Benzetim modeli herhangi bir hedefe (tasarım, analiz, kontrol, optimizasyon vb.) ulaşmak için bir araçtır. Bu nedenle temel / ön şart, modelleme ve benzetim (araçları) aracılığıyla yapılan çıkarımların / elde edilen sonuçların rahatlıkla kabul edilebilmesinin güvence altına alınmasıdır. Bu güvenin kurulabilmesi için iki ayrı çalışma gerçekleştirilebilir: doğrulama ve geçerleme (D&G / Verification and Validation) [48].
Doğrulama bilgisayar ortamına dönüştürülmüş model tasarımının istenen seviyede olup olmadığının kontrol işlemidir. Geçerleme ise eldeki amaçlar için modelin yeterli doğrulukta olup olmadığının kontrol işlemidir. Anahtar kavram yeterli doğruluktur. Hiçbir modelin % 100 doğru olması mümkün değildir ve bu durumun geçerli sebepleri vardır. Bununla beraber D&G’nin hedefi modelin yeterince doğruluğunu garanti altına almaktır [55].
Benzetim süreci boyunca doğrulama, geçerleme ve model akreditasyonunun (DG&A) cevap aradığı sorular Tablo 2.2’de özetlenmektedir [56].
Tablo 2.2. Doğrulama, geçerleme ve test sürecinde cevap verilmesi beklenen sorular
D oğr ul am a Çalıştırılabilir modelin programlama kodu kavramsal modele doğru bir şekilde uygulanabildi mi? Kavramsal model, modelin planlanan kullanımına cevap veriyor mu? Çalıştırılabilir model ihtiyaç olduğunda ve istenildiği formatta sonuç üretiyor mu?
G eçe rl em e Kavramsal model benzetim ortamında doğru temsil ediliyor mu?
Üretilen sonuçlar benzetim ortamının davranışlarına ne kadar yakın?
Hangi aralıkta girişler model sonuçları için kullanışlı ve güvenilir? A kr edi ta syon Modelin kapasitesi ve planlanan uygulamaların gereksinimleri uygun mu? Doğrulama ve geçerlemenin sonuçları eğer planlanan uygulama için kullanılırsa doğru sonuçları veriri mi?
Planlanan uygulama için eksik model uygulanırsa sonuçları ne olur?
Deneysel hedefler ile geçerlemenin gereksinimleri arasında kuvvetli bir bağ vardır. Geçerleme her zaman hedefler / istekler / planlar ile ilişkilidir. Şekil 2.5’de kesik çizgiler karşılaştırma, değerlendirme veya ölçümleri göstermektedir [44].
Çeşitli geçerleme türleri bulunmaktadır: kavramsal model geçerleme, yapısal geçerleme ve davranışsal geçerleme.
Kavramsal model geçerleme; kavramsal model altında yatan teori ve varsayımların sistem teorileri ile uyumlu olduğunu ve sistemin model gösteriminin benzetim modelinin amacı için makul olduğunu belirleme olarak tanımlanır.
Yapısal geçerleme; kavramsal modeli belli bir bilgisayar sistemi üzerinde programlama ve uygulama için yazılım tasarımının ve özelliğinin yeterli olduğunun belirlenmesi olarak tanımlanır.
Davranışsal geçerleme; model çıkış davranışının uygulanabilirlik boyutunda modelin hedeflenen amacı için yeterli doğruluğa sahip olup olmadığını belirlemek olarak tanımlanır [57].
Şekil 2.5. Doğrulama ve geçerlemenin, benzetim süreci, sistem teorisi ve gerçek dünya ile olan ilişkisi Doğrulama ve geçerleme aktivitelerinin bir özeti Şekil 2.5’de görülmektedir [44]. Burada, bir sistem ve o sistemin modeli arasında üretilen davranış açısından uygunluk sadece sınırlı bir deneysel çerçeve içinde değerlendirilecektir. Diğer taraftan, ölçümlerin ve benzetim sonuçlarının büyük oranda örtüşmesi benzetime olan güveni artırmasına rağmen modelin geçerliliğini ispatlamaz. Bu sebepten dolayı, tahrif (falsification) kavramı ortaya atılmıştır. Tahrif, tam olarak bir modeli çürütmek ve bozmak işlemidir. Sonuç olarak, bilgiyi karşılıklı olarak değiştiren modeller
Sistem Deney Amaçları Sistem Sistem Verisi Siste Teorisi Benzetim Deney Amaçları Kavramsal Model Benzetim Model Tanımlama Benzetim Model Sonuçları Benzetim Modeli İhtiyaç Duyulan İlave
Deneyler / Testler Gerçek Dünya Benzetim Dünyası Deney Specifying Davranışsal Doğrulama Deney Soyutlama Hipotez kurma Hipotez kurma Kavramsal Model Geçerleme Modelleme Davranışsal Geçerleme Teori Geçerleme Uygulama Uygulama Doğrulama
kullanıldığında, model ile deneysel çerçeve uyumlu olmalı ve bir model kendi deneysel çerçevesiyle eş zamanlı olarak tasarlanmalıdır. Bu gereksinim bir model tasarım dilinin geliştirilme gereksinimini ortaya çıkarmıştır [49].
2.7.1. Doğrulama ve geçerleme prensipleri
Doğrulama ve geçerlemeye ait prensipler aşağıda özetlenmiştir [52].
1. D&G testleri benzetim sürecinin tamamını kapsar ve süreç boyunca çalışmaya eşlik eder.
2. Benzetim modelinin sonuçlarının kesin doğru veya yanlış olduğunu ortaya koymaz; model sistemin özetidir. Mükemmel bir model asla beklenemez.
3. Benzetim modeli çalışmanın hedeflerine uygun olacak şekilde inşa edilir ve bu hedeflere göre güvenilirliğine karar verilir; modelleme ve benzetim sürecinin sistem ve hedeflerin tanımlanması aşamasında açıkça ve anlaşılır bir şekilde ortaya konur. Çalışmanın hedeflerinin doğru belirlenmesi benzetim çalışmasının başarısı için çok önemlidir
4. Benzetim modeli DG&A, çalışmaların kötü etkilenmesini önlemeyi içerir. 5. DG&A sezgisel yaratıcılık istediğinden güçtür.
6. Benzetim modelinin güvenilirliği önceden belirlenip test edilen durumlar için iddia edilebilir.
7. Benzetim modelinin tamamının testi mümkün değildir; modelin tam testi mümkün olan tüm girişler için test edilmesi gereklidir.
8. Benzetim modelinin doğrulanması, geçerlemesi ve testi planlanmış ve yazılmış olmalıdır.
9. Hatalar modelleme sürecinde mümkün olduğunca erken ortaya çıkarılmalıdır. 10. Çoklu cevap problemi sağlıklı bir şekilde tespit edilmeli ve çözülmelidir. 11. Her bir alt modelin testi, tüm modelin güvenilirliğini göstermez.
12. Benzetim modelinin doğrulanması, benzetimin sonuçlarının güvenilirliği ve kabul edilirliği manasına gelmez.
13. Formülleştirilmiş problemin doğruluğunun tesis edilmesi benzetimin kabul edilebilirliğini ve güvenilirliğini büyük ölçüte etkiler.
BÖLÜM 3. AYRIK OLAY TABANLI MODELLEME VE
BENZETİM
3.1. Giriş
İlk olarak 1960’larda geliştirilen matematiksel sistem teorisi, dinamik sistemlerin çözümü için kesin matematiksel formülerle desteklenmiştir. İki temel bakış açısı vardır:
1. Sistem tanımlama seviyeleri; Sistemlerin davranışını tarif etmede kullanılan düzeyler ve çalıştıran mekanizmalardır.
2. Sistemleri tanımlama formalizmleri; Modelleri inşa etmek için kullanılan sürekli ve ayrık modelleme türleridir.
Modelleme ve benzetim teorisinde yer alan metotların pek çoğu sistem teorisine dayalı olarak geliştirilmiştir. Temel olarak sistem, girdileri, durumları, davranışları ve çıktılara sahip bir birim olarak tanımlanmaktadır [45]. Şekil 3.1’de temel bir sistemin yapısı, blok şeması görülmektedir.
Şekil 3.1. Temel bir sistemin blok şeması