Материалы тренинга по AnyLogic. Решение на уровне модели мир без риска мир без риска реальный мир Мир моделей Реальный мир Решение Проблема
 Скачать 12.33 Mb.
|
|
Многоподходное имитационное имитационное моделирование в Эта презентация является частью стандартной программы обучения 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru Моделирование Моделирование Модель Решение на уровне модели МИР БЕЗ РИСКА МИР БЕЗ РИСКА Реальный мир Мир моделей Реальный мир ? ? Решение Проблема © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 2 Решение Проблема Какие бывают модели Какие бывают модели Физические модели Просто диаграммы Имитационные модели Формулы Электронные таблицы 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Немного английской терминологии Немного английской терминологии • Modeling Modeling • Моделирование в самом широком смысле, например набросок из кружков и стрелок на бумаге например, набросок из кружков и стрелок на бумаге – это тоже Имитация, то есть воспроизведение, обычно во времени Иногда, впрочем, применяется и к аналитическим моделям, например со стохастикой: Monte Carlo simulation] • Simulation Имитационное моделирование Имитационное моделирование 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 4 Самый популярный инструмент – это: Самый популярный инструмент это Excel Вход X Выход Y X 1 X 2 Y 1 Y 2 Y = f(X) X 3 X 4 Y 3 Y 4 Y Аналитическое решение Аналитическое решение (формулы + скрипты 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 5 Однако… Однако… • Аналитическое решение можно найти если Аналитическое решение можно найти, если • Обозримое количество параметров • Линейное поведение • Линейное поведение • Зависимости понятны, легко построить ментальную модель модель • А если это не так: • Параметров много • Нелинейные, неочевидные зависимости , д • Время, причинно‐следственные связи • Антиинтуитивное поведение у д • Неопределённость – стохастическая система 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 6 приходится строить имитационную модель р д р ц у д • Это выполняемая модель Это выполняемая модель • Набор правил, позволяющих строить состояние системы в следующий момент времени из текущего ду щ р ущ • Модель строит траекторию системы во времени • Выходы наблюдаются по мере продвижения • Выходы наблюдаются по мере продвижения Входы X 1 X 2 Y 1 ИМ X 2 X 3 ИМ 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Чем ещё хороша имитация: Чем ещё хороша имитация: • Любая величина доступна для измерения в Любая величина доступна для измерения в любое время • Е • Если, конечно, она находится не ниже уровня абстракции • Вы можете наглядно увидеть динамику системы с се ы • Имитационная модель – фактически интерактивная игра с графическим интерфейсом, часто игра с графическим интерфейсом, часто В этом смысле по своей убедительности ИМ существенно превосходят любые “чёрные ящики с существенно превосходят любые чёрные ящики с аналитикой, тот же Excel © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 8 Где применяется ИМ? Где применяется ИМ? Высокий уровень Агрегаты глобальные причинные зависимости динамика обратных связей Высокий уровень Высокий уровень абстракции [меньше деталей макроуровень Агрегаты, глобальные причинные зависимости, динамика обратных связей, Рынок и конкуренция Социальные системы Управление проектами Экосистемы Высокий уровень абстракции [меньше деталей макроуровень стратегический уровень] Управление проектами Экономика здравоохранения Экосистемы Динамика персонала стратегический уровень] Средний уровень абстракции [средняя детальность мезо‐уровень Перевозки Цепочки поставок Управление активами Энергетические сети Средний уровень абстракции [средняя детальность мезо‐уровень мезо уровень тактический уровень] Производство Больница Перевозки Системы обслуживания Склад Т Бизнес‐процессы мезо уровень тактический уровень] Низкий уровень абстракции [больше деталей микро уровень Движение пешеходов Системы управления Склад Транспорт: микро‐модели Военные действия Низкий уровень абстракции [больше деталей микро уровень микро уровень оперативный уровень] Отдельные объекты, точные размеры, расстояния, скорости, времена, Системы управления Компьютерные системы микро уровень оперативный уровень] Отдельные объекты, точные размеры, расстояния, скорости, времена, … © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Методы в имитационном моделировании д ц д р Агрегаты глобальные причинные зависимости динамика обратных связей Высокий уровень Агрегаты, глобальные причинные зависимости, динамика обратных связей, Высокий уровень абстракции [меньше деталей макроуровень Системная стратегический уровень] Системная Динамика System Dynamics Средний уровень абстракции [средняя детальность мезо‐уровень Дискретно- Dynamics Агентное моделирование мезо уровень тактический уровень] Дискретно событийное (процессное) моделирование Agent Низкий уровень абстракции [больше деталей микро уровень моделирование Event Modeling микро уровень оперативный уровень] Отдельные объекты, точные размеры, расстояния, скорости, времена, … © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 10 Системная динамика Дж. Форрестер ’50е д Д рр р • Накопители потоки причинные зависимости Накопители, потоки, причинные зависимости • Взаимодействующие обратные связи Потен- циальные Клиенты Продажи циальные клиенты Клиенты + + B R Продажи из-за Продажи из-за устной + + R рекламы рекламы Эффективность + Эффективность устной рекламы Частота + + + B рекламы контактов Модель диффузии нового продукта/инновации по Бассу © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Системная динамика Дж. Форрестер ’50е д Д рр р • Накопители потоки причинные зависимости Накопители, потоки, причинные зависимости • Взаимодействующие обратные связи Потен- циальные Клиенты Продажи Эквивалентная математическая модель Потенциальные клиенты )/dt = - Продажи циальные клиенты Клиенты Всё асе ее Потенциальные клиенты )/dt Продажи d( Клиенты )/dt = Продажи П П П й Продажи из-за Продажи из-за устной население + - + R Продажи = Продажи из-за рекламы + Продажи из-за устной рекламы Продажи из-за рекламы = Эффективность рекламы * Потенциальные клиенты рекламы рекламы Эффективность устной рекламы Частота Эффективность + + + + B Продажи из-за устной рекламы Частота контактов * Эффективность устной рекламы * Потенциальные клиенты * Клиенты / ( Потенциальные клиенты + Клиенты контактов рекламы Модель диффузии нового продукта/инновации по Бассу © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 12 Дискретно‐событийное Дж. Гордон ’60е Дискретно событийное Дж. Гордон 60е • Заявки и ресурсы Диаграмма из блоков Заявки и ресурсы. Диаграмма из блоков • Очереди, задержки и т.д. [очередь+обслуживание] [источник] [решение] да [выход] нет [ресурсы] [entities] да нет Отделение банка [решение] нет [очередь] [задержка] © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 13 Агентное моделирование Агентное моделирование • Описываем отдельные объекты и их локальные Описываем отдельные объекты и их локальные правила поведения. Иногда – модель среды Среда Поведение агента Ребёнок Н Нет семьи Семья Семья Пожилой © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 14 Инструменты ИМ – что есть вообще Инструменты ИМ что есть вообще • Традиционные инструменты поддерживают Традиционные инструменты поддерживают какой‐то один определённый метод Системная Динамика Дискретно‐ событийное моделирование Агентное Моделирование Динамические системы Arena ExtendSim SimProcess MATLAB VisSim LabView [Универси‐ тетские разработки iThink S ocess AutoMod PROMODEL Enterprise ab e Easy5 … разрабо ] Swarm RePast NetLogo p Dynamics FlexSim … g ASCAPE © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 15 AnyLogic – многоподходный инструмент ИМ д д ру • Легко менять и Динамические системы • Легко менять и выбирать подходящий Системная Динамика уровень абстракции • Можно Динамика Агентное Моделирование • Можно переключаться между подходами Дискретно‐ д р подходами • Можно смешивать событийное моделирование сме ивать разные подходы водной модели модели • Всё это на гибкой ОО платформе 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», фр Как используются имитационные модели? у ц д • Встроены в процесс оперативного управления р р ц р у р • Модель полностью встроена в процесс производства, логистики, бизнес‐ процесс, запускается автоматически, может быть невидна явно • Запускаются периодически при принятии решений • Модель запускается вручную, скажем, при планировании на квартал • Оценка и сравнение сценариев планируемых изменений • Модель – инструмент планирования модернизации, оценки новых проектов, оптимизации будущей стратегии р , ц удущ р • Для анимации / демонстрации предлагаемого проекта • Иллюстрирует работу объекта, который предлагается создать, р ру р у , р р д д , используется как дополнительный аргумент в пользу данного решения • Для тренировки и обучения • Позволяет персоналу лучше понять работу системы, обучиться принятию решений. Часть используется для управленческих игр 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Типичные фазы проекта Типичные фазы проекта • Постановка задачи / Техническое задание Постановка задачи / Техническое задание • Анализ данных / Измерения на реальном объекте • Разработка модели • Валидация и калибровка модели Валидация и калибровка модели • Оптимизация / Эвристики • Интеграция с корпоративной ERP, CRM, и т.п. • Разработка интерфейса пользователя Разработка интерфейса пользователя • Разработка генерации отчетов (результатов) • Внедрение и обучение персонала 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 18 Куда будут потрачены основные усилия? Куда будут потрачены основные усилия? • Основная часть интеллектуальных усилий уходит на: Основная часть интеллектуальных усилий уходит на: • Понимание бизнеса клиента и сути стоящей задачи • Выбор информационной архитектуры решения • Разработку оптимизационных эвристик • Создание собственно имитационной модели д ц д ключевая, но, как правило, не самая большая часть проекта • Иногда большая часть времени может уйти на: • Разработку интерфейса пользователя Разработку интерфейса пользователя • Интеграции решения с базами данных и т.п. • Обработка существующих данных также занимает • Обработка существующих данных также занимает существенное время 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Чтобы ИМ‐проект был успешным: Чтобы ИМ проект был успешным: • Разрабатывайте итеративно Разрабатывайте итеративно • Начните с простейшей модели, добавляйте детали постепенно • Показывайте и обсуждайте с конечным пользователем промежуточные результаты • Не ленитесь переделывать! • Не ленитесь переделывать! • Следуйте принципу бритвы Оккама”: Ней б б ” размножайте сущности без необходимости” • Будьте минималистом не добавляйте в модель ничего, если Вы не уверены на 100% что это необходимо если Вы не уверены на 100%, что это необходимо • Стиль – это важно М • Модель, которая некрасива изнутри – плохая модель • Если Вам сложно объяснить другому человеку, как модель работает – это тоже плохая модель 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», модель работает это тоже плохая модель Примеры моделей… Примеры моделей 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 21 © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 22 Среда разработки Среда разработки моделей Эта презентация является частью стандартной программы обучения 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Пользовательский интерфейс Пользовательский интерфейс Меню и панели инструментов. Быстрые клавиши к основным командам основным командам Панель Проекты. Навигация Д й й Панель Палитра. Э Навигация по моделям Двойной щелчок Щелчок Элементы разбиты по группам, отображаемым Графический редактор отображаемым на разных вкладках Свойства выбранного элемента 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Панель Ошибки. Отображает ошибки и помогает их локализовать Меню и панели инструментов Меню и панели инструментов • Быстрый доступ к основным командам • Быстрый доступ к основным командам • Набор видимых панелей инструментов изменяется в зависимости от текущего рабочего вида зависимости от текущего рабочего вида Стандартная (Создать, Открыть модель, Сохранить модель, Сохранить все модели) Редактирование (Отменить, Повторить, Вырезать, Скопировать, Вставить, Удалить) Построение (Построить модель Построить все Отладка Запуск) ( ) Построение (Построить модель, Построить все, Отладка, Запуск) Рисование (100%, Отдалить, Масштаб, Приблизить, Отобразить/скрыть сетку, …) © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Дерево элементов модели. Панель Проекты Д р д р Модели с несохраненными изменениями помечаются звездочками Двойной щелчок откроет редактор и/или свойства элемента Все элементы модели структурированы иерархически Щелчок правой кнопкой мыши Копируйте элементы дерева с помощью команд К /В откроет контекстное меню Копировать/Вырезать и Вставить © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 26 Добавление объектов палитры на диаграмму Д р д р у Общий способ Прямоугольные элементы Многоточечные элементы 1. 2. 3. (Состояние, Прямоугольник, Овал, Скругленный прямоугольник) (Ломаная, Кривая, Переход, Соединитель) 1A: Перетащите элемент из палитры Сделайте Сделайте двойной палитры Сделайте двойной щелчок по элементу Сделайте двойной щелчок по элементу 2B: Тащите , чтобы создать новый прямоугольный объект Добавьте щелчками мыши точки ломаной 1B 3C: Двойным щелчком завершите рисование 2C: Отпустите кнопку, чтобы завершить операцию в то место диаграммы, куда Вы хотите добавить объект 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 27 операцию Графический редактор Графический редактор Переключение между окнами редактора Масштаб Максим‐ть/восст‐ть окна графического редактора Shift+щелчок по объекту, чтобы добавить его к выделенным объектам Ctrl+тащите , чтобы скопировать выбранные объекты в это же окно Та е Тащите мышь с нажатой Тащите прямоугольник , чтобы выбрать несколько объектов Тащите мышь с нажатой правой кнопкой, чтобы передвинуть диаграмму в окне редактора 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 28 Свойства элемента. Панель Свойства Свойства элемента. Панель Свойства Щелкните , Откройте панель чтобы открыть свойства элемента Свойства Щелчком мыши переключайтесь между страницами свойств Тащите границу, чтобы изменить размер окна 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Запуск модели Запуск модели. Щелкните по кнопке Запустить 2. Выберите эксперимент. Вы увидите окно презентации, отображающее презентацию, созданную для запущенного эксперимента. Щелкните по кнопке, чтобы запустить модель и перейти на презентацию класса Main © 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru 30 Окно презентации Окно презентации Анимированная диаграмма процесса График 2D Анимация Элемент График статистики Окно управления «инспекта» элемента Тащите мышь с нажатой правой кнопкой, чтобы переместить диаграмму в окне Анимация 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», Основные команды панели инструментов д ру • Вы можете настраивать панели инструментов и статусной строки р ру у р З / • Управление выполнением модели Видна только Запустить/продолжить выполнение: Приостановить выполнение: Выполнить шаг: Завершить выполнение модели: одна команда, в зависимости от текущего состояния У • Скорость выполнения Завершить выполнение модели: Установить первоначальную скорость выполнения: Замедлить выполнение вдвое: Выбрать скорость выполнения: Только в режиме р р Ускорить выполнение вдвое: Переключение режимов реального/вирт. времени: режиме реального времени 2002-2011 ООО Экс Джей Текнолоджис», www.xjtek.ru |