Развитие методологии имитационных исследований сложных экономических систем (1142216), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Если структуризация процесса допускает разделениесостояний на более мелкие элементы, то возможно создание других уровней иерархии 3, 4и т.д. Естественно, появятся и более мелкие агрегаты этих уровней.Агрегат самого низшего уровня в цепочке – «ИИСС–этап–состояние–…»является простейшим агрегатом, не допускающим дальнейшего деления. В соответствии собщей теорией имитационных систем Н.Б. Кобелева, все агрегаты называются типовымиблоками, а простейший агрегат принято называть типовым элементарным блоком (ТЭБ).В этом случае агрегат не содержит в себе логики и описывается в виде черного ящика иимеет только входы и выходы.Для описания системы в виде совокупности типовых элементарных блоков Н.Б.Кобелев предлагает язык А-систем пользователя (ЯАП).
Будем использовать язык ЯАП,описанный в [61], [62], [63], для представления концептуальной модели процесса ИИСС.По результатам реструктуризации исследования в моделирующей среде дляпрофессионалов ИМ (глава 2)и применения формального описания, процесс ИИССможно представить в виде А-системы. На рисунке 4.1 показано графическоеiпредставление первого уровня иерархии схемы. Каждый ТЭБ (А1 ) – это этап ИИСС.Следует отметить, что кроме самих этапов введен еще один дополнительный ТЭБ «Базамоделей и результатов».Управление исследователем процессом ИИСС U(t)A11S11,S12,..ВнешниевходыA12S21,S21,..A18S81,S82,..x(t)A13S31,S32,..A14S41,S42,..и выходыy(t)A17S71,S72,..A16S61,S62,..A15S51,S52,..Источник: составлено авторомРисунок 4.1 – Первый уровень иерархии концептуальной модели САИИ дляпрофессионалов.207Каждый ТЭБ, согласно методологии, является программной подсистемой и имеетсвою логическую схему и набор входящих в него программных подсистем низшегоуровня.
Для более детального построения концептуальной модели требуется построениевсех уровней иерархии. Мы ограничимся рассмотрением двух уровней – уровнем этаповимитационного исследования и уровнем состояний, реализующих каждый этап. Нарисунке 4.1 показан только первый уровень иерархии. Как видно из рисунка, вмоделирующей среде для профессионалов выделено восемь ТЭБ (этапов процесса ИИСС),вместо 11 этапов при традиционном подходе. Часть этапов новые: например, этап сбора имониторинга данных. Некоторые этапы утратили свое самостоятельное значение и былиобъединены, например, в рамках этапа «Планирование и проведение эксперимента».Кроме этого, некоторые этапы изменили свое функциональное наполнение, изменились исоставляющие их состояния.1.1ТЭБ А1 – «Постановка задачи».
В рамках этого этапа объединено несколькоэтапов традиционного подхода к ИИСС «Процесс формулировки проблемы» (S1),«Определениеграницсистемы»(S2),«Формулированиемодели»(S3).Исследователь должен начинать разработку модели с формулирования цели изадач, построения иерархической структурной (графической) схемы, заданияграниц системы, значений и определения границ изменения параметров.Результатом этапа должно быть полное описание структуры и параметров системы,достаточное для построения модели;2.2ТЭБ А1 – «Сбор и мониторинг данных».
Это новый этап. Является первой частьюэтапа традиционного подхода к ИИСС «Подготовка данных» (S4). Данный этапдолжен иметь стандартные алгоритмы, методы и программы автоматизированногосбора данных и дальнейшего импорта их в модель. В дополнение к программаммониторинга на данном этапе осуществляется ручной ввод недостающих данных сиспользованием различных программных диалогов;3.3ТЭБ А1 – «Анализ и обработка данных». Данный этап является второй частьюэтапа традиционного подхода к ИИСС «Подготовка данных» (S4). Должен состоятьиз программ, реализующих процедуры наглядного (табличного и графического)анализа исходных данных, процедуры их статистической обработки и вводарезультатов обработки в модель;4.4ТЭБ А1 – «Разработка и отладка модели».
В САИИ в рамках этого этапаобъединены два этапа традиционного подхода к ИИСС – «Трансляция модели» и208«Оценка адекватности» (S5 и S6). Разработка модели должна обеспечиваться двумяспособами. Во-первых, с использованием графической структурной схемы,полученной при постановке задачи на этапе 1 для автоматической генерациимодели. Во-вторых, прямой разработкой модели системы на языке ИМ.
Дляосуществления быстрой и наглядной отладки моделей должны быть использованысовременные подходы к отладке программ. На данном этапе также должныиспользоваться различные программные процедуры верификации модели и данныхс целью оценки адекватности модели реальной системе;5.5ТЭБ А1 – «Ввод и корректировка данных». Это дополнительный этап. Ранее втрадиционном подходе к ИИСС данные для экспериментов вводились на этапе S4.В современных средах процессы сбора, обработки и ввода данных в модельразделены. Пользователь должен иметь возможность либо прямого заданияисходных данных в модели (средствами языка ИМ), либо построения удобныхпрограммных диалогов по автоматизированному вводу данных об эксперименте вмодель;6.6ТЭБ А1 – «Планирование и проведение экспериментов».
Объединяет три этапатрадиционногоподходакИИСС«Тактическоепланирование»(S7),«Стратегическое планирование» (S8) и «Экспериментирование» (S9). Процедурызадания факторов, показателей, выбора метода планирования экспериментов ипостроенияпланаавтоматизированы.серииОниэкспериментовдолжныдолжнысогласовыватьсясбытьцельюполностьюизадачамиисследования, разработанной моделью, результатами предыдущих экспериментов.Процесс реализации экспериментов должен исполняться в автоматическом режиме,с возможностью оперативного анализа динамики хода эксперимента или серииэкспериментов, а при необходимости и вмешательства исследователя в этотпроцесс;7.ТЭБ А17– «Анализ и обработка результатов». Также объединяет два этапатрадиционного подхода к ИИСС «Интерпретация результатов ИИСС» (S10) и«Реализация результатов ИИСС» (S11).
Программы, реализованные на этапе,должныпредоставлятьмножествоинтерактивныхиполностьюавтоматизированных функций анализа. Результаты моделирования должныпредставляться в табличной, графической и анимационной форме. По полученнымрезультатам исследователь может принимать решение о завершении или209продолженииисследования,находитьоптимальныезначенияпоказателейфункционирования системы. Конечным результатом должен стать отчет срезультатами и методическими рекомендациями по оценке проектных решений всистеме, их совершенствованию или модернизации всей системы.8.8ТЭБ А1 – «База данных и результатов моделирования». Это новый элемент вструктуре ИИСС, призванный интегрировать информационно все 7 этаповисследования.
При работе с базой данных исследователь в процессе ИИСС можетсохранить, откорректировать или взять исходные данные для моделей, посмотретьили сохранить результаты, сформировать отчет об исследовании.Можноещедетализироватьданнуюконцептуальнуюмодель,представивподробные схемы для каждого из восьми введенных ТЭБ на первом уровне иерархии.В итоге была создана детальная концептуальная модель САИИ для профессионаловсо схемами состояний для всех восьми агрегатов состояний, а для некоторых состоянийбыли также разработаны схемы. Уровень вложенности схем модели колебался дляразличных этапов от 3 до 5. По детальной концептуальной модели были сформулированыдетальныеспецификациипоразработкепрограммногообеспечения.Поэтимспецификациям можно приступать к программной реализации различных вариантовСАИИ.Новая методология проведения ИСС и концептуальная модель САИИ достаточнообщи и могут быть применены для создания любых САИИ.
Это может быть любаяпредметная область исследования. В качестве моделирующего ядра (языка ИМ) можетбыть использована любая существующая система моделирования. В связи с тем, что автордиссертации наиболее знаком с языком ИМ GPSS и возможности этого языка по созданиюсложных моделей признаны профессиональным сообществом, все примеры созданных иприведенных в диссертации САИИ будут базироваться на этом языке.4.2Пример практической реализации САИИ профессионального использованияВ 2011 г. автором совместно с коллегами из ВЗФЭИ был реализован комплексимитационного моделирования ИКМ [64].
В нем не учитывались возможности созданиявсех типов САИИ, так как была нацеленность только на создание массовых САИИ. Носамое главное, в ИКМ был в программном виде реализован иерархический способграфического описания модели системы, подобный описанной выше концептуальнойсхеме модели.2104.2.1 Расширенный редактор GPSS WorldСоздание ИКМ стало первым опытом в создании САИИ. Далее начались другие,более совершенные разработки.
Последней и самой функционально полной реализациейидей новой методологии стала разработка расширенного редактора для профессионалов[9, 10]. Моделирующей основой редактора служит один из наиболее мощных и значимыхязыков ИМ – GPSS World.Основные задачи, стоявшие перед разработчиками, и способы их реализации врасширенном редакторе GPSS World приведены на рисунке 4.2.ЗадачиМаксимальнаяавтоматизацияпроцесса ИИССПовышение качествапроведения процессаИИСС и разработчикаGPSS моделейНаглядностьпроведенияпроцесса ИИССисследователемВозможность простогоиспользования Заказчикомисследования созданныхпрофессионалом моделейРешенияГрафическиесредстваформулирования иразработки моделейКонструированиепользователемдиалогов ввода данныхи вывода результатовЕдиные базыданныхпроведенияИИСССоздание независимыхимитационныхприложенийИсточник: составлено авторомРисунок 4.2 – Основные задачи и методы их решения в расширенном редактореВсамомобщемвидеосновныепреимуществапредлагаемыхрешенийсформулируем следующим образом.
Исследователь в процессе ИИСС может:1.Осуществлять общее управление исследованием (моделями, экспериментами ирезультатами), используя специально созданную структуру данных, которая емупривычна, понятна и удобна. Это библиотека с иерархией «проект – модели –эксперименты – отчеты»;2.Начинать разработку модели с формулирования проблемы, посредством созданияструктурной схемы модели с помощью ее графического описания. Структурнаясхема модели собирается из библиотеки ранее созданных типовых элементарныхблоков. Возможно создание новых элементарных блоков.
Графическая схемаможет быть иерархической. Кроме логических связей, схема содержит параметры итекстовое описание каждого объекта (блока) и задач, заданных исследователем впроизвольной форме;2113.Осуществлять автоматическую генерацию и сборку текста модели по введеннойструктурной схеме и заданным исходным данным;4.Создавать в новом текстовом редакторе модель или ее фрагменты для новыхтиповых элементарных блоков, используя при этом самые современные средства:автовыравнивание, подсветку синтаксиса, контекстную подсказку, обнаружениеошибок в операторах, группировку и множество других средств, упрощающих вводданных;5.Эффективно и быстро отлаживать модели. В дополнение к развитым в GPSSсредствам трассировки модели добавлен мощнейший интерактивный отладчик,позволяющий визуально отслеживать не только продвижение транзактов, но иизменение при этом состояния и значений других объектов в модели;6.Автоматизировать создание разнообразных диалоговых форм ввода исходныхданных на основе созданной структурной схемы или модели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
