Прикладные аспекты имитационного моделирования. Учебное пособие
.pdf
Контрольные вопросы
На основании рассмотренного материала можно сделать следующие выводы.
1.Развитие российской школы ИМ отстает от западной, но последнее десятилетие вселяет уверенность в существенном улучшении ситуации.
2.Метод ИМ является одним из основных инструментов анализа сложных систем и имеет большие перспективы применения не только в производственных системах, но и во многих новых сферах.
Контрольные вопросы
1.В чём заключается сущность ИМ?
2.Перечислите области применения, в которых использование ИМ является наиболее эффективным?
3.Каковы основные направления создания средств разработки компьютерных моделей и программного обеспечения для моделирования?
4.Какие системы ИМ успешно применяются для построения моделей сложных систем в производственной сфере, в логистических и транспортных сетях, в общественных и социальных науках и других отраслях?
5.Какие тематические направления и области применения ИМ существуют на сегодняшний день?
6.Опишите особенности развития ИМ в России и западных странах.
7.Что такое эмуляция? Приведите примеры ПО эмуляции.
8.В чём заключается особенность приложений, ориентированных на оптимизацию?
9.В чём особенность встроенного ИМ?
10.Раскройте суть объектно-ориентированного подхода.
11.Приведите состав прогнозируемых направлений развития ИМ.
12.Приведите перечень основных областей применения ИМ.
13.Какие основные направления исследований сложилось в сфере ИМ в настоящее время?
101
6. Состояние и перспективы развития ИМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Быстрое развитие компьютерного моделирования сказывается во всех сферах деятельности человека, а имитационное моделирование как один из его видов стало неотъемлемой составляющей в реализации крупных проектов во многих областях деятельности.
Аналитические модели являются наиболее простыми и эффективными с точки зрения вычислительного процесса. Такие модели можно получить для узкого класса относительно «простых» СМО, доля которых в практике моделирования составляет небольшую часть. Поэтому наиболее широко применяются имитационные модели, которым присуще одно довольно ценное свойство – универсальность. Однако универсальность требует значительных затрат вычислительных ресурсов на её реализацию.
Интерес к имитационному моделированию значительно вырос благодаря развитию систем моделирования, созданных на базе современных информационных технологий:
•развитые графические оболочки для разработки моделей и представления результатов моделирования;
•мультимедийные средства поддержки анимации в реальном времени;
•объектно-ориентированное программирование;
•Internet – решения и др.
Наиболее весомым аргументом, свидетельствующим о развитости работ по имитационному моделированию в индустриально развитых странах, является обязательное наличие имитационных моделей в составе проектной документации нового или реконструкции действующего производства. Востребованность имитационного моделирования приобрела системообразующие черты в процессах принятия решений, поэтому оно широко применяется многообразных информационных системах.
Анализ современных инструментов моделирования позволяет выделить основные подходы в разработке пакетов моделирования:
1.на базе языков и сред программирования (Pascal, Visual Basic, Fortran, C++ и другие);
2.на базе пакетов компьютерной математики (Derive, Maple, MathCAD, Mathematica и другие);
102
Заключение
3.на базе пакетов схемотехнического моделирования (MATLAB и
его приложения, Vissim, Multisim, LabVIEW, VenSim, MyStudium и другие);
4.на базе объектно-ориентированного и дискретно-событийного подхода (GPSS, AnyLogic, Arena, Simulink, SimBioSys и другие);
5.на базе подходов системной динамики (AnyLogic, Arena, SimBioSys, eM-Plant, SimuLab, Ithink и другие);
6.на базе систем агентного моделирования (AnyLogic, Swarm, AgentSpeak, Oz и другие);
7.вычислительных сетей, для моделирования которых применяются семейства продуктов: COMNET, CANE, OPNET и др.
Разработкой ПО моделирования сегодня занимаются не только университеты, но и консалтинговые и компьютерные фирмы. При этом среди основных направлений по разработке моделей и комплексов моделирования является активное участие в научных конференциях и форумах
ипредставление на них программных продуктов. Важность развития этого направления подтверждается существованием или созданием обществ, веб-порталов и ассоциаций, основная задача которых заключается в сборе, обобщении и распространении мировых достижений, а также координации интересов учёных и практиков в области имитационного моделирования. Поэтому такие сообщества являются важным источником новейшей информации в области моделирования.
103
Глоссарий
ГЛОССАРИЙ
CASE-средства (Computer Aided Software Engineering) – инстру-
менты для разработки автоматизированных систем различного назначения и программного обеспечения.
Агентное моделирование – вид компьютерного моделирования, когда модель представляется множеством объектов (агентами), из описаний каждого из них и их взаимодействия складывается описание поведения всей агентной системы.
Декомпозиция объекта – разбиение объекта на части по определённым критериям.
Динамическая система – математическая абстракция для исследования эволюции систем во времени.
Дискретно-событийное моделирование – вид моделирования, ко-
гда процесс описывается как последовательность дискретных событий, что определило его преимущественное применение при моделировании систем массового обслуживания.
Имитационная модель – специальный программный комплекс для имитации функционирования реального объекта. Комплекс создаётся с помощью набора математических средств, имитирующих компьютерных программ и технологий программирования
Имитационное моделирование – метод исследования, когда ре-
альная система заменяется моделью, имитирующей её с достаточной точностью.
Инструментальная модель – средство, с помощью которого создаются и исследуются прагматические и познавательные модели.
Логистика – выбор оптимального варианта поставки необходимого количества товарно-материальных ресурсов, в заданное время и место с минимальными затратами.
Моделирование – это замена реального объекта другим виртуальным объектом с целью исследования свойств реального объекта. Этот виртуальный (промежуточный) объект называется моделью.
Модель – материальный или мысленный объект, заменяющий объ- ект-оригинал в процессе его изучения.
104
Глоссарий
Общая теория систем – научная и методологическая концепция исследования систем, связанная с системным подходом и являющаяся конкретизацией его принципов и методов.
Ординарность события – свойство ординарности означает, что вероятность попадания более одного события в малый интервал времениt является пренебрежимо малой величиной.
Плохая обусловленность модели – явление, когда даже неболь-
шие погрешности в исходных данных обуславливают существенные погрешности результата, что может привести к несходимости вычислений.
Познавательная модель – теоретическая модель представления знаний или инструмент объединения новых и старых знаний.
Прототипирование – быстрая реализация малыми усилиями базовой работающей системы для анализа её работы.
Ретроспектива – взгляд в прошлое, форма выражения информации, отсылающая слушателей к предшествующим событиям, обзор чего-либо.
Система – объект, рассматриваемый и как единое целое, и как совокупность взаимосвязанных элементов.
Система массового обслуживания (СМО) – система, обслужива-
ющая поступающие в неё заявки, с помощью обслуживающих приборов. Сложная (большая) система – система, содержащая большое ко-
личество элементов и связей между ними.
СМО с заданной длиной очереди. В этом случае допустимая дли-
на очереди задаётся. Поэтому заявка становится в очередь только тогда, когда длина очереди меньше заданного значения. В таких системах время пребывания в очереди прогнозировать практически невозможно.
СМО с ожиданием. Характерная особенность таких систем заключается в том, что заявки остаются в очереди пока не обслужатся, что соответствует неограниченному времени ожидания.
СМО с отказами. Характерная особенность таких систем заключается в том, что заявки принимаются только при наличии свободных каналов, поэтому в таких системах нет очередей.
Стационарность. Это свойство указывает, что плотность событий в потоке является постоянной, т.е. поток является однородным по времени.
Структура – множество элементов системы и связей между ними.
105
Глоссарий
Теория графов – раздел математики, использующий графическое (теоретико-множественное) представление объекта с целью его изучения.
Теория массового обслуживания – раздел теории вероятностей, в
котором выбирается оптимальная структура системы и процесса обслуживания на основе изучения входных потоков заявок, периодов ожидания обслуживания заявок и образования очередей.
Транспортные задачи – задачи оптимизации доставки товаров и грузов в сети поставки при разной стоимости доставки в различные пункты.
Функция системы – поведение системы, приводящее к результату под воздействием внешней среды и целями самой системы.
Эволюционное моделирование – направление в моделировании,
использующее методы и принципы биологической эволюции для оптимизации систем.
Эффективность системы определяется уровнем её соответствия своему назначению. Для оценки эффективности системы используется набор показателей, как количественная мера каждого из свойств системы.
106
Список литературы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Поляков Н. А. История имитационного моделирования [Электронный ресурс]. – URL: http://simulation.su/uploads/files/default/obzor-polya- kov-1.pdf (дата обращения 24.06.2020).
2.Российскую промышленность срочно избавят от иностранного ПО
[Электронный ресурс]. – URL: https://www.vedomosti.ru/technolo- gy/articles/-2021/-07/27/879777-rossiiskii-soft (дата обращения 4.06.2021).
3.Кобелев, Н. Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем [Текст] / Н. Б. Кобелев. – Москва: Дело, 2003. – 336 с.
4.Емельянов, А. А. Имитационное моделирование экономических процессов [Текст] / А. А. Емельянов, Е. А. Власова, Р. В. Дума. – Москва: Финансы и статистика, 2002. – 368 с.
5.Клейнрок, Л. Теория массового обслуживания [Текст] / Л. Клейнрок; пер. с англ. И. И. Грушко. – Москва: Машиностроение, 1979. – 432 с.
6.Кудрявцев, Е. М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем [Текст] / Е. М. Кудрявцев. – Москва: ДМК Пресс, 2004. – 320 с.
7.Ингольф Сталл "GPSS - 40 лет развития"; перевод Девятков В. В. //
Портал gpss.ru, 2001. – URL: http://www.gpss.ru/paper/stahl/index_w.html (дата обращения 20.02.2020).
8.Гвоздев, В. Е. Системные вопросы проектирования программных продуктов [Текст]: учебное пособие / В. Е. Гвоздев, А. Е. Колоденкова. – Уфа: АН РБ Изд-во «Гилем», 2010. – 188 с.
9.Гуц, А. К. Глобальная этносоциология [Текст] / А. К. Гуц, Л. А. Паутова. – 2-е изд., доп. – Москва: Либроком, 2009. – 247 с.
10.Маликов, Р. Ф. Основы математического моделирования [Текст] / Р. Ф. Маликов. – Москва: Горячая линия – Телеком, 2010. – 368 с.
11.Плотников, А. М. Современное состояние и тенденции развития имитационного моделирования в России [Текст] / А. М. Плотников, Ю. И. Рыжиков, Б. В. Соколов. – Санкт-Петербург, ИММОД-2011. – С. 1–47.
12.Советов, Б. Я. Моделирование систем [Текст]: учебник для бакалавров / Б. Я. Советов, С. Я. Яковлев. – Москва: Изд-во «Юрайт», 2012. – 343 с.
107
Список литературы
13.Колесов, Ю. Б. Моделирование систем: динамические и гибридные системы [Текст] / Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. – СанктПетербург: БХВ-Петербург, 2006. – 224 с.
14.Колесов, Ю. Б. Моделирование систем: объектно-ориентированный поход [Текст] / Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. – Санкт-Петер- бург: БХВ-Петербург, 2006. – 192 с.
15.Морозов, В. К. Моделирование информационных и динамических систем [Текст] / В. К. Морозов, Г. Н. Рогачев. – Москва: Академия,
2011. – 384 с.
16.Шелухин, О. И. Моделирование информационных систем [Текст] / О. И. Шелухин. – Москва: Горячая линия-Телеком, 2011. – 536 с.
17.Бережная, Е. В. Математические методы моделирования экономических систем [Текст]: учебное пособие / Е. В. Бережная, В. И. Бережной. – Москва: Финансы и статистика, 2006. – 432 с.
18.Емельянов, А. А. Имитационное моделирование экономических процессов [Текст] / А. А. Емельянов, Е. А. Власова, Е. А. Дума. – Москва: Финансы и статистика, 2002. – 364 с.
19.Кондукова, Е. А. Моделирование систем. Инструментальные средства [Текст]: учебное пособие / Е. А. Кондукова. – Санкт-Петербург:
Изд-во «Питер», 2004. – 165 с.
20.AnyLogic [Электронный ресурс]. – URL: http://dic.academic.ru/dic.- nsf/ruwiki/602198/ (дата обращения 20.10.2021).
21.Советов, Б. Я. Моделирование систем [Текст]: учебное пособие / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. – Москва: Изд-во «Юрайт», 2012. – 343 с.
22.Сухомлин, В. А. Введение в анализ информационных технологий [Текст]: учебник для вузов / В. А. Сухомлин. – Москва: Горячая ли- ния-Телеком, 2003. – 427 с.
23.Электронный учебник по дисциплине «Математические модели системного анализа» [Электронный ресурс]. – URL: //http://ermak.cs. nstu.-ru/-mmsa /glava3 (дата обращения 20.10.2021).
24.Лисяк, В. В. Разработка САПР электронной аппаратуры [Текст]: учебное пособие / В. В. Лисяк; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. – 105 с.
108
Список литературы
25.Лисяк, В. В. Моделирование информационных систем [Текст]: учебное пособие / В. В. Лисяк, Н. К. Лисяк; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2018. – 92 с.
26.Дворецкий, С. И. Моделирование систем [Текст] / С. И. Дворецкий, Ю. Л. Муромцев, В. А. Погонин. – Москва: Издательский центр
«Академия», 2009. – 320 с.
27.Павловский, Ю. Н. Имитационное моделирование [Текст]: учебное пособие для вузов / Ю. Н. Павловский, Н. В. Белотелов, Ю. И. Бродский. – Москва: Издательский центр «Академия», 2008. – 240 с.
28.Лычкина, Н. Н. Современные технологии имитационного моделирования и их применение в информационных бизнес-системах [Элек-
тронный ресурс]. – URL: //nit.miem.edu.ru/ 2006/sb/sections0/9.htm
(дата обращения 23.10.2021).
29.AnyLogik в области горного дела [Электронный ресурс]. – URL: //https:// www.anylogic.ru/mining/ (дата обращения 23.10.2021).
30.Имитационное моделирование в горном деле [Электронный ре-
сурс]. – URL: //http://simulation.su/uploads/files/-default/immod-2003-1- 106-110.pdf (дата обращения 23.10.2021).
31.Программные продукты RPMGlobal [Электронный ресурс]. –
URL://https://ru.rpmglobal.com/software/ (дата обращения 23.10.2021).
32.Шумаев, В. А. Логистика в теории и практике управления современной экономикой [Текст] / В. А. Шумаев. – Москва: МУ им. С. Ю. Витте,
2014. – 212 с.
33.Степанов В. И. Логистика [Текст]: учебник / В. И. Степанов. – Моск-
ва: Проспект, 2013. – 278 с.
34.Фразелли, Э. Мировые стандарты складской логистики [Текст] / Э. Фразелли. – Москва: Издательская группа «Точка», 2020. – 320 с.
35.Толуев, Ю. И. Применение имитационного моделирования для исследования логистических процессов [Текст] / Ю. И. Толуев // Сб. Второй всероссийской научно-практической конференции. – СанктПетербург: ФГУП ЦНИИ ТС, 2005. – С. 71–76.
36.Плотников, А. М. Анализ современного состояния и тенденции развития имитационного моделирования в Российской Федерации [Текст] / А. М. Плотников, Ю. И. Рыжиков, Б. В. Соколов, Р. М. Юс-
109
Список литературы
упов // Труды СПИИРАН. – Санкт-Петербург, 2013. – Вып. 2 (25). –
С. 42–112.
37.Обзор программных продуктов бизнес-моделирования [Электронный ресурс]. – URL: //https://www.cfin.ru/software/kis/b-model.shtml (дата обращения 20.10.2021).
38.CA ERwin Process Modeler [Электронный ресурс]. – URL://https:// www.architect-design.ru/item.1011.html (дата обращения 20.10.2021).
39.ARIS [Электронный ресурс]. – URL: //https://www.tadviser.ru/in-dex.- php/ (дата обращения 20.10.2021).
40.Oracle Hyperion [Электронный ресурс]. – URL: //https://www.tadviser.ru/index.php/ (дата обращения 20.10.2021).
41.IBM Websphere. Бизнес-интеграция [Электронный ресурс]. – URL: //https://sonum-int.com/ru/oracle-hyperion/ (дата обращения 20.10.2021).
42.ARIS-модели [Электронный ресурс]. – URL: //https://businessarchi- tecture.ru/bussiness-modeling-aris/ (дата обращения 20.10.2021).
43.Сравнительный анализ отечественных программных продуктов для бизнес-моделирования [Электронный ресурс]. – URL: //https://cyber- le-ninka.-ru/article/n/sravnitelnyy-analiz-otechestvennyh-program-mnyh- produkt-ov-dlya-biznes-modelirovaniya (дата обращения 20.10.2021).
44.Анализ современных средств моделирования бизнес-процессов
[Электронный ресурс]. //http://reengine.ru/index.asp?Menu=2&Sub=2 //
(дата обращения 20.10.2021).
45.Моделирование бизнес-процессов [Электронный ресурс]. – URL:// http://www.referatmix.ru/referats/60/referatmix_138723.htm (дата обращения 20.10.2021).
46.Обзор средств моделирования бизнес-процессов [Электронный ре-
сурс]. – URL: //https://pandia.ru/text/83/657/85630.php (дата обращения 20.10.2021).
47.Компьютерное моделирование в России [Электронный ресурс]. –
URL: //https://moluch.ru/archive/125/34919/ (дата обращения 20.10.2021).
48.Маликов, Р. Ф. Основы разработки компьютерных моделей сложных систем [Текст]: учебное пособие. – Уфа: Изд-во БГПУ, 2012. – 256 с.
49.Плотников, А. М. Современное состояние и тенденции развития имитационного моделирования в России / А. М. Плотников, Ю. И. Рыжиков, Б. В. Соколов. – Санкт-Петербург, ИММОД-2011, 2011. – С. 1–47.
110