第7講模型的確認(rèn)驗證和應(yīng)用

1、第7章 模擬模型的確認(rèn)和 實驗設(shè)計,7.1 建模與仿真中的VV&A 7.2 系統(tǒng)模型校核、驗證 7.4 模擬的實驗設(shè)計,上節(jié)有關(guān)Petri網(wǎng)的四個基本邏輯關(guān)系的解釋。 參照胡老師的畢業(yè)論文。 全天候的深入 最好能將agent的一個例子完善。,7.1 Why VV&A?,仿真系統(tǒng)能否具有實際系統(tǒng)的特點，能否反映實際系統(tǒng)的規(guī)律特征，必須經(jīng)過一定的置信度確認(rèn)。VV&A技術(shù)是保證MS置信度的有效途徑。 校核 verification 驗證 validation 確認(rèn) accredation,具體意義,從中文理解區(qū)別不大，但從英文理解還是有差異的 Verification 確定仿真系統(tǒng)是否準(zhǔn)確的代表了開

2、發(fā)者的概念和設(shè)計意圖，是否正確的按開發(fā)者意圖建立了仿真模型軟件實現(xiàn)人員是否正確的實現(xiàn)了開發(fā)者的設(shè)計。 Validation 確定仿真系統(tǒng)代表現(xiàn)實世界的正確性程度，關(guān)心的是仿真系統(tǒng)究竟在多大程度上反映了真實世界的情況 Accreditation 正式的按受系統(tǒng)作為專門的應(yīng)用目的服務(wù)的過程，是在前述校核與驗證的基礎(chǔ)上，有仿真系統(tǒng)的主管部門和用戶組成驗收小組，對系統(tǒng)的可接受性和有效性做出正式的確認(rèn)。,模擬模型的verification，解決所建立的模擬模型是否能準(zhǔn)確代表系統(tǒng)模型的問題；模擬模型的validation，解決模擬模型是否能真正代表所模擬的實際系統(tǒng)的問題。它們的關(guān)系如下圖。,7.2系統(tǒng)模型

3、校核、驗證,1）在開發(fā)模擬程序時，應(yīng)分塊或按子程序來分別進(jìn)行驗證。 2）在模擬程序的運行中檢查輸出的合理性 3）在驗證離散事件模擬模型時，模擬運行的跟蹤是最有效的工具之一。,系統(tǒng)模型的validation,模型確認(rèn)可分為兩類：基本（定量）確認(rèn)方法和定性確認(rèn)方法。 模擬模型確認(rèn)的“三步法” ： 1）模型的專家評估確認(rèn),2）模型假設(shè)的確認(rèn) 模型假設(shè)可分為兩大類，其一是結(jié)構(gòu)假設(shè)，另一是數(shù)據(jù)假設(shè)。 3）模型的輸入/輸出確認(rèn) 輸入/輸出確認(rèn)有如下三種方法： （1）利用實際系統(tǒng)的現(xiàn)有運行數(shù)據(jù) （2）利用實際系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù) （3）圖靈試驗,建模與仿真中的VV&A過程,在整個MS的生命周期中都要進(jìn)行，而不

4、僅僅在快要完成仿真時才進(jìn)行。 相對正確、創(chuàng)造性的進(jìn)行全局分析與驗證 相對獨立無偏好的進(jìn)行 具體見DOD的12條建議原則,7.3 模擬的實驗設(shè)計,對模擬實驗中的一些主要變量可作如下定義： （1）因子（Factor）。即系統(tǒng)的輸入變量，由數(shù)量因子和質(zhì)量因子組成。凡是可用數(shù)量描述的因子，如服務(wù)員數(shù)目、到達(dá)率、服務(wù)率、訂貨點、提前訂貨期等，均為數(shù)量因子。凡是表示某種結(jié)構(gòu)性假設(shè)且不能用數(shù)量表示的因子，如排隊規(guī)則（FIFO、LIFO、RM等）、缺貨補充策略等，均為質(zhì)量因子。 （2）因子水平（Level of Factors）。模擬輸入變量的可能取值或質(zhì)量因子可取的方案。 （3）處理（Treatment）。

5、在規(guī)定水平上的因子組合稱為一個處理。對某一處理進(jìn)行模擬將得到一定的輸出響應(yīng)。若共有m個因子，每個因子都有n個水平，則共可組成n*m個不同的處理。,單因子多水平的完全隨機(jī)化實驗設(shè)計是指對每一個水平都作模擬實驗，每次實驗均采用獨立的隨機(jī)數(shù)流作重復(fù)模擬運行的實驗設(shè)計。 設(shè)j為第j個水平對響應(yīng)的影響，為總的平均影響，ij為第j個水平上第i次觀察值的隨機(jī)項，它是正態(tài)分布（ N(0，2)）的隨機(jī)變量，Yij為第j個水平上的觀察值，則：,此式表示第j個水平的響應(yīng)圍繞( + j )以隨機(jī)變量ij 而變化。 當(dāng)因子的水平可由分析人員離散地選定，而不同水平對響應(yīng)有固定的影響，并滿足 時，這種實驗設(shè)計稱為固定效應(yīng)模

6、型。,7.3.1 單因子完全隨機(jī)化模擬實驗設(shè)計,單因子完全隨機(jī)化實驗設(shè)計：,分析 水平 j 對響應(yīng)的影響分析： 對于統(tǒng)計假設(shè)： 若接受，則對所有水平，平均響應(yīng)均為，對輸出響應(yīng)無顯著影響。 若拒絕，則不同水平對響應(yīng)有影響顯著，于是要進(jìn)一步了解哪一個水平有最大的影響，或不同水平對響應(yīng)的影響的差異大小。,將模擬輸出響應(yīng)的變異分為兩部分：其一為每一水平引起的變異，其二為被模擬過程內(nèi)部固有的變異，即抽樣隨機(jī)波動引起的偏差。,即響應(yīng)變量與樣本的總平均響應(yīng)之間的差 ：,用Q表示,Q = Q1 + Q2,由每一水平引起的偏差平方和，又稱組間平方和,由抽樣隨機(jī)波動引起的偏差平方和，又稱組內(nèi)平方和,檢驗零假設(shè) 的基本方法：,對于多數(shù)實際問題，影響模擬輸出響應(yīng)的變量（因子）可能不止一個（即m2 ），如果采用上述完全隨機(jī)化的實驗設(shè)計方法，則效率很低，耗費巨大，而且不能提供因子之問的相互影響。 2m析因?qū)嶒炘O(shè)計是在m2個因子時，每個因子只取兩個水平的實驗設(shè)計方法，其中，一個取高水平（用“+”號表示），另一個取低水平（用“-”號表示）。這樣，對于2m個可能的組合，可