на установление соответствия модели оригиналу и достоверности результатов моделирования. На последнем этапе моделирования возможно проведение эксперимента с оригиналом.