Раздел 2. Введение в имитационное моделирование

делается, например, в инструментальной среде моделирования

Simulink [137]. Вычислительный эксперимент с моделью прово­

дится в той же универсальной программной среде, с помощью

реализованных в ней численных методов расчетов.

Термин «дискретно-событийное моделирование» историче­

ски закрепился за моделированием систем обслуживания пото­

ков объектов некоторой природы: клиентов банка, телефонных

вызовов, запросов в компьютерных сетях и т.п. Такие системы

принято называть системами массового обслуживания. Эти же

модели можно использовать для анализа машиностроительных

комплексов и систем в дискретном производстве, например,

конвейерных систем, станочных линий поточного изготовления

деталей и сборки изделий.

Возникновение данного направления имитационного моде­

лирования связывается с появлением инструментальной среды

моделирования GPSS (General Purpose Simulation System) [20,

129]. Первая версия языка GPSS была применена для моделиро­

вания перспективных компьютерных систем в известной амери­

канской фирме IBM. В GPSS используется идея потокового, или

сетевого, моделирования (flowchart или network-based modeling).

Согласно данной методике, структура системы представляется

блок-схемой, по которой по определенному алгоритму продви­

гается поток специальных объектов, называемых транзакциями.

Транзакции порождаются некоторыми событиями, ожидают мо­

мента изменения своего состояния в очередях, конкурируют за

использование ресурсов, осуществляющих их обработку (обслу­

живание).

В различных коммерческих средах имитационного модели­

рования транзакции называются сущностями (entities), заяв­

ками, требованиями, токенами (tokens), а блоки — серверами,

каналами обслуживания, приборами и т.п., в зависимости от

целевого назначения и области применения этих программных

инструментов. Однако основная идея данного подхода остается

неизменной: абстрагированное представление системы как на­

правленных потоков объектов, проходящих по сети заданной

структуры, построенной из функциональных блоков, преобра­

зующих объекты и (или) управляющих их продвижением.

48

2.1. Назначение и область применения имитационного моделирования

В моделях систем массового обслуживания обычно приме­

няются стохастические модели объектов с дискретными со­

стояниями и непрерывным временем. В некоторых очень огра­

ниченных случаях при простейших потоках заявок и простых

правилах обслуживания возможно аналитическое моделирова­

ние объектов [19]. В данном методе для имитации функциони­

рования блоков используются преимущественно алгоритмиче­

ские модели.

Дискретно-событийное моделирование имеет огромную сфе­

ру приложений — от транспортной логистики до финансовых

и производственных систем — и не случайно, что некоторые из­

вестные учебники и монографии концентрируются на этом важ­

нейшем методе имитации. Поэтому у неискушенного читателя

может сложиться впечатление, что моделирование, использую­

щее блок-схемы обработки потоков транзакций, и является в на­

стоящее время практически единственным представителем ими­

тационного моделирования, поскольку значительное число книг

и публикаций, включающих в свое название термин «имитаци­

онное моделирование», посвящены изложению исключительно

этого стиля моделирования [19].

Системная или «мировая» динамика берет свое начало в класси­

ческих трудах Дж. Форрестера [62] и применяется для моделиро­

вания сложных систем на самом верхнем уровне абстракции. При

этом имитационная модель абстрагируется от индивидуальных

особенностей объектов системы (людей, машин, документов),

а описывает только количественные характеристики системы.

Методика компьютерного моделирования и исследования

глобальных экономических и экологических процессов была

впервые разработана и опробована в Массачусетском технологи­

ческом институте (Massachusetts Institute of Technology, MIT) [140],

который до сих пор остается одним из лидеров разработки раз­

личных видов компьютерного моделирования.

Дж. Форрестер пишет, что «воспитанная на наблюдении

и использовании простых систем, наша интуиция не способна

правильно оценить последствия тех или иных корректирующих

Действий в сложных системах. Часто за причину некоторого эф­

фекта в таких системах люди принимают промежуточную харак­

теристику системы, непосредственно связанную с этим эффектом

49

Назначение и область применения имитационного моделирование