Этапы имитационного моделирования

1. определение цели моделирования и постановка задачи;

2. разработка концептуальной модели;

3. формализация модели;

4. программная реализация модели;

5. планирование модельных экспериментов;

6. реализация плана экспериментов;

7. анализ и интерпретация результатов моделирования.

I Этап: определение цели моделирования и постановка задачи

Предназначение разных имитационных моделей может быть различным. Основными целями являются:

1. использование моделей для исследования влияния различных факторов на результаты протекающих в исследуемой системе процессов.

2. использование моделей в качестве инструментов прогнозирования поведения моделируемых объектов.

3. использование моделей с целью отыскания оптимальной структуры исследуемой системы и оптимальных значений параметров протекающих в ней процессов.

4. использование моделей в качестве средства профессиональной подготовки и обучения.

Цель разработки имитационной модели влияет на

1. Выбор средств ее формализации

2. Выбор средств программной реализации

3. построение плана эксперимента

4. выбор методов обработки результатов эксперимента

5. способ организации взаимодействия исследователя с моделью в ходе эксперимента.

II Этап: разработка концептуальной модели

Концептуальная или содержательная модель - это абстрактная модель, определяющая структуру моделируемой системы, свойства ее элементов и причинно-следственные связи, присущие системе и существенные для достижения цели моделирования.

III Этап: формализация модели

Этап формализации включает:

1. Описание динамики системы: выбор метода отображения динамики системы (на основе событий, процессов или транзактов);

2. формальное (математическое) описание случайных факторов, подлежащих учету в модели;

3. выбор механизма изменения модельного времени и масштаба модельного времени.

IV Этап: программная реализация модели

Сложность реальных экономических и социальных систем приводят к тому, что при создании имитационных моделей с использованием обычных языков программирования высокого уровня сложность и объем моделирующих программ весьма велики. Для программной реализации имитационной модели сложной системы сред­ствами Visual Basic, Pascal. C++, Fortran и тому подобных языков про­граммирования требуется значительный период времени, продолжитель­ность которого иногда измеряется годами. Поэтому на начальном этапе своего развития, в 1970-1980-х гг., когда еще не существовало специа­лизированных инструментальных средств, имитационное моделирова­ние в основном применялось в научной деятельности, а попытки ис­пользовать этот вид моделирования в реальном управлении экономиче­скими и социальными системами носили эпизодический характер.

В период с 1990-х гг. и по настоящее время создавались новые систе­мы имитационного моделирования различного назначения, например, Process Charter, Expend+BPR, ReThink, РДО, СИМПАС, Pilgrim, а также развивались и совершенствовались ранее созданные.

Особый интерес представляют новые отечественные системы моде­лирования, созданные в конце прошлого столетия в России: РДО (РГТУ им. Н.Э. Баумана), СИМПАС (РГТУ им. Н.Э. Баумана), Pilgrim (МЭСИ).

Особое место среди средств моделирования занимают универсаль­ные математические компьютерные системы, например, MATLAB, Mathematica, Maple, Derive и Mathcad, предоставляющие разработчику мощные и разнообразные средства создания имитационных моделей систем самой разной природы. В этих системах наряду с мощнейшими встроенными функциями математического анализа различных объектов и визуализации результатов такого анализа имеются развитые специа­лизированные средства моделирования динамических систем. В част­ности, в системе MATLAB для моделирования динамических систем используется инструмент визуального моделирования Simulink. Совме­стно с пакетом Mathcad может быть использована среда визуального мо­делирования VisSim.

Среди наиболее известных систем рассматриваемого класса систе­ма Simulink явилась важным шагом к наглядному блочному моделиро­ванию. Библиотека компонентов Simulink состоит из наборов специа­лизированных блоков, относящихся к разным предметным областям. К недостаткам комплекса Simulink + MATLAB относится громоздкость и достаточно высокая стоимость.

Комплекс средств моделирования VisSim + Mathcad является более доступным по цене и обеспечивает столь же неограниченную функцио­нальность. Кроме того, математическое моделирование в среде систе­мы Mathcad значительно проще, чем в среде MATLAB.

Система моде­лирования динамических систем VisSim (название образовано от слов Visual Simulation - визуальное моделирование) предназначена для ре­шения задач моделирования, относящихся к следующим классам: ли­нейные системы, нелинейные системы, непрерывные во времени про­цессы, дискретные во времени процессы, гибридные системы, системы с изменяемыми во времени параметрами, многоцелевые и многокомпонентные системы. Сис­тема VisSim не имеет явной ориентации на какой-то класс моделирова­ния. Это универсальная система, допускающая достаточно простое рас­ширение и обеспечивающая легкую адаптацию под решение тех или иных конкретных задач пользователя. В то же время можно считать, что наиболее удобна данная система для решения задач в области автомати­ческого регулирования и управления, а также при моделировании раз­личных физических, экономических и прочих явлений и систем.

После выбора подходящих инструментальных средств следует решение задач

1. раз­работки программы,

2. ее отладки,

3. тестирования

4. оценки пригодности модели для достижения цели моделирования.