2 6. Исследование систем и процессов на основе имитационного моделирования.

Имитационное моделирование — изучаемая система заменяется моделью с достаточной точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. При ИМ структура моделируемой системы адекватно отображается в модели, а процессы ее функционирования проигрываются (имитируются) на построенной модели. Построение ИМ заключается в описании структуры и процессов функционирования системы. Метод исследования здесь имитационный, основанный на экспериментальном подходе, а не расчетный, как при математическом моделировании. ИМ - программный комплекс, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов, воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект различных, как правило, случайных факторов. ИМ позволяет имитировать поведение системы во времени.

К ИМ прибегают, когда:1) дорого или невозможно экспериментировать на реальном объекте; 2) невозможно построить аналитическую модель: в системе есть время, причинные связи, последствие, нелинейности, стохастические (случайные) переменные; 3) необходимо сымитировать поведение системы во времени.

Применение ИМ обосновано:

1. В задачах исследования систем со сложной структурой с целью решения конкретных проблем (обеспечивает имитацию любых сложных и многообразных процессов, с большим количеством элементов и разнообразными математическими зависимостями).

2. При исследовании динамических систем (когда требуется исследование динамики функционирования, когда желательно наблюдать на имитационной модели ход процесса в течение определенного времени).

3. При исследовании стохастических систем (когда исследуемая система может быть подвержена влиянию многочисленных случайных факторов сложной природы - у математических моделей для этого класса систем ограниченные возможности). Имеется возможность проводить исследование в условиях неопределенности, при неполных и неточных данных.

Структура ИМ. Компоненты - элементы системы или ее подсистемы. Параметры —величины, которые исследователь может выбирать произвольно, т.е. управлять ими (экзогенные (являющиеся входными и по­рождаемые вне системы) и эндогенные (возникающие в системе в результате воздействия внутренних причин)). Функциональные зависимости описывают поведение параметров и переменных в пределах компонента или же выражают соотноше­ния между компонентами системы. Ограничения — устанав. пределы изменения значений переменных или ограничивающие условия их изменения. Целевая функция предназначена для измерения степени достиже­ния системой желаемой цели и вынесения оценочного суждения по результатам мод-ия.

Этапы разработки имитационного исследования:

Формулирование проблемы - описание проблемы, постановка задачи и целей.

Разработка модели - логико-матем. описание модел-ой системы в соответствии с формулировкой проблем.

Подготовка данных - идентификация, спецификация данных.

Трансляция модели - перевод модели на язык, приемлемый для используемой ЭВМ

Верификация модели - Установление правильности машинных программ

Валидация модели - оценка требуемой точности и соответствия ИМ реальной системе.

Стратегическое и тактическое планирование - определение условии проведения машинного эксперимента с ИМ.

Экспериментирование - прогон ИМ на ЭВМ для получения требуемой информации.

Анализ результатов - изучение результ. имеет мод-ие для подготовки выводов, для решения проблемы.