Verifikation und Validierung einer Simulation

Unterschied zwischen Verifikation und Validierung

Verifikation beantwortet: Wurde das Modell richtig umgesetzt? Geprüft werden Logik, Einheiten, Zustandswechsel, Schnittstellen und Berechnungen.

Validierung beantwortet: Ist das richtige Modell gebaut worden? Beurteilt wird, ob Struktur, Daten und Verhalten für das Untersuchungsziel ausreichend mit dem realen oder fachlich erwarteten System übereinstimmen.

Geeignete Prüfmethoden

Verifikation systematisch durchführen

Verifikation beginnt bei kleinen, kontrollierbaren Testfällen. Für einen einzelnen Auftrag werden erwartete Wege, Zeiten und Zustandswechsel vorab beschrieben und anschließend mit dem Modellprotokoll verglichen. Grenzfälle prüfen leere und volle Puffer, Schichtwechsel, Störungen, Prioritätsregeln und den Wiederanlauf.

Für berechnete Größen werden Einheiten und einfache Referenzrechnungen dokumentiert. Außerdem wird geprüft, ob Ereignisse weder verloren gehen noch doppelt gezählt werden. Animationen unterstützen die Fehlersuche, ersetzen aber keine kontrollierten Tests und keine nachvollziehbaren Prüfergebnisse.

Validierung an der Fragestellung ausrichten

Ein Modell muss nicht jedes Detail der Realität enthalten. Es muss die Strukturen und Wirkzusammenhänge ausreichend abbilden, die für die konkrete Entscheidung relevant sind. Fachpersonen prüfen deshalb Konzeptmodell, Annahmen und Verhalten. Bei bestehenden Systemen werden Kennzahlen, Zeitreihen oder ausgewählte historische Lastfälle verglichen.

Abweichungen zwischen Modell und Realität werden nicht allein über eine pauschale Prozentgrenze beurteilt. Entscheidend ist, ob sie die zu treffende Entscheidung verändern können. Ein Modell kann für die Pufferdimensionierung geeignet sein, aber für eine Personalplanung ungeeignet bleiben, wenn manuelle Tätigkeiten nur grob abgebildet sind.

Prüfnachweis und Rückverfolgbarkeit

• Prüffrage, Testfall und erwartetes Ergebnis eindeutig benennen.
• Verwendete Datenversion, Modellversion und Parameterstand festhalten.
• Ist-Ergebnis, Abweichung und fachliche Bewertung dokumentieren.
• Offene Punkte, Einschränkungen und Freigabe für den vorgesehenen Zweck festhalten.

Diese Rückverfolgbarkeit ist besonders wichtig, wenn nach einer Freigabe Steuerungsregeln, Lastdaten oder Systemgrenzen geändert werden. Dann lässt sich gezielt bestimmen, welche Prüfungen erneut ausgeführt werden müssen.

Rollen und fachliche Freigabe

Modellentwicklung und fachliche Prüfung sollten klar zugeordnet sein. Der Modellierer verantwortet Implementierung, Testfälle und technische Dokumentation. Prozessverantwortliche beurteilen Ablauflogik, Daten und beobachtetes Verhalten. Die Projektleitung bestätigt, für welche Entscheidung und welchen Reifegrad das Modell eingesetzt wird.

Eine Freigabe ist damit kein allgemeines Qualitätssiegel für alle späteren Anwendungen. Sie gilt für den dokumentierten Zweck, Systemumfang und Datenstand. Werden beispielsweise neue Produkte, andere Schichtmodelle oder zusätzliche Automatisierungslogiken ergänzt, muss geprüft werden, welche Nachweise betroffen sind. Das Vorgehen verhindert sowohl eine unkritische Weiternutzung als auch unnötige Komplettprüfungen: Wiederholt werden gezielt die Tests, deren Voraussetzungen sich geändert haben.

Keine einmalige Freigabe

V&V begleitet Datenaufbereitung, Modellierung, Experimente und Auswertung. Ändern sich Systemgrenze oder Entscheidungsfrage, muss auch die Gültigkeit neu beurteilt werden.

Die VDI-3633-Reihe behandelt Verifikation und Validierung als durchgängige Qualitätssicherung. Praxisbezug: Simulationsstudie nach VDI 3633.