4 курс / 6 Дист. м. имитационное моделирование

Одной из современных универсальных систем имитационного моделирования, получившей большое распространение в самых разных областях, в т.ч. при моделировании транспортных процессов и систем,

является среда AnyLogic. Среда позволяет реализовывать все три основных способа имитационного моделирования: дискретно-событийный, агентный и моделирование системной динамики. Создание модели происходит методом

«конструирования» из специальных типовых блоков, каждый из которых имеет свои свойства и функции (рисунок 6). При этом среда является открытой и позволяет дополнять модель при помощи программного кода на языке программирования Java.

Рисунок 6 - Логическая схема модели железнодорожной станции (фрагмент)

в среде AnyLogic

Одним из преимуществ AnyLogic являются хорошие возможности визуализации моделируемых процессов, в т.ч. в 3D, а также возможность разработки моделей с использованием геопривязки к спутниковым снимкам высокого разрешения (рисунок 7).

Рисунок 7 - Спутниковый снимок местности (для формирования «подложки» имитационной модели)

Подробное писание системы AnyLogic, методы работы с ней легко найти в сети Интернет, на сайте разработчика. Однако, поскольку среда представляет собой специализированное программное обеспечение для разработки имитационных моделей, возможности бесплатной версии ограничены, а полнофункциональная версия программы является коммерческой и имеет достаточно высокую стоимость.

Помимо системы AnyLogic, существует ряд других развитых сред имитационного моделирования, в частности, GPSS World, Rockwell Arena, Simulink.

Среди специализированных систем имитационного моделирования транспортных процессов и систем необходимо отметить системы имитационного моделирования (ИСТРА и др.), разработанные под руководством профессора П.А. Козлова.

Система ИСТРА (Имитационная система транспорта) представляет собой систему моделирования, которая позволяет рассчитывать технические и технологические параметры систем железнодорожного и других видов транспорта (рис. 3, 4.). Подсистема автоматизированного проектирования

ИСТРА – САПР позволяет отображать схему путевого развития и технологию моделируемого объекта.

Модель выдает исчерпывающий набор результатов, что особенно важно при развитии или проектировании станции или узла. Система ИСТРА используется в течение ряда лет для расчета сложных объектов и доказала свою достоверность и достаточно высокую эффективность.

Занятость (полезную и полную), а также устройства, вызывающие наибольшие задержки можно увидеть непосредственно на схеме станции –

разным цветом. При подведении курсора высвечивается название элемента и его занятость или задержки из-за него (рисунок 8).

Рисунок 8 - Пример отображения загрузки путей и элементов стрелочной горловины в системе ИСТРА

Система выдает график исполненной работы по известной форме

суточного-плана-графика (рисунок 9)

Рисунок 9 – Графическое отображение имитационной модели работы станции в системе ИСТРА

Важно отметить, что основной функцией имитационных моделей,

является воспроизведение реальных процессов с целью дальнейшего изучения и далее, принятия решений по оптимизации их структуры,

технических параметров и технологии работы. Наличие имитационной модели, заменяющей реальный объект или систему, не избавляет исследователя от необходимости владеть и другими научными и инженерными методами, а также уметь этой моделью правильно пользоваться. Так, например, анализ результатов работы модели обязательно основывается на методах математической статистики, которые могут быть частично интегрированы в саму модель. Принятие обоснованных решений с использованием модели требует знания не только методов оптимизации, но также устройства и технологии работы реального объекта.

При этом создание имитационных моделей транспортных процессов и систем, несмотря на наличие специальных программных средств их

разработки, включающих специализированные библиотеки объектов и функций, по-прежнему является достаточно сложной задачей. Одной из важнейших проблем при этом является обоснование степени детализации производственных процессов и факторов, учитываемых в модели.

Разработка адекватной имитационной модели сложной системы практически всегда требует работы коллектива, включающего не только специалистов по моделированию и программистов, но и технических специалистов, экспертов, хорошо понимающих устройство и технологию работы рассматриваемой системы, а также лиц, которые будут пользоваться разрабатываемой моделью.

Таким образом, имитационное моделирование является мощным инструментом исследования и оптимизации процессов и систем, в т.ч. на транспорте. Дальнейшее развитие современных методов моделирования связано с созданием Систем поддержки принятия решений, использованием при изучении и совершенствовании производственных процессов систем с элементами искусственного интеллекта.