Ю. Карпов - Иммитационное моделирование систем с AnyLogic 5 (1124147), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Компьютерная имитация такого описания помогает понять влияние различных политик на поведение систем со сложной структурой взаимосвязей. Использование методов системной динамики некоторые авторы называют сисгпемным мышлением, поскольку оно развивает интуицию и концептуальное понимание в анализе сложных систем, Огаг гл Ваее Ьоохеа Егтесыке и ее в Ва!еегпеп е Нытье й! О гааге ггодось Весной Хлтгасг1гепеее млггглне фо Реете~у Кате Вгоенсцоп ВЗ ггеееаге Сараеву г =,и„, го Ехрапе Реагегу Ре!ау Мапааевепл Оса! Рис. 3.4. Модель роста рынка Рисунок 3.4, заимствованный из работы ~КМОО1, показывает, что даже в простой системе маркетинга существуют источники конфликтов отлельных подразделений компании за общие ресурсы, различные и лаже конфликтующие цели подразделений, которые не всегда совпадают с целями всей компании.
Глава 13 посвящена рассмотрению данного направления в имитационном моделировании. В этой главе проанализированы типовые модели системной динамики и средства их реализации в среде АпуЕорс. 3.3. Этапы имитационного моделирования Имитационное моделирование состоит из двух больших этапов: создания модели и анализа построенной модели с целью принятия решения. Но это только верхняя часть айсберга.
Построение действительно полезной имита- Глава 3. Имитационное моделирование ционной модели требует большой работы. Сначала разработчик модели должен определить, какие задачи будут решаться с ее помощью, т. е, моделированию в любой его форме должна предшествовать формулировка цели моделирования. От цели зависит то, какие процессы в реальной системе следует выделить и отразить в модели, а от каких процессов абстрагироваться, какие характеристики этих процессов учитывать, а какие — нет, какие соотношения между переменными и параметрами модели должны быть отражены в модели. Данный этап можно охарактеризовать как создание концептуальной (содержательной) модели.
На нем происходит структуризация модели, т. е. вьшеление отдельных подсистем, определение элементарных компонентов модели и их связей на каждом уровне иерархии. В имитационном моделировании структура модели отражает структуру реального объекта моделирования на некотором уровне абстракции, а связи между компонентами модели являются отражением реальных связей.
Элементы системы, их связи, параметры и переменные, а также их соотнсацения и законы их изменения должны быть выражены средствами среды моделирования, т. е. в этой среде должны быть определены переменные и параметры модели, построены процедуры вычисления изменения переменных и характеристик модели во времени. При необходимости для большего понимания процессов, протекающих в модели, должно быть разработано анимационное представление этих процессов.
Затем построенная модель должна быть проверенС с точки зрения корректности ее реализации. Следующий этап — это калибровка или иденти4икоция модели„т. е. сбор данных и проведение измерений тех характеристик в реальной системе, которые должны быть введены в модель в виде значений параметров и распределений случайных величин. Далее, необходимо выполнить проверку правильности модели (ее волидпцию), которая состоит в том, что выход модели проверяется на нескольких тестовых режимах, в которых характеристики поведения реальной системы известны либо очевидны.
Последним этапом работы с моделью является компьютерный эксперимент, т. е. собственно то, ради чего и создавалась модель. В простейшем случае компьютерный эксперимент — это выполнение модели при различных значениях ее существенных параметров (факторов) и наблюдение ее поведения с регистрацией характеристик поведения. Этот вид использования модели называется прогнозом, или экспериментом типа "что будет, если ...".
Компьютерное моделирование позволяет не только получить прогноз, но и определить, какие управляющие воздействия на систему приведут к благоприятному развитию событий. Более сложные эксперименты позволяют выполнить анализ чувствительности модели, оценку рисков различных вариантов управляющих решений, а также оптимизацию для определения параметров и условий рационального функционирования модели. Мы рассмотрим различные виды компьютерного эксперимента в следующих главах. В табл. ЗЗ перечислены этапы компьютерного имитационного моделирсаиния.
зг Часть 1 Общие вопросы имитационного моделирования Таблица 3.1. Этапы компьютерного имитационного моделирования й Название этапа Результат 1 Понимание системы Понимание того, что происходит в системе, подле- жащей анализу, какова ее структура, какие процессы в ней протекают Список задач, которые предполагается решить с по- мощью будущей модели.
Список входных и выходных параметров модели, список исходных данных, крите- рии завершенности будущего исследования 2 Формулировка цели моделирования системы 3 Разработка концептуальной структуры мо- дели Структура модели, состав существенных процессов, подлежащих отображению в модели, зафиксированный уровень абстракции для каждой подсистемы модели (список допущений), описание управляющей логики для подсистем Реализованные подсистемы, их параметры и пере- менные, их поведение, реализованная логика и связи подсистем 4 Реализация модели в среде моделирования Анимационное представление модели, интерфейс пользователя б Реализация анимационного представления модели Убеждение в том, что модель корректно отражает те процессы реальной системы, которые требуется ана- лизировать 6 Проверка корректности реализации модели Фиксация значений параметров, коэффициентов уравнений и распределений случайных величин, отражающих те ситуации, для анализа которых модель будет использоваться У Калибровка модели Результаты моделирования — графики, таблицы и т.
и., дающие ответы на поставленные вопросы 8 Планирование и проведение компьютерного эксперимента Олин из важных вопросов — представление н анализ результатов моделирования. Для этого в инструментальной среде могут быть использованы специальные средства для обработки статистической информации, для представления в структурированном нли графическом виде полученных данных, интеграция с внешними базами данных н т. и. Часто имитационная модель используется в качестве модуля большей системы принятия решения„получающей в режиме реального времени данные мониторинга состояния управляемой системы. оценивающей, к каким последствиям может привести текущая ситуация, и предлагающей оптимальное (или просто рациональное) управляющее решение лля минимизации отрицательных последствий развития системы в будущем.
Для этого обычно Глава 3. Имитационное моделирование требуется интеграция модели с другими информационными системами и разработка специального интерфейса пользователя. 3.4. Визуализация и анимация Использование визуализации при имитационном моделировании систем трудно переоценить. Визуализация результатов молелирования (использование графиков. таблиц, диаграмм) помогает восприятию и интерпретации результатов моделирования. Но наибольший эффект — вплоть до эффекта присутствия — дает анимированное представление поведения системы и ее частей в виле некоторой формы виртуальной реальности.
В среде Апулей)с легко может быть создан виртуальный мир, полчиняюгцийся законам, которые разработчик вложил в модель. Имитационные модели с использованием анимации (анимированной визуализации поведения системы) являются основной частью тренажеров. Глава 4 Имитационное моделирование в среде Апу1 од!с. Общие понятия Апу!.оя!с является инструментом модели(ювания, основанным на новых, нетрадиционных для области имитационного моделирования принципах. Вместо того чтобы долго рассказывать об особенностях этого инструмента, мы сразу начнем с изучения простейшей модели, уже разработанной в Авуаров!с, чтобы составить первое представление о структуре инструмента и его функциях на двух фазах работы с моделью: разработка модели и ес анализ. Затем мы рассмотрим, как основные концепции, на которых базируется Апу!.оя!с, используются на этих двух фазах.
Система Апулея(с проектировалась для работы в ОС М!сгозой %!пдовь, поэтому при работе в среде Апу!.оя!с используются стандартные приемы и операции данной операционной системы. Предполагается, что читатель умеет работать с мышью (щелчок и двойной щелчок, щелчок правой кнопкой мыши) и окнами (активизация окна, его перемещение и изменение размеров, минимизация и максимизация, открытие и закрытие окна), заполнять диалоги, выделять один или несколько элементов в окне, открывать контекстное меню и т. п. 4.1. Первая модель на АпуЕ.оя!с При запуске Авуаров!с отображается стартовая страница (рис. 4. !).
Со стартовой страницы можно создать новый проект, открыть проект, с которым недавно работали, или открыть один из уже разработанных примеров моделей АпуЕоя!с. С помощью кнопки П панели инструментов или команды Файл ! Открыть в главном меню выберите файл Ва!!з в папке Моде! Ехап1р!ез/Ран !. Это простая имитационная модель прыгаюшего мяча. На экране появится следующее окно — рис.
4.2. лава 4. Имитационное моделирование в среде Апу~ оус, Общие понятия Рис. 4 1. Стартовая страница Алу1.од!с Окно отрейтчврта Окно кода Окно проекта Окно анимации Окна структуры Окно Вывода Рис. 4.2. Окна графического редактора модели Часть 1 Общие вопросы имитационного моделирования Зб Апу1оя)с при открытии проекта всегла открывает среду разработки проекта — графический редактор модели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
