4582

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Ларичева Т.В.

ИМИТАЦИОННОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы и выполнению курсовой работы)

для обучающихся по дисциплине «Имитационное моделирование» по направлению подготовки 09.04.03 Прикладная информатика направленность (профиль) Искусственный интеллект в бизнес-аналитике

Нижний Новгород

2023

УДК 004.9

Ларичева Т. В. / Имитационное моделирование: учебно-методическое пособие / Т. В. Ларичева; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2023. – 17 с.– Текст: электронный.

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Имитационное моделирование» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям, а также в написании курсовой работы.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Имитационное моделирование» по направлению подготовки 09.04.03 Прикладная информатика, направленность (профиль) Искусственный интеллект в бизнес-аналитике.

© Т.В. Ларичева, 2023

© ННГАСУ, 2023

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основными целями освоения учебной дисциплины «Имитационное моделирование» являются ознакомление студентов с основными методами решения задач на основе имитационного моделирования, получение навыков создания моделей систем различного назначения, изучение методов планирования экспериментов, применение полученных знаний при создании и проведении экспериментов с имитационными моделями систем различной сложности.

В процессе освоения дисциплины студент должен

Знать:

принципы моделирования, классификацию способов представления моделей систем;

задачи и роль систем бизнес аналитики в поддержке принятия решений в процессе управления организацией, принципы построения систем бизнес-аналитики;

методы, технологии, инструменты и платформы бизнесаналитики. Знает методы анализа данных, используемых для принятия решений;

типовые системы имитационного моделирования.

Уметь:

моделировать анализировать процессы принятия управленческих решений и разрабатывать требования к системам бизнес-анализа в различных сферах деятельности;

применять методы, инструменты и цифровые платформы анализа данных при проектировании и построении систем бизнес-аналитики;

выполнять анализ эффективности экономических информационных систем методами имитационного моделирования.

Владеть:

методами и технологиями имитационного моделирования;

навыками построения имитационных моделей объектов в различных сферах деятельности;

методами планирования машинных экспериментов с имитационными моделями;

навыками принятия решений по результатам имитационного моделирования.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность

4

ориентироваться в новом предметном поле прикладной информатики.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Методы и виды моделирования. Технологические этапы разработки моделей.

Определение модели. Примеры модели. Классификация моделей. Понятие, цели и задачи моделирования. Эффективность моделирования. Моделируемые объекты и системы.Технологические этапы разработки моделей. Системная динамика, дискретно-

событийное и агентное моделирование.

Современные подходы к моделированию Планирование экспериментов и выбор алгоритмов подготовки решений.

2. Инструментальная среда визуального моделирования AnyLogic.

Общие понятия и возможности имитационного моделирования в среде AnyLogic. Интерфейс среды. Режимы выполнения и эксперименты с моделью.

3. Дискретно-событийное моделирование .

Датчики случайных чисел с равномерным распределением. Моделирование простого события. Моделирование полной группы несовместных событий. Моделирование случайных непрерывных с разными законами распределения. Метод Монте-Карло.

Модель установления рыночного равновесия. Модели управления запасами.

4. Модели систем массового обслуживания Модель системы массового обслуживания (СМО) с однородными заявками. Модель системы

массового обслуживания с неоднородными заявками. Двухканальная модель массового обслуживания с двумя приоритетами заявок. Использование дискретно-событийного моделирования для имитационного моделирования систем СМО.

5. Агентное моделирование Особенности и место агентного моделирования при имитационном моделировании.

Способы задания поведения децентрализованных агентов. Их влияние на поведение всей системы в целом. Область применения и примеры агентного моделирования

5

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным,

фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций,

предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме,

что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2 Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

В ходе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала.

Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету,

экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

В случае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

7

2.3Контрольные вопросы

1.Понятие модели и моделирование. Имитационное моделирование.

2.Типовые системы имитационного моделирования.

3.Этапы имитационного моделирования.

4.Метод Монте-Карло.

5.Использование методов имитационного моделирования. Границы возможностей классических математических методов в экономике.

6.Использование методов имитационного моделирования. Границы возможностей классических математических методов в экономике.

7.Имитация случайных величин и процессов. Требования к базовым датчикам случайных величин и их проверка.

8.Классификация потоков событий. Потоки, задержки обслуживания.

9.Классификация систем массового обслуживания.

10.Показатели эффективности систем массового обслуживания.

11.Моделирование процессов обслуживания заявок в условиях отказов.

12.Виды представления времени в модели. Управление модельным временем.

13.Моделирование параллельных процессов

14.Обоснование и исследование точности модели.

15.Отличительные черты и области применения агентного моделирования

16.Основные этапы исследования реальных систем на основе имитационного моделирования

8

3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям

3.1 Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям

В ходе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу,

знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

В соответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на занятие.

При подготовке к практическим занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления.

Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью.

Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

3.2 Примеры задач для практических занятий

AnyLogic.

2.Моделирование процесса установления рыночного равновесия.

3.Моделирование системы массового обслуживания в среде AnyLogic.

4.Освоение принципов агентного моделирования с использованием среды AnyLogic.

5.В рамках ИС AnyLogic разработать презентационные модели её использования для решения следующей задачи:

Ежегодно работникам многих предприятий полагается проходить так называемый

профессиональный медицинский осмотр. Процедура его построена примерно так: в назначенный

9

день работник является в поликлинику, получает в регистратуре документы, получает от врача-

терапевта направление и должен пройти осмотр у нескольких врачей-специалистов. Люди выбирают специалиста сами, исходя из того, у кого очередь короче. Общее время на проведение осмотра, выделенное лечебно-профилактическим учреждением – 6 часов. Нам известно сколько примерно тратят на осмотр и выдачу документов. Требуется понять – сколько людей успеют пройти осмотр, не будут ли они гдето скапливаться при имеющихся нормах времени? Сколько в среднем проведет человек на осмотре, сколько максимально?

10