Типовые задачи, решаемые средствами компьютерного моделирования

 

- моделирование процессов логистики для определения временных и стоимостных параметров;

- управление процессом реализации инвестиционного проекта на различных этапах его жизненного цикла с учётом возможных рисков и тактики выделения денежных средств;

- анализ процессов в работе сети кредитных организаций с учётом процессов взаимозачётов в условиях Российской Банковской Системы;

- прогнозирование финансовых результатов деятельности предприятия на конкретный период времени с учётом анализа динамики сальдо на счетах;

- бизнес-реинженеринг несостоятельного предприятия (изменяя его структуры ресурсов, прогноз финансовых результатов, выбор того или иного варианта реконструкции);

- анализ адаптивных, свойств живучести компьютерной региональной банковской информационной системы;

- оценка параметров надёжности и задержек в централизованной экономической информационной системе с возможностью коллективного доступа;

- анализ эксплуатационных параметров распределённой, многоуровневой, ведомственной информационной управляющей системы с учётом неоднородной структуры, пропускной способности каналов связи и не совершенства физической организации распределённой базы данных в региональных центрах;

- моделирование действий курьерской группы в регионе пострадавшем в результате природной катастрофы или промышленной аварии;

- анализ сетевой модели для проектов замены и наладки производственного оборудования с учётом возникновения неисправностей;

- анализ работы автотранспортного предприятия, занимающимся коммерческим перевозом грузов, с учётом спецификации товарных и денежных потоков в регионе;

- расчёт параметров надёжности и издержек обработки информации в банковской информационной системе.

 

 

1.3 Системы имитационного моделирования

 

1 период 1970-1980 гг. – впервые методы имитации для анализа экономических процессов применил Т. Нейлор. Однако применение имитационных методов для анализа носило эпизодический характер из-за сложности формализации экономических процессов, так как в математическом обеспечении ЭВМ отсутствовали формализованные языковые методы поддержки элементарных процессов и их функций, и отсутствовали формализуемые методы структурного системного анализа необходимые для иерархического разложения реального моделируемого процесса на элементарные составляющие.

Алгоритмические методы моделирования были достаточно трудоёмкими и при моделировании простых составляющих экономических процессов уступали математическим методам и решениям в аналитической форме.

Таким образом, ИМод применялось только в научной деятельности.

Однако для этого периода характерно появление первых технологичных средств ИМод, которые обладали свойствами инструментальных средств контролируемых процессов.

Одна из первых систем GPSS позволяла создавать модели контролируемых процессов и объектов в основном технического и технологического назначения.

 

2 период 1980-1990 гг. – характеризуется широким спектром появления новых систем ИМод (более 20 систем). Наиболее распространённые из них : GASP-4, SIMULA-67,GPSS-5, SLAM-2.

GASP-4 предоставила пользователю структурированный язык программирования, похожий на Фортран. Набор методов событийного моделирования дискретных подсистем модели и моделирования непрерывных систем с помощью уравнений переменных состояния, а так же датчики псевдослучайных чисел.

SIMULA-67 аналогичен, однако структурированный язык был похож на ALGOL-60.

Эффективность ИМод с помощью GASP and SIMULA в большей степени зависла от искусства программиста, в этих системах отсутствовали средства имитации пространственных динамических моделируемого процесса.

GPSS-5 – это законченная высокоуровневая информационная технология создания ИМ, имеющая средства формализованного описания параллельных дискретных процессов в виде графических изображений или с помощью операторов встроенного языка, при этом координация процессов осуществляется в едином модельном времени. Имелись средства управления моделью, динамическая отладка и автоматизация обработки результатов. Однако имелись три основных недостатка:

- разработчик не мог включать непрерывные динамические компоненты в модель, даже при условии подключения своих подпрограмм

- отсутствие средств имитации пространственных процессов

- GPSS является интерпретирующей системой

SLAM-2 является наиболее развитой перечисленных систем однако сложнее в освоении чем GPSS и отсутствуют средства имитации пространственных процессов.

3 период 1990-2000 гг. связан с появлением различных новых пакетов ИМод.

Process Charter 1.0.2. позволяет строить блок схемы моделей, ориентирован на дискретное моделирование, имеет интеллектуальный, удобный и простой механизм построения моделей, низкую стоимость, приспособлен для решения задач распределения ресурсов, однако имеет слабую поддержку моделирования непрерывных компонентов, ограниченный набор средств для анализа чувствительности и построения диаграмм.

Powersim 2.01 прекрасное средство для построения непрерывных моделей, имеет множество встроенных функций для построения модели, коллективные средства, средство обработки массивов данных, однако имеет сложную систему обозначений и ограниченную поддержку дискретного моделирования.

I think 3.0.61 обеспечивает создание непрерывных и дискретных моделей, имеет встроенные блоки для обеспечения создания различных видов моделей, поддержка авторского моделирования для слабо подготовленных пользователей, имеет обучающую программу, развиты средства для анализа чувствительности, поддержка множества форматов вводимых данных. Недостатки: сложная система обозначений, ограниченное количество поддерживаемых функций.

Extend + BPR 3.1 поддерживается дискретное непрерывное моделирование, имеет интуитивно понятную среду построения моделей, множество встроенных блоков и функций, поддержка сторонними компаниями, имеет средства создания дополнительных функций на встроенном языке, однако в полной мере работает с компьютерами Macintosh, имеет высокую стоимость.

ReThink аналогичен «Extend + BPR 3.1», отличается лучшим графическим транслятором.

Pilgrim обладает широким спектром возможностей имитации временной, пространственной и финансовой динамики моделируемых объектов. Позволяет создавать непрерывно-дискретные модели. Разрабатываемые модели имеют свойство коллективного управления процессом моделирования. В текст модели можно вставлять любые блоки на языке С++. Большое быстродействие, сравнительно не высокая стоимость.

В России так же разработаны системы ИМод : РДО (ресурсы действия операции) МГТУ имени Баумана, мощное средство для создания продукционной модели. Обладает разными средствами компьютерной графики, используется для моделирования технологических и производственных процессов.

1.4 Организация имитационного моделирования

 

1.4.1 Структурный анализ процесса (определение структуры)

 

Осуществляется формализация структуры сложного процесса путём декомпозиции (разложение на подпроцессы) которые выполняют определённые функции и имеют взаимно функциональные связи согласно легенде разработанной рабочей экспертной группой. Каждый из этих подпроцессов может разлагаться в свою очередь на внутренние подпроцессы образуя иерархию имеющую многослойную структуру, результатом является формализованное изображение ИМ в графическом виде.

Особенно структурный анализ эффективен для моделирования экономических процессов, где многие составляющие подпроцессы не имеют под собой физической основы, протекают виртуально поскольку оперируют информацией, деньгами и логикой их обработки.

 

1.4.2 Формализованное описание модели

 

Графическое изображение ИМ, функций, каждого подпроцесса, условий взаимодействия всех подпроцессов и особенности поведения моделируемого процесса (временная, пространственная и финансовая динамика) должны быть описаны на специальном языке для последующей трансляции. Существуют следующие способы:

- описание вручную на языке типа GPSS, Pilgrim, или Visual Basic;

- автоматизированное описание с помощью компьютерного графического конструктора во время проведения структурного анализа, т. е. С незначительными затратами на программирование.

 

1.4.3 Построение модели

 

Это трансляция и редактирование связей (сборка модели), верификация (калибровка) параметров:

- в режиме интерпретации (GPSS, SLAM-2, ReThink,)

- в режиме компиляции (Pilgrim)

Режим интерпретации проще в реализации. Специальная программа – интерпретатор на основании формализованного описания модели запускает все имитационные подпрограммы. Неудобство – невозможность передачи модели без системы моделирования.

Использование режима компиляции приводит к получению модели в виде независимого программного продукта.

Верификация параметров модели выполняется в соответствии с легендой, на основании которой построена модель, с помощью специальных тестовых примеров.

1.4.4 Проведение эксперимента

 

Для оптимизации определённых параметров реального процесса производится сначала планирование эксперимента и прогонов, затем сам машинный эксперимент, анализ результатов, интерпретация, реализация и документирование.