Введение в моделирование. Понятие имитационного моделирования

     - собственно имитационные модели, в которых еще имитируется и функционирование системы во времени, называют имитационными моделями Ш уровня.

    

Классификацию математических моделей можно провести и по другим признакам.

    

На рисунке 1.6.1. представлена классификация моделей по зависимости переменных и параметров от времени. Динамические модели, в которых учитывается изменение времени, делятся на стационарные (в которых от времени зависят только входные и выходные характеристики) и нестационарные (в которых от времени могут зависеть либо параметры модели, либо ее структура, либо и то и другое).

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.6.1. Классификация  математических моделей по зависимости  переменных и параметров от времени

 

    На рис. 1.6.2. показана классификация математических моделей еще по трем основаниям: по характеру изменения переменных, особенностям используемого математического аппарата и способу учета проявления случайностей.

 

Рис. 1.6.2. Классификация  математических моделей

 

4. Цели и задачи имитационного моделирования.

Имитационное моделирование основано на прямом описании моделируемого объекта. Существенной характеристикой таких моделей является структурное подобие объекта и модели. Это значит, каждому существенному с точки зрения решаемой задачи элементу объекта ставится в соответствие элемент модели. При построении имитационной модели описываются законы функционирования каждого элемента объекта и связи между ними. Работа с имитационной моделью заключается в проведении имитационного эксперимента. Процесс, протекающий в модели в ходе эксперимента, подобен процессу в реальном объекте. Поэтому исследование объекта на его имитационной модели сводится к изучению характеристик процесса, протекающего в ходе эксперимента. В настоящее время остро стоит вопрос об улучшении качества обслуживания населения. Это напрямую связано с экономической целесообразностью работы организаций, предоставляющих услуги.   

 Имитационное моделирование  является единственным методом,  который обеспечивает как точный  анализ, так и визуальное представление  альтернативных вариантов.   

 Проведение  моделирования предполагает осуществление четырех основных этапов:

• построение модели;
• запуск модели;
• анализ полученных показателей эффективности;
• оценка альтернативных сценариев.

 

   

5.  Особенности имитационного моделирования. Преимущества и недостатки.

Особенностью  имитационного моделирования является то, что имитационная модель позволяет воспроизводить моделируемые объекты:

• с сохранением их логической структуры;
• с сохранением поведенческих свойств (последовательности чередования во времени событий, происходящих в системе), т.е. динамики взаимодействий.

 

 

Отличительной особенностью метода имитационного моделирования  является возможность описания и  воспроизведения взаимодействия между  различными элементами системы. Таким образом, чтобы составить имитационную модель, надо:

• представить реальную систему (процесс), как совокупность взаимодействующих элементов;
• алгоритмически описать функционирование отдельных элементов;
• описать процесс взаимодействия различных элементов между собой и с внешней средой.

 

Ключевым моментом в имитационном моделировании является выделение и описание состояний системы. Система характеризуется набором переменных состояний, каждая комбинация которых описывает конкретное состояние. Следовательно, путем изменения значений этих переменных можно имитировать переход системы из одного состояния в другое. Таким образом, имитационное моделирование – это представление динамического поведения системы посредством продвижения ее от одного состояния к другому в соответствии с определенными правилами. Эти изменения состояний могут происходить либо непрерывно, либо в дискретные моменты времени. Имитационное моделирование  есть динамическое отражение изменений состояния системы с течением времени.

При имитационном моделировании логическая структура реальной системы отображается в модели, а также имитируется динамика взаимодействий подсистем в моделируемой системе.

 

Преимущества  и недостатки имитационного моделирования.

Преимущества:

1.Разработка имитационной модели  системы зачастую позволяет лучше  понять реальную систему.

2.В ходе моделирования возможно "сжатие" времени: годы практической  эксплуатации реальной системы  можно промоделировать в течение  нескольких секунд или минут.

3.Моделирование не требует прерывания  текущей деятельности реальной  системы.

4.Имитационные модели носят  намного более общий характер, чем математические модели; их  можно использовать в тех случаях,  когда для проведения стандартного  математического анализа нет  надлежащих условий.

5.Моделирование можно использовать  в качестве средства обучения  персонала работе с реальной  системой.

6.Моделирование обеспечивает более  реалистичное воспроизведение системы,  чем математический анализ.

7.Моделирование можно использовать  для анализа переходных процессов,  тогда как математические модели  для этой цели не подходят.

8.В настоящее время разработано  множество стандартизованных моделей,  охватывающих широкий спектр  объектов реального мира.

9.Имитационное моделирование отвечает на вопросы типа "а что, если...".

Недостатки:

1.Несмотря на то, что на разработку  имитационной модели системы  может уйти довольно много  времени и труда, нет никакой  гарантии, что модель позволит  получить ответы на интересующие  нас вопросы.

2. Нет никакого способа доказать, что работа модели полностью  соответствует работе реальной  системы. Моделирование связано  с многочисленными повторениями  последовательностей, которые основываются на генерации случайных чисел, имитирующих наступление тех или иных событий. Явно стабильная система может - при неблагоприятном сочетании событий - "пойти вразнос" (хотя это и весьма маловероятно).

3. В зависимости от системы,  которую мы хотим моделировать, построение модели может занять  от одного часа до 100 человеко-лет.  Моделирование сложных систем  может оказаться весьма дорогостоящей  затеей и занять немало времени.

4.Моделирование может быть менее  точным, чем математический анализ, поскольку - подчеркнем еще раз  - в его основу положена генерация  случайных чисел. Если реальную  систему можно представить математической  моделью, предпочтение следует  отдать именно такому способу  моделирования.

5.Для "прогона" сложных  моделей требуется довольно значительное  компьютерное время.

6.Для метода имитационного моделирования  по-прежнему характерно недостаточное  использование стандартизованных  подходов (хотя некоторый прогресс  в преодолении этого недостатка  уже намечается). В результате  модели одной и той же реальной  системы, построенные разными  аналитиками, могут иметь мало  общего между собой.

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Имитационное моделирование  – разработка компьютерных моделей  и постановка экспериментов на них. Целью моделирования, в конечном счете, является  принятие  обоснованных,  целесообразных  управленческих  решений.  Компьютерное моделирование  становится сегодня обязательным этапом в принятии ответственных решений во всех областях деятельности человека в связи с усложнением систем, в которых человек должен действовать и которыми он должен  управлять.  Знание  принципов  и  возможностей  имитационного  моделирования, умение создавать и применять модели являются необходимыми требованиями к инженеру, менеджеру, бизнес-аналитику. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. — СПб: БХВ-Петербург, 2006. — 400 с. — ISBN 5-94157-148-8
2. http://www.simulation.ru/consulting/what_is_simulation/
3. http://mediaplaneta.net/?page_id=693
4. http://window.edu.ru/resource/358/77358