183621 (596693), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

У ряді випадків формувати рішення за допомогою формальних методів не вдається – експерт повинен бути включений у процес прийняття рішення. Він стає активним компонентом інформаційної системи; деталізує проблему і модель, здійснює постановку спрямованого обчислювального експерименту на моделі, генерацію і ранжування альтернатив, вибір критеріїв для прийняття рішень, а також формує раціональний варіант керування за допомогою бази знань. Таким чином, імітаційне моделювання значно розширює можливості та ефективність роботи особи, що приймає рішення, надаючи їй зручний інструмент і засоби для досягнення поставлених цілей. Воно реалізує ітераційний характер розробки моделі системи, поетапний характер деталізації моделюючих підсистем, що дозволяє поступово збільшувати повноту оцінки прийнятих рішень у міру виявлення нових проблем і одержання нової інформації.

Отже, переваги системно-динамічного моделювання полягають у наступному: системно-динамічний підхід починається зі спроби зрозуміти ту систему причин, що породила проблему і продовжує підтримувати її. Для цього збираються необхідні дані з різних джерел, проводяться спеціальні кількісні дослідження. Після того як елементарний аналіз причин проблеми зроблений, формальна модель вважається побудованою. Спочатку вона представляється у виді логічних діаграм, що відбивають причинно-наслідкові зв'язки, що потім перетворяться в мережну модель, зображену графічними засобами системи “Vensim”. Потім ця мережна модель автоматично перетвориться в її математичний аналог – систему рівнянь, що зважується чисельними методами, вбудованими в систему моделювання. Отримане вирішення представляється у виді графіків і таблиць, що піддаються критичному аналізу. У результаті модель переглядається, потім знову аналізується і так дотих пір, поки вона не стане в достатній мірі відповідати реальній ситуації. Після того як модель побудована, у ній виділяються керовані параметри і вибираються такі значення цих параметрів, при яких проблема або знімається, або перестає бути критично важливою.

Таким чином, серед сучасних інформаційних технологій імітаційне моделювання здобуває у світових наукових дослідженнях і практичній діяльності вагоме значення. З його допомогою ефективно зважуються задачі широкої проблематики (проектування, а також моделювання і прогнозування розвитку системи).

Як метод моделювання житлової системи доцільно вибрати метод системної динаміки. Концепція системної динаміки дозволяє моделювати динамічні процеси на високому рівні агрегування. В основі методу лежить представлення функціонування динамічної системи, як сукупності потоків [1].

Розглянемо коротко загальний зміст технологічного підходу до побудови моделі. Розроблювана модель – це модель ресурсного типу: ресурси (трудові, фінансові, природні й ін.) вичерпуються і поповнюються. Стан економічної системи описується змінними (чисельність населення, виробничі фонди, житловий фонд та ін.). Зовнішні впливи й управлінські рішення визначають динаміку моделюючого об'єкта ( будівництво житла, ремонт житла тощо).

На підставі обробки знань експертів виявляються усі фактори, що діють у розглянутій системі, і причинно-наслідкові співвідношення між ними. За допомогою сучасних систем моделювання (таких, наприклад, як VENSIM) модель формується на ідеографічному рівні. Одержувані системні потокові діаграми є формою структуризації знань про функціонування об’єкта дослідження.

У блоках прийняття рішень на основі цієї інформації видаються керуючі впливи на різні види об'єктів. Моделі системної динаміки застосовуються разом з диференціальними рівняннями балансового типу, а також у сполученні з принципами і методами логістики, заснованими на оптимізації, керуванні, інтеграції потоків у складних системах.

2.4 Вибір інструментального середовища моделювання

Сучасні тенденції в області імітаційного моделювання пов'язані з розвитком проблемно-орієнтованих систем, створенням вбудованих засобів для інтеграції моделей у єдиний модельний комплекс. Технологічний рівень сучасних систем моделювання характеризується великим вибором базових концепцій формалізації і структуризації моделюючих систем, розвинутими графічними інтерфейсами й анімаційним висновком результатів. Імітаційні системи мають засоби для передачі інформації з баз даних та інших систем, чи мають доступ до процедурних мов, що дозволяє легко виконувати обчислення, зв'язані з плануванням факторних експериментів, автоматизованою оптимізацією тощо [27].

У якості домінуючих базових концепцій формалізації і структуризації в сучасних системах моделювання використовуються [27]:

• для дискретного моделювання – системи, засновані на описі процесів чи на мережних концептах - Extend, Arena, ProModel, Witness, Taylor, Gpss/H-Proof ;

• для систем, орієнтованих на неперервне моделювання – моделі і методи системної динаміки - Powersim, Vensim, Dynamo, Stella, Ithink ;

Причому, у могутніх системах з метою розширення їхньої функціональності присутні альтернативні концепції формалізації. Так, наприклад, у системах Powersim, Ithink вбудований апарат дискретного моделювання, і, навпаки, у системах Extend, ProcessModel реалізована підтримка, щоправда, досить слабка, безупинного моделювання.

Більшість систем моделювання мають зручний графічний інтерфейс, системні потокові чи діаграми, блок-схеми реалізуються на ідеографічному рівні, тобто малюються, параметри моделей визначаються через підменю.

У сучасних системах моделювання з'являється деякий інструментарій для створення стратифікованих моделей. Стратифікація систем, будучи загальним принципом системного моделювання, реалізується в технології імітаційного моделювання або шляхом деталізації, ітераційної процедури еволюції імітаційної моделі, або шляхом створення комплексу взаємозалежних моделей з розвинутими інформаційними зв'язками між моделями. Стратифіковані моделі являють собою машинно-орієнтовані поняття, що припускають конструювання баз даних і знань, над якими визначені обчислювальні процеси вирішення задач системного аналізу і прийняття рішення. Ряд програмних продуктів, такі як AUTOMOD, ProModel, TAYLOR, WITNESS і ін. підтримують інтеграцію моделей на основі створення вкладених структур. У системах Arena, Extend реалізований підхід до стратифікації, заснований на побудові ієрархічних багаторівневих структур. Найбільш перспективним є структурно-функціональний підхід, реалізований, наприклад, у системах моделювання Ithink, Rethink, що базується на методології структурного аналізу і проектування. При такій технології є можливість для реалізації декількох рівнів представлення моделей: високорівневе представлення у виді блок-схем, з використанням CASE- засобів, а на нижньому рівні моделі можуть відображатися, наприклад, потоковими схемами і діаграмами.

Нова методологія наукового дослідження в комп'ютерному моделюванні, що припускає організацію і проведення обчислювального експерименту на імітаційній моделі, вимагає серйозної математичної й інформаційної підтримки процесу системного моделювання, особливо в частині обчислювальних процедур, зв'язаних із плануванням експерименту, оптимізацією, організації роботи з великим обсягом даних у процедурах прийняття рішень. Перспективне створення систем моделювання з функціонально широкими, орієнтованими на специфіку імітаційного моделювання, блоками оптимізації (у цьому значенні показові системи WITNESS, TAYLOR). Інтеграція програмних систем, до речі, може здійснюватися і на інших рівнях, наприклад, імітаційне моделювання плюс логістики, що актуально, зокрема, при реалізації ресурсних моделей балансового типу. Технологічні характеристики сучасних систем моделювання наведені у додатку В.

У результаті порівняння сучасних систем моделювання зроблено наступні висновки:

Пакет Powersim 2.01 компанії Modell Data є кращим продуктом для безперервного моделювання .Його перевагами є:

• безліч убудованих функцій, що полегшують побудову моделі;

• підтримка багатокористувацьких моделей для колективної роботи;

• засоби обробки масивів спрощують створення моделей з подібними компонентами.

Крім цього даному продукту властиві недоліки:

• складна система позначень Systems Dynamics;

• обмежена підтримка дискретного моделювання;

Пакет Ithink 3.0.61 компанії High Performance Systems забезпечує створення неперервних і дискретних моделей.Основними його властивостями є:

• вбудовані блоки, що полегшують створення різних видів моделей;

• підтримка авторського моделювання, що спрощує користувачам зі слабкою технічною підготовкою застосування моделей;

• детальна навчальна програма і документація;

• розвинуті засоби аналізу чутливості, що забезпечують автоматичне багаторазове виконання моделі з різними вхідними даними;

• підтримка безлічі форматів вхідних даних;

Для даного програмного продукту властиві такі недоліки:

• складна система позначень Systems Dynamics;

• підтримка меншого числа функцій, чим у пакеті Powersim

Пакет Vensim 5.0 PLE компанії Vensim Co. є найдешевшим з розглянутих продуктів і підтримує безперервне моделювання (методи системної динаміки). У Vensim є можливість зберігання великих наборів даних і можливість заміни вхідних змінних перед кожним початком моделювання. Можна створювати зовнішні дані в текстових редакторах чи імпортувати (експортувати) значення великоформатної таблиці і бази даних. Головні переваги цього продукту наступні:

• побудова причинно - наслідкових діаграм;

• побудова потокових діаграм та побудова залежностей у вигляді дерева;

• створення документації до моделі;

• виявлення циклів взаємозв'язку;

• наявність редактора виражень;

• наявність вбудованих функцій і перевірка одиниць виміру;

• перевірка діаграми та можливість проведення експерименту;

• побудова графіків, які дозволяють визначити чуттєвість до вимірюваних параметрів;

• генерація табличних звітів та можливість порівняння результатів експериментів.

• простий графічний інтерфейс, націлений на професіоналів;

• безліч вбудованих функцій і можливостей, що полегшують створення моделі;

• гнучкі засоби аналізу чутливості;

• інтеграція з іншими додаткам через механізм DLL;

Єдиним недоліком даного продукту є невелика кількість вбудованих математичних функцій у версії PLE. Таким чином, як середовище моделювання для розробки моделі був обраний пакет Vensim 5.0 PLE, тому що він підтримує методи системної динаміки, а також має безліч вбудованих функцій і можливостей, яких цілком достатньо для реалізації проектованого комплексу моделей.

3. РОЗРОБКА І ЗАСТОСУВАННЯ КОМП’ЮТЕРНОЇ МОДЕЛІ ЖИТЛОВО-КОМУНАЛЬНОЇ СФЕРИ

3.1 Формулювання і опис модельованої системи

Розробляється імітаційна модель, яка входить в систему прогнозування стану житлового фонду міста, що забезпечуватиме процес підтримки прийняття рішень у цій сфері на муніципальному рівні.

Об'єктом моделювання є житлово-комунальна сфера, що включає галузь житлово-комунального господарства і процеси між учасниками взаємодії (органи місцевого самоврядування, підприємства, населення) з приводу житлового фонду. Модель повинна враховувати найважливіші чинники і процеси досліджуваного об’єкта, бути адекватною, дозволяти відстежувати динаміку зміни будь-якого показника у часі. Прогнозування повинно здійснюватися на період до 10 років з кроком моделювання 1 рік.

Цілями моделювання є:

• оцінка і прогноз стану житлового фонду міста при збереженні поточних умов у галузі;

• аналіз функціонування житлово-комунального господарства — визначення можливих шляхів впливу на ситуацію (підбір потенційних регуляторів);

• порівняння різних варіантів розвитку житлового фонду міста, зумовлених альтернативними управлінськими рішеннями (вибір між декількома регуляторами);

• планування бюджетних витрат в частині житлового фонду з метою підвищення забезпеченості населення житлом.

• При аналізі досліджуваного об’єкта були виділені наступні чинники і процеси, які необхідно врахувати при моделюванні:

• формування прибуткової і видаткової частини бюджету. Витрати місцевого бюджету на житловий фонд (витрати на утримання, капремонт і будівництво);

• еволюція житлового фонду (будівництво нових об'єктів, знос об'єктів);

• виділення категорії елітного житла в загальному об'ємі житлового фонду міста;

• продаж житлового фонду у власність громадян і підприємств шляхом

• населення (міграція, народжуваність і смертність населення);

• активність будівельних і обслуговуючих підприємств;

• інвестиційні процеси при будівництві житлового фонду;

• динаміка грошових доходів населення. Населення повинно розглядатися як сукупність сімей;

• доступність придбання житла для сім'ї;

• умови проживання;

• дотації з бюджетів всіх рівнів підприємствам ЖКХ на покриття збитків;

• рівень неплатежів населення;

• обмеженість вільної для забудови землі;

• диференціація житлового фонду за формою власності.

Імітаційна модель, що розробляється, повинна допомагати вирішувати наступні задачі:

• оцінка стану житлового фонду з деталізацією по ступені зносу;

• оцінка стану житлового фонду з деталізацією по категорії: елітне житло, просте житло;

• оцінка стану житлового фонду з деталізацією за формою власності;

• прогнозування забезпеченості населення житлом з урахуванням доступності придбання житла і умов проживання;

• оцінка доступності придбання житла;

• планування витратної частини місцевого бюджету на житловий фонд;

Відповідно до поставлених цілей і задач у розроблюваній моделі виділяються наступні підсистеми:

• Бюджет;

• Підприємства;

• Житловий фонд та інфраструктура;

• Населення.

До підсистеми «Підприємства» відносяться комерційні юридичні особи, приватні підприємці, муніципальні і державні підприємства і організації. При моделюванні будуть детальніше розглянуті будівельні підприємства, що мають безпосереднє відношення до зведення нового житлового фонду, а також інвестиційні процеси у будівництві.

До підсистеми «Житловий фонд» відносяться всі будівлі, придатні для постійного проживання громадян. При моделюванні ця підсистема деталізована на декілька підсистем для обліку чинників старіння житлового фонду і переходу муніципального житлового фонду в приватну власність громадян і підприємств шляхом його продажу і приватизації. Підсистема житловий фонд також включає інфраструктуру, а саме комунальне господарство. Це необхідно, оскільки від цього напряму залежить якість житлових умов для населення.

Характеристики

Список файлов ВКР