Имитационное моделирование. Что отражает модель

• Название: Что отражает модель
• Анкор: Имитационное моделирование
• Дата: 14.03.2022
• Размер: 23.59 Kb.
• Имя файла: Имитационное моделирование.docx
• Тип: Исследование; #396342

Имитационное моделирование является мощным инструментом исследования поведения реальных систем. Это распространенная разновидность аналогового моделирования, реализуемого с помощью набора математических средств, специальных компьютерных программ-симуляторов и особых IT, позволяющих создавать в памяти компьютера процессы-аналоги, с помощью которых можно провести целенаправленное исследование структуры и функций реальной системы в режиме ее «имитации», осуществить оптимизацию некоторых ее параметров.

Что отражает модель?

Имитационная модель должна отражать логику и закономерности поведения моделируемого объекта во времени (временная динамика) и пространстве (пространственная динамика).

Имитационная модель создается:

•для управления сложными бизнес-процессами, чтобы определить их характерные особенности;

•при проведении экспериментов над объектами в экстренных ситуациях, связанных с рисками, в случаях, когда натуральное моделирование нежелательно или невозможно.
К имитационному моделированию прибегают, когда:

• 
  дорого или невозможно экспериментировать на реальном объекте;
  
• 
  невозможно построить аналитическую модель: в системе есть время, причинные связи, последствие, нелинейности, стохастические (случайные) переменные;
  
• 
  необходимо сымитировать поведение системы во времени.
  

Цель имитационного моделирования состоит в разработке симулятора (англ. simulation modeling) исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов. Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени. Причём плюсом является то, что временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью.

Задачи исследования, решаемые с помощью имитационного моделирования, можно разделить на 4 вида:

• 
  прямые задачи анализа, при решении которых исследуемая система задаётся параметрами своих элементов и параметрами исходного режима, структурой или уравнениями и требуется определить реакцию системы на действующие силы;
  
• 
  обратные задачи анализа, которые по известной реакции системы требуют найти возмущения, заставившие рассматриваемую систему прийти к данному состоянию и данной реакции;
  
• 
  задачи синтеза, требующие нахождения таких параметров, при которых процессы в системе будут иметь желательный по каким-либо соображениям характер;
  
• 
  индуктивные задачи, решение которых имеет целью проверку гипотез, уточнение уравнений, описывающих процессы, происходящие в системе, выяснение свойств этих элементов, отладка программ (алгоритмов) для расчётов на компьютере.
  

Методика построения имитационных моделей состоит из двух этапов:

• 
  Методология имитации – постановка задачи, подготовка данных, построение модели, оценка адекватности.
  
• 
  Организация имитационного эксперимента – планирование эксперимента, экспериментирование, обработка результатов, документирования.
  

Современные системы имитационного моделирования

ModSim32 - очень простое, но мощное приложение для моделирования данных с ведомых устройств Modbus. ModSim - это приложение MDI, которое позволяет вам определять несколько блоков точек данных, к которым затем можно получить доступ с подключенного мастера Modbus. Каждый документ, открытый в ModSim, может быть сконфигурирован для представления данных из того же или другого подчиненного узла, тем самым обеспечивая имитацию для всей группы устройств. Полезно для проверки соответствия новых мастер-проектов или для быстрого моделирования процесса. Дополнительные функциональные возможности доступны с ModSim32, который поддерживает сетевые подключения, а также поддержку автоматизации OLE, которая предоставляет симулятор под контроль пользовательских приложений для работы с электронными таблицами Visual Basic или ExCel.
Одним из наиболее эффективных инструментов имитационного моделирования является система Arena фирмы System Modeling Corporation (http://www.sm.com/). Arena позволяет строить имитационные модели, проигрывать их и анализировать результаты такого проигрывания. Поскольку имитационное моделирование является универсальным средством оптимизации процессов, модели с помощью Arena могут быть построены для самых разных сфер деятельности — производственных технологических операций, складского учета, банковской деятельности, обслуживания клиентов в ресторане и т.д. и т.п.

Имитационная модель Arena включает следующие основные элементы: источники и стоки (Create и Dispose), процессы (Process) и очереди (Queue). Источники — это элементы, от которых в модель поступает информация или объекты. Скорость поступления данных или объектов от источника обычно задается статистической функцией. Сток представляет собой устройство для приема информации или объектов. Понятие очереди близко к понятию хранилища данных — это место, где объекты ожидают обработки. Время обработки объектов (производительность) в разных процессах может быть разным. В результате перед некоторыми процессами могут накапливаться объекты, ожидающие своей очереди. Простейшая имитационная модель, созданная в Arena, показана на рис. 1.



ProModel инструмент дискретно-событийного моделирования, также позволяет моделировать непрерывные процессы. ProModel используется для оценки, планирования и проектирования производств, складирования, логистики.
В этой системе объединены возможности ключевых современных информационных технологий: графический объектно-ориентированный язык для описания моделей и проектов, средства анимации и имитационного моделирования реконструируемых процессов, методы искусственного интеллекта для полного и адекватного представления экспертных знаний о процессах.

Система ReThink построена на базе инструментального комплекса G2 [8]и является проблемно-ориентированным приложением, позволяющим разработчикам использовать не только специализированные средства моделирования бизнес-процессов, но и универсальные средства комплекса по созданию интеллектуальных объектно-ориентированных систем управления реального времени.

Объектная ориентация системы ReThink позволяет создавать понятные и довольно наглядные модели бизнес-процессов, что упрощает освоение и использование системы непрограммирующими пользователями. Объекты, построенные в результате моделирования бизнес-процессов, становятся естественной основой для проектирования информационных систем поддержки этих процессов. В этом смысле средства системы ReThink могут рассматриваться как развитие CASE-средств.

 

ReThink поддерживает анимацию потоков работ в ходе моделирования деятельности компании. Благодаря этому менеджер имеет возможность непосредственно наблюдать функционирование моделей, что повышает степень его доверия к результатам моделирования. Данная система обеспечивает создание иерархических моделей, позволяющих описывать процессы с различной степенью детализации. Это гарантирует простоту и естественность при создании сложных моделей больших компаний.

Сегодня ReThink используется в ряде компаний, среди которых патентное ведомство США и компания Xerox,