สามารถใช้โปรแกรมการสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกันสองแบบเพื่อยืนยันผลลัพธ์ของกันและกันได้หรือไม่?

แบบจำลองคอมพิวเตอร์

การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ใช้ในสาขาวิศวกรรมต่าง ๆ ฉันกำลังพิจารณาเฉพาะการวิเคราะห์โครงสร้างหรือการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (FEA) บางครั้งตัวแบบจะถูกใช้เพื่อเร่งการคำนวณซ้ำ ๆ ซึ่งสามารถทำได้ด้วยมือ บางครั้งแบบจำลองจะใช้ในการคำนวณที่ไม่ง่ายหรือทำได้ด้วยมือ

การตรวจสอบ

มีวิธีการมาตรฐานเล็กน้อยสำหรับการตรวจสอบผลลัพธ์ของรุ่นคอมพิวเตอร์

• เรียกใช้แบบจำลองการตรวจสอบและยืนยันว่าผลลัพธ์ตรงกับคำตอบที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้
• เรียกใช้แบบจำลองอย่างง่ายที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยการคำนวณด้วยมือ
• ทดสอบแบบจำลองทางกายภาพ

ปัญหาเกี่ยวกับวิธีการตรวจสอบสองวิธีแรกข้างต้นคือพวกเขาตรวจสอบเฉพาะสถานการณ์เท่านั้นหรือตรวจสอบเฉพาะส่วนต่าง ๆ ของโปรแกรม

วิธีการแบบจำลองทางกายภาพอาจมีราคาแพงสำหรับแบบจำลองขนาดเต็มและแบบจำลองขนาดอาจไม่ให้ผลลัพธ์แบบเดียวกับขนาดเต็ม

สิ่งนี้ทำให้เกิดช่องว่างในสิ่งที่สามารถตรวจสอบผลลัพธ์ได้ สำหรับโมเดลที่ซับซ้อนใด ๆ ไม่มีวิธีที่ง่ายในการตรวจสอบว่าผลลัพธ์จากโปรแกรมนั้นถูกต้อง วิศวกรต้องเชื่อมั่นว่าซอฟต์แวร์นั้นให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องจากแบบจำลอง

ตรวจสอบเปรียบเทียบ

รูปแบบอาจถูกป้อนเข้าไปในสองโปรแกรมที่แตกต่างกัน (ทำโดย บริษัท ที่แตกต่างกัน) ข้อสันนิษฐานคือถ้าผลลัพธ์ของทั้งสองโมเดลมีความคล้ายคลึงกันมากเพียงพอผลลัพธ์ที่ได้ควรถูกต้องสำหรับแบบจำลองที่ใช้ สิ่งนี้จะไม่พบข้อผิดพลาดใด ๆ ในการสร้างแบบจำลองดั้งเดิม แต่จะตรวจจับข้อผิดพลาดในการนำซอฟต์แวร์ไปใช้

• สามารถใช้โปรแกรมสองโปรแกรมแยกกันเพื่อตรวจสอบ "ความถูกต้อง" ของผลลัพธ์จากโมเดลได้หรือไม่?
• การใช้วิธีนี้ในการเปรียบเทียบแบบจำลองในโปรแกรมสองโปรแกรมที่แยกกันนั้นจะให้ระดับความเชื่อมั่นในผลลัพธ์เท่ากันกับวิธีการตรวจสอบอื่น ๆ หรือไม่?
• อะไรคือข้อเสียของการใช้โพรซีเดอร์นี้?

ใช่การได้รับความเห็นที่สองจะมีประโยชน์ สิ่งนี้ทำขึ้นเป็นประจำในการพยากรณ์อากาศซึ่งไม่ทราบวิธีแก้ไขปัญหาที่แน่นอนและมีการตัดสินเกี่ยวกับวิธีการใช้ปัจจัยต่าง ๆ

จะมีห้องเลื้อยน้อยลงในบางสิ่งบางอย่างเช่นการวิเคราะห์ความเครียดของไฟไนต์อิลิเมนต์เนื่องจากสมการซ้ำสำหรับการแก้ปัญหานั้นโดยทั่วไปจะเหมือนกันไม่ว่าใครจะเขียนซอฟต์แวร์ ปัญหาที่แท้จริงไม่ได้แก้ตาข่ายเท่าการสร้างตาข่ายที่ดีพอในตอนแรก

วิธีหนึ่งที่จะได้รับความคิดเห็นหลายประการคือการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ตาข่าย หวังว่าคุณจะยังได้คำตอบเหมือนเดิม หากคุณสร้างตาข่าย 2x ปลีกย่อยและได้คำตอบที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญนั่นเป็นเงื่อนงำที่แข็งแกร่งว่าตาข่ายดั้งเดิมนั้นไม่ได้มีรายละเอียดเพียงพอ จากนั้นคุณก็ไม่รู้ด้วยซ้ำว่าตาข่ายตัวต่อไปนั้นมีรายละเอียดเพียงพอโดยไม่ต้องทำอะไรที่ละเอียดมากขึ้นและได้คำตอบเดียวกัน

แน่นอนว่าทุกวันนี้การสร้างเครือข่ายนั้นค่อนข้างอัตโนมัติและปรับตัวได้ นี่ไม่ใช่แค่ฟิสิกส์ของการแก้ปัญหาตาข่ายอีกต่อไป แต่รวมถึงฮิวริสติกเกี่ยวกับเวลาและวิธีแบ่งย่อย ซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันในเรื่องนี้ดังนั้นการรันสองโปรแกรมที่แตกต่างกันที่มีข้อมูลเริ่มต้นเดียวกันจะมีประโยชน์

ฉันเขียนสิ่งนี้จากมุมมองของวิศวกรที่พัฒนาซอฟต์แวร์การจำลอง

ฉันคิดว่าการฝึกที่อธิบายไว้ไม่ดีและฉันขอแนะนำให้คุณอย่าใช้ซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันสองตัวเพื่อ "ยืนยัน" ผลลัพธ์

โดยทั่วไปซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกันสองแบบไม่สามารถใช้เพื่อยืนยันสิ่งอื่นนอกเหนือจากความคล้ายคลึงกัน ซอฟต์แวร์สองตัวสามารถหาคำตอบที่คล้ายกัน แต่ผิดสองคำตอบได้ง่ายโดยเฉพาะถ้าใช้รุ่นเดียวกัน ฉันสามารถนึกถึงอินสแตนซ์อย่างน้อยหนึ่งกรณีที่เป็นกรณีนี้อย่างแน่นอนและเทรเวอร์อาร์ชิบัลด์กล่าวถึงอีกเรื่องหนึ่ง ฉันจะต้องประทับใจกับสองโปรแกรมที่ใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองต่างกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน

วิชานี้เรียกว่าการตรวจสอบและตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองคอมพิวเตอร์และมีวรรณกรรมที่ค่อนข้างกว้างใหญ่ ฉันจะเสนอภาพร่างพื้นฐาน การยืนยันกำลังเปรียบเทียบแบบจำลองกับโซลูชัน "แน่นอน" (ซึ่งอาจเป็นการคำนวณด้วยมือหรือสิ่งที่ซับซ้อนกว่า) นั่นคือการตรวจสอบคณิตศาสตร์ของซอฟต์แวร์ สมมติฐานเบื้องหลังโซลูชันที่แน่นอนอาจผิด แต่อย่างน้อยที่สุดคุณต้องแน่ใจว่าซอฟต์แวร์ได้ส่วนทางคณิตศาสตร์ที่ถูกต้อง การตรวจสอบความถูกต้องเป็นการเปรียบเทียบแบบจำลองกับการทดสอบ วิธีนี้ช่วยให้คุณตรวจสอบว่ารุ่นที่คุณใช้นั้นถูกต้องหรือไม่ซึ่งเป็นสิ่งที่การยืนยันไม่สามารถทำได้สำหรับคุณ

ปัญหาเกี่ยวกับวิธีการตรวจสอบสองวิธีแรกข้างต้นคือพวกเขาตรวจสอบเฉพาะสถานการณ์เท่านั้นหรือตรวจสอบเฉพาะส่วนต่าง ๆ ของโปรแกรม

นี่เป็นปัญหาที่แท้จริงที่นักพัฒนาซอฟต์แวร์และผู้ใช้เผชิญอยู่ มีวิธีการจัดการที่ดีกว่าการเปรียบเทียบสองโปรแกรมที่แตกต่างกัน

ปัญหาคือคุณไม่สามารถทดสอบทุกกรณีที่เป็นไปได้ ซอฟต์แวร์ของคุณอาจผ่านกรณี A แต่กรณี A ไม่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ X, Y หรือ Z และนั่นทำให้คุณหมดปัญหาในกรณี B ดังนั้นสิ่งที่คุณต้องการคือการตรวจสอบจำนวนมากที่ครอบคลุมอย่างน้อยทั้งหมด คุณสมบัติพื้นฐานที่คุณต้องการตรวจสอบ ซอฟต์แวร์หลายตัวมี "V&V suites" ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว

ในแง่ของการตรวจสอบมีตัวเลือกมากมาย คุณสามารถสร้างวิธีการแก้ปัญหาที่แน่นอนใหม่สำหรับกรณีที่แตกต่างกัน บางครั้งสิ่งนี้ก็เพียงพอแล้ว อย่างไรก็ตามตามที่คุณสังเกตเห็นบ่อยครั้งสิ่งที่คุณสามารถทำได้ด้วยมือนั้น จำกัด เฉพาะกรณีง่าย ๆ สำหรับกรณีทั่วไปคุณสามารถใช้เทคนิคที่เรียกว่าวิธีการแก้ปัญหาที่ผลิตขึ้น (Google it) สิ่งนี้ต้องการการเขียนโปรแกรมและอาจยุ่งเหยิง แต่ให้คุณทดสอบสิ่งที่คุณคิดได้ (ส่วนความยุ่งเหยิงสามารถจัดการผ่านห้องสมุดเช่นMASAโดยวิธี)

นอกจากนี้ฉันอยากจะชี้ให้เห็นว่าตรงกันข้ามกับสิ่งที่แลงลาทรอพแนะนำให้ใช้กับวิธีการแก้ปัญหาที่ผลิตขึ้นคุณสามารถสร้างสิ่งที่เป็นเพื่อการทดสอบการแก้ปัญหาที่แน่นอน พวกเขาไม่ได้ "ถูกต้อง" ในความหมายที่เข้มงวดเพราะไม่ตรงกับสมการที่ซอฟต์แวร์กำลังแก้ไขโดยไม่ต้องดัดแปลง แต่พวกเขาตอบสนองสมการที่ใกล้เคียงกันมากและมีความแตกต่างเพื่อให้การทดสอบนั้นเข้มงวด เทคนิคนี้ไม่เป็นที่นิยมในขณะนี้ แต่มันถูกใช้เพื่อทดสอบสิ่งต่าง ๆ ซึ่งก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นการยากที่จะทดสอบ

ในแง่ของการตรวจสอบคุณสามารถค้นหาข้อมูลการทดสอบเพิ่มเติมหรือทำการทดสอบของคุณเอง

ฉันคิดว่านี่เป็นวิธีปฏิบัติที่ดีโดยรวม

เมื่อใช้ซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันสองรายการคุณสามารถหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดสองประเภท: 1) ข้อผิดพลาดที่มาจากซอฟต์แวร์ที่ไม่ถูกต้อง (ซึ่งไม่ควรมองข้าม) 2) ข้อผิดพลาดที่มาจากการขาดนิสัยของผู้ใช้กับซอฟต์แวร์ (ตัวเลือกที่ซ่อนอยู่การตั้งค่าเริ่มต้น ... )

หากซอฟต์แวร์แตกต่างกันพอสมควรอัตราการได้รับสองเท่าของผลลัพธ์ที่ผิดพลาดจะต่ำ

อย่างไรก็ตามข้อผิดพลาดที่มาจากตัวเลือกการสร้างแบบจำลองที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยวิธีนี้ ดังนั้นฉันจะบอกว่าข้อเสียเปรียบหลักคือการไว้วางใจผลที่ได้เพราะพวกเขาได้รับการยืนยันจากสองโปรแกรม

ฉันคิดว่ามันเป็นการดีกว่าที่จะใช้ซอฟท์แวร์ต้นแบบตัวหนึ่งซึ่งรันเคสการทดสอบทุกประเภท (เปรียบเทียบกับผลการเรียนเป็นต้น) มากกว่าการใช้ซอฟท์แวร์หลายตัวและมีความรู้โดยเฉลี่ยเพียงอย่างเดียว ยิ่งไปกว่านั้นฉันคิดว่าวิธีที่ดีที่สุดที่จะทราบพื้นฐานของการวิเคราะห์ FEM และการใช้โปรแกรม "one-click-to-run" เพียงสองวิธีเป็นการปฏิบัติที่ไม่ถูกต้องเนื่องจากผู้ใช้มีแนวโน้มที่จะสร้างข้อผิดพลาดในการสร้างแบบจำลอง

PS: ฉันกำลังเขียนเป็นผู้ใช้การวิเคราะห์แม่เหล็กไฟฟ้า / ความร้อน FEM (ไม่มีโดเมนอื่น)

คำตอบจากมุมมองของวิศวกรออกแบบ

การตรวจสอบผลลัพธ์ของโปรแกรมหนึ่งต่อโปรแกรมอื่นจะให้ระดับความมั่นใจว่าผลลัพธ์นั้นถูกต้อง ไม่น่าจะให้ความมั่นใจกับคุณได้ 100% แต่แล้วระดับความมั่นใจนั้นก็ยากที่จะบรรลุ

ปัญหาใหญ่ที่ฉันเห็นคือความสามารถในการถ่ายโอนโมเดลจากซอฟต์แวร์ชิ้นหนึ่งไปยังอีกชิ้นหนึ่ง แม้ว่า บริษัท ซอฟต์แวร์ส่วนใหญ่จะมีการปรับปรุงการนำเข้า / ส่งออกแบบจำลอง (เนื่องจาก BIM) แต่ฉันไม่คาดว่าคุณสมบัติทั้งหมดของแบบจำลองจะสามารถส่งออกได้ รูปทรงเรขาคณิตนั้นค่อนข้างง่ายที่จะนำเข้า / ส่งออกเนื่องจากไฟล์แลกเปลี่ยนจะต้องมีพิกัดเท่านั้น แต่เช่นสมาชิกรุ่นปลายมีแนวโน้มที่จะถูกเก็บไว้แตกต่างกันมากโดยซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันดังนั้นหาก / จนกว่ารูปแบบการแลกเปลี่ยนไฟล์สากลจะตกลงกันฉันสงสัยว่าความพยายามมากมายที่จะต้องสร้างโมเดลใหม่ในโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่สองอย่างสมบูรณ์

จากประสบการณ์ของฉันเองข้อผิดพลาดในผลลัพธ์มีแนวโน้มที่จะมาจากการป้อนข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหรือสมมติฐานที่ไม่ถูกต้องมากกว่าที่มาจากซอฟต์แวร์ที่เขียนไม่ดี เวลาและความพยายามในการใช้ซอฟต์แวร์อิสระเพื่อตรวจสอบคำตอบจึงอาจไม่ใช่การใช้เวลาของคุณอย่างมีประสิทธิภาพ

คำตอบจากมุมมองของวิศวกรซอฟต์แวร์

การตรวจสอบซอฟต์แวร์กับซอฟต์แวร์อื่นไม่ถือเป็นการให้เหตุผลว่าซอฟต์แวร์ของคุณถูกต้อง มันจะดีกว่าการค้นหาข้อมูล / ผลลัพธ์ที่เผยแพร่ที่สามารถใช้เพื่อตรวจสอบว่าซอฟต์แวร์ให้คำตอบที่ถูกต้อง ลองนึกภาพการประชุมการขายที่ บริษัท ซอฟต์แวร์พยายามขายซอฟต์แวร์ให้ บริษัท วิศวกรรม:

วิศวกร: เราจะรู้ได้อย่างไรว่าซอฟต์แวร์ของคุณถูกต้อง?

พนักงานขายซอฟต์แวร์: เราตรวจสอบซอฟต์แวร์ของคู่แข่งและได้รับคำตอบเดียวกัน

วิศวกร: ดังนั้นคุณกำลังบอกว่าคู่แข่งของคุณดีกว่าคุณพอสมควรว่าซอฟต์แวร์ของเขาคือก้านวัดที่คุณใช้วัดซอฟต์แวร์ของคุณ? ดูเหมือนว่าเราควรซื้อซอฟต์แวร์ของเขาแทน!

ฉันเห็นด้วยกับคำตอบอื่น ๆ ที่นี่ว่าโดยทั่วไปสามารถเป็นความคิดที่ดีและจะช่วยให้มั่นใจในความถูกต้องของผลลัพธ์การจำลอง ในแง่ของความสัมพันธ์กับวิธีการตรวจสอบอื่น ๆ ที่ดีฉันเคยบอกว่าผลการทดสอบและการทดสอบทางกายภาพเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าถ้าเป็นไปได้ แต่การคำนวณด้วยมืออาจต้องการการทำให้เข้าใจง่ายเกินไปหากแบบจำลองนั้นซับซ้อนเพียงพอ

สิ่งที่ฉันต้องการชี้ให้เห็นคือสิ่งที่ไม่ได้รับการกล่าวถึงในจุดสุดท้าย: จุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นจากการฝึกนี้ การใช้แพ็กเกจ FEA สองแบบที่แตกต่างกันอาจจับลักษณะเฉพาะของแพ็กเกจเดียวที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดหากคุณสามารถระบุการวิเคราะห์ที่ถูกต้องและอันใดที่ปิดอยู่ อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด ทั่วไปบางประการสำหรับ FEA โดยรวมโดยไม่คำนึงถึงวิธีการหรือการใช้งาน มุมที่คมชัดและอุปกรณ์เน้นความเครียดอื่น ๆ ที่ทำให้เกิดภาวะเอกฐานในแบบจำลองไม่ใช่สิ่งที่จะเปลี่ยนจากแพคเกจเป็นแพคเกจมากนักสิ่งเหล่านี้จะเป็นจุดอ่อนเสมอ นี่คือที่ต้องการความรู้ด้านวิศวกรรมและปรีชา

ฉันทำแบบจำลองในส่วนที่ฉันรู้ว่ายืนขึ้นเพื่อความเครียดบางอย่างได้อย่างง่ายดายและแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าความเครียดภายในคือ 10 เท่าของความแข็งแรงของผลผลิต เห็นได้ชัดว่ามันไม่ถูกต้องเพราะอยู่ในรูปแบบอิสระและซอฟต์แวร์ FEA ไม่ชอบ

ท้ายที่สุดควรเห็นได้ชัดว่าการเปลี่ยนซอฟต์แวร์ไม่ได้เป็นการกำจัดข้อผิดพลาดของผู้ใช้ หากคุณทำข้อผิดพลาดในโมเดลหรือพารามิเตอร์ข้อผิดพลาดนั้นจะทำให้คุณผิดพลาดไม่ว่าคุณจะใช้ในการวิเคราะห์

เงื่อนไขขอบเขตและเทคนิคการสร้างแบบจำลองจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อผลลัพธ์ สิ่งที่ฉันแนะนำคือการใช้งานเวอร์ชันที่ง่ายขึ้น / เงียบ (เช่นภาพถ่ายหรือแนวแกนสมมาตร) และของแข็งเต็มและเปรียบเทียบทั้งสอง

ปัญหาของซอฟต์แวร์ FEA สองแบบที่แตกต่างกันคือภายใต้ประทุนตัวแก้ปัญหาส่วนใหญ่จะเหมือนกัน ความแตกต่างที่สังเกตได้อาจมาจากเกณฑ์การรวมที่แตกต่างกันอาจหรือจากสมมติฐานที่แตกต่างกันเกี่ยวกับวิธีการใช้เงื่อนไขขอบเขต คุณไม่ได้ตรวจสอบโมเดล แต่ความสามารถของนักแก้ปัญหาแต่ละคนที่จะทราบว่าได้มาถึงโซลูชันแล้ว

ผมคิดว่าผล FEA ควรได้รับการตรวจสอบโดยสามัญสำนึกและมือคำนวณแรกแล้วโดยรุ่นที่คล้ายกัน แต่แตกต่างกัน (ของแข็งแทนของคานตัวอย่าง) และในที่สุดโดยการทดสอบทางกายภาพเพื่อดูว่าชิ้นส่วนที่ล้มเหลวที่และวิธีการ FEA คาดการณ์ เมื่อส่วนหนึ่งจะล้มเหลวเป็นเรื่องยากมากเพราะมันเป็น infuenced จากกระบวนการผลิตรูปแบบวัสดุและเน้น resudial