Развитие методологии имитационных исследований сложных экономических систем (1142216), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Все ужесоздано, и приложение «разговаривает» на языке предметной области, в которой работаетисследователь.4.5.2 Пример разработки имитационного приложенияДалее приведен один из множества примеров (в частности, [25, 33, 66-67, 131])создания имитационных приложений, который были осуществлен для ОАО РЖД. Всеструктурыприложения,составпрограммныхкомпонентиихфункционалразрабатывались на основе новой методологии ИИСС, разработанной автором.Разработка всех подсистем приложений осуществлялась на платформе MSFramework в среде программирования C#.NET, реализация баз данных предметнойобласти, моделей и результатов проводилась с использованием СУБД MS SQL ServerCompact Edition.
В качестве моделирующего ядра применялась общецелевая система ИМGPSS World.240Данное имитационное приложение было разработано по заданию ОАО РЖД [66] ипредназначено для прогноза и анализа перевозочных процессов на выбранномнаправлении сети железных дорог [163].Работы по использованию метода имитационного моделирования для анализаперевозочных процессов в ОАО РЖД активно ведутся в течение нескольких лет рядоморганизаций. В частности, существенные результаты по моделированию перевозочныхпроцессов в последние годы достигнутыВНИИАС и ЗАО «ИнтехГеоТранс». Имиразработаны и внедрены модели железнодорожной станции и участка. Они позволяютдетальнейшим образом имитировать работу станции и участка.
Используемый в этихмоделях уровень детализации позволяет достичь очень высокой степени адекватностимодели и представить в ней весь перевозочный процесс «практически как есть» вреальной системе.Модели станции и участка позволяют решить многие, но далеко не все задачианализа и оптимизации поездной работы и перевозочного процесса. В частности, запринятый в них высочайший уровень детализации приходится платить существеннымизатратами машинного времени на эксперимент, и как результат – это не позволяетоперативно исследовать работу станции и участка в течение длительного периода времени(например, месяца, квартала или года).
Наиболее приемлемыйна практике уровеньпрогноза с их помощью – суточное планирование. Также в данных моделях, из-забольшого объема вычислений, сложноисследовать не один, а несколько объектов(станций и участков) одновременно, в едином масштабе времени, с параллельнойобработкой событий на всех объектах. Т.е. существующие модели участка и станции, помасштабам модели и решаемым задачам, это микро-уровень моделирования поезднойработы и перевозочного процесса.В результате, на данных моделях исключительно эффективно можно осуществлятькраткосрочноепрогнозирование формирования, движения, обработки грузовых ипассажирских поездов, а также возможно использование моделей в контуре оперативногодиспетчерского управления для оптимизации решений принимаемых диспетчером втечение смены.Но очень часто требуетсяпринимать решения по управлению перевозочнымпроцессом, выходящим за пределы одной станции и участка.
Например, требуемыйполигон исследования может быть расширен до направления, отделения дороги, дороги,какого-то специального маршрута, коридора и т.д. Или требуется исследованиефункционирования системы на достаточно длительных промежутках времени (месяц,241квартал, год). Особенно важны такие модели для разработки перспективных плановразвития и модернизации путевой системы, анализа новых технологий перевозок илипрогнозирования эксплуатационных характеристик строящихся участков дорог.Другими словами, кроме исследования локальных (оперативных) диспетчерскихзадач управления станцией и участком, необходимо было создать инструментдляисследования и более глобальных (стратегических) аналитических задач по выбранномуполигону в целом.
При этом аналитику не нужны детали процесса, а нужны средства дляанализа общих, интегральных характеристик перевозочного процесса и определениеобщих зависимостей и тенденций.Цели и задачи имитационного приложения. В связи с вышесказанным, длярешения задач большего масштаба была поставлена цель – создать модель с меньшимуровнем детализации (модели макро-уровня), для прогнозирования оперативных истратегических характеристик поездной и перевозочной работы более крупных элементовсети железных дорог – направлений.Результаты такой разработки должны были обеспечить:•Одновременное моделирование функционирования многих станций и участков наполигоне большого размера (диспетчерский круг, направление, отделение и т.д.), сменьшим уровнем детализации;•Задавать интервал времени моделирования от одних до нескольких суток домесяца;•Требуемые для моделирования вычислительные мощности и программныекомпонентысделатьдоступнымисавтоматизированногорабочегоместаисследователя (его персонального компьютера) в рамках единого программногокомплекса;•Время проведения одного эксперимента с моделью системным аналитиком(диспетчером) должно укладываться в разумные пределы (минуты или десяткиминут).Объектом исследования в имитационном приложении является система грузовых ипассажирских железнодорожных перевозок на выбранном направлении.
Направлениемможет быть любая совокупность участков и станций на сети железных дорог, например,как показано на рисунке 4.22.242Источник: составлено авторомРисунок 4.22 – Пример сети железного направленияВ этой сети пользователь должен иметь возможность выбрать при формированиинаправления для исследования любое нужное количество станций и участков.В работе железнодорожное направление было рассмотрено в виде системымассового обслуживания, как показано на рисунке 4.23. И это существенно упростилопроцесс построения модели.ОбслуживаниеВходной потокПроцесс движения поездов иобработка их на станцииФормируемые ипроходящиепоездаВыходной потокПрибытие на конечнуюстанцию,расформирование поездаФормирование поездаЗанятие участка, перегона..............Прохождение участка, перегонаОчередиСтоянка на станции.......Источник: составлено авторомРисунок 4.23 – Железнодорожное направление как СМО.В результате в имитационном приложении построена модель, основнымиобъектами и процессами которой являются: поезда, схема путевого развития, станции,действия и события, происходящие с поездами при их формировании, движении ирасформировании.Среди всего множества поездного и маневрового оборудования в моделирассматривается только то, что единым целым передвигается по путевой схеме – поезд и243локомотив.
Модель учитывает все виды поездов – пассажирские, грузовые и пригородныепоезда. Пассажирские и пригородные поезда движутся в модели по расписанию. Длягрузовых поездов задается только место и время формирования, а также маршрутпередвижения. Остальное их движение осуществляется по нормативам. Каждый поездимеет длину и массу.Минимально рассматриваемыми элементами в путевой схеме являются следующиесегменты: перегоны (четные и нечетные) и все виды станционных путей. Нерассматриваются семафоры и блок участки.Каждый из этих объектов модели и алгоритмы наступления тех или иных событийпланируются только с позиций использования их поездами:•Формирование поездов (тип, длина, масса и т.д.) на станции;•Движение поездов на участках направления;•Остановка и задержка поездов;•Правила обгона или пропуска (скрещивание) поездов;•Процессы прибытия, стоянки, отправленияили расформирования поездов настанции.В имитационном приложении станционные объекты не рассматриваются детально.Поэтому в модели с поездом на станциях рассматриваются только следующие события:•Формирование поезда;•Возможность его приема на станции (наличие свободных путей с нужнымихарактеристиками и его задержка в случае занятости путей);•Остановка поезда на станции (либо выгрузка, либо погрузка, либо прохождениечерез станцию или просто задержка поезда из-за занятости перегона);•Расформирование поезда;•Прохождение поезда по станции без остановки.Детализация процессов, происходящих при исполнении этих операций, непроизводится, а моделируется простой временной задержкой.
Значения этих временныхзадержекдолжензадаватьпользовательприложения.Онимогутбытькакдетерминированы, так и случайны.Перед разработчиком имитационного приложения ставилась задача, чтобыимитационное приложение обеспечивало бы:1.Учет всех основных объектов железнодорожного направления, таких, как: путеваясхема, подвижной состав (поезда, локомотивы), станции, план формирования ирасформирования поездов, расписание движения поездов и т.д.
Уровень244детализации представления объектов должен быть достаточен, как для построенияадекватных моделей, так и для достижения разумной сложности и скоростивычислений;2.Алгоритмы, последовательность и динамика планирования и обработки событий вмодели должны соответствовать (с учетом уровня детализации) технологическими бизнес-процессам формирования, пропуска и обработки поездов, принятых вОАО «Российские железные дороги», и другим нормативным актам и инструкциямпоездной работы;3.Использование в качестве исходных данных информации из всех доступныхавтоматизированных систем, функционирующих в отрасли. В частности, из НГДП– нормативного графика движения поездов;4.Организациювводаисходныхданныхэкспертнымобразом,посредствомиспользования специальных диалогов пользователя с приложением;5.Выбор в качестве варьируемых входных данных (факторов), которые пользовательможет задавать и изменять при экспериментах, наиболее важные варьируемыепараметры в технологических и бизнес процессах реальной системы;6.Возможность задания периода и интервала моделирования пользователем;7.Оформление результатов моделированияв виде наиболее важных показателейпоездной работы, имеющих доступный, принятый в отрасли способ ихпредставления;8.Возможность анализа пользователем динамики изменения характеристик впроцессе эксперимента;9.Сохранение отчетов моделирования в файлах, которые могли бы распечатываться икопироваться по желанию пользователя.4.5.3 Структура имитационного приложенияВ состав приложения вошло множество программ по организации интерфейсапользователя по вводу исходных данных в модель, генератор автоматического созданиямоделей по введенным данным и программы анализа результатов моделирования,организации и проведения экспериментов.В итоге разработки системные аналитики исполнителя получили в данномимитационном приложении не только инструмент для создания модели, но и средства,позволяющие проводить полномасштабное имитационное исследование:245•Ввод и вариацию исходных данных;•Автоматическое формирование модели;•Запуск эксперимента;•Вывод и анализ результатов эксперимента;•Проведение серии экспериментов;•Вывод и анализ результатов серии экспериментов;•Работа с файлами с результатов для формирования отчетов по исследованиям.Архитектура, функциональная и информационная структура данного приложенияразрабатывались в соответствии с методологией и принципами разработки САИИ,изложенными в предыдущих главах.На рисунке 4.24 показан перечень автоматизированных этапов (агрегатов)реализованных в приложении, входящих в них подсистем (агрегатов), а также ихинформационная взаимосвязь.Как видим, это достаточно большой перечень подсистем.
Все они связаны вединый программный комплекс. Пользователь может воспользоваться каждым из них сосвоего персонального компьютера в процессе ИИСС столько раз, сколько необходимо длякачественного и полного завершения исследования.Пользователь в данном приложении освобожден от формулирования проблемы иреализации этапов постановки задачи. Все эти функции уже заложены в функционалприложенияивыполняютсяавтоматическипомеревводаисходныхданных,планирования и проведения экспериментов.Процесс исследования в приложении разбит на 6 укрупненных этапов, в каждом изкоторых есть несколько состояний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
