Особенности языков имитационного моделирования и имитационное программирование
Язык имитационного моделирования – это специализированный язык программирования для разработки моделей и проведения имитационных экспериментов на ЭВМ. В настоящее время языки имитационного моделирования, как правило, встраиваются в программные среды, предназначенные для разработки и прогона имитационных моделей.
Программные инструменты имитационного моделирования бизнес-процессов можно разбить на три категории.
1. Инструментарий имитационного моделирования, основанного на потоковых диаграммах. Инструментарий построения потоковых диаграмм помогает описывать выполняемые функции и определять их последовательность. Модели, основанные на потоковых диаграммах, не зависят от методологии и наиболее просты в изучении, следствием легкости использования является ограниченность возможностей моделирования и анализа.
2. Инструментарий динамического моделирования. На следующем уровне располагаются программные продукты аналогового моделирования, которые позволяют отображать динамику системы. Модели, созданные подобными продуктами, состоят из таких специфических для выбранной методологии логических структур, как уровни, стеки, потоки, преобразователи и соединители.
3. Инструментарий дискретно-событийного имитационного моделирования. Наиболее разви-тым и мощным инструментарием имитационного моделирования бизнес-процессов являются программные продукты дискретно-событийного моделирования. Эти инструменты поддерживают моделирование потока объектов (продуктов) и предоставляют возможности анимации, что позволяет пользователю производить наблюдение за движением в системе потоковых объектов. Некоторые из подобных технологий обеспечивают даже возможности объектно-ориентированного моделирования, упрощающего разработку больших моделей бизнес-процессов.
Рассмотрим кратко два продукта.
Arena, программное обеспечение для имитационного моделирования, позволяет создавать подвижные компьютерные модели, используя которые можно адекватно представить очень многие реальные системы. Самая первая версия этой системы увидела свет в 1993 г. Arena снабжена удобным объектно-ориентированным интерфейсом и обладает хорошими возможностями по адаптации ко всевозможным предметным областям.
Основа технологий Arena – язык моделирования SIMAN и система Cinema Animation. SIMAN, впервые реализованный в 1982 г., – гибкий и выразительный язык моделирования. Он постоянно совершенствуется путем добавления в него новых возможностей. Для отображения результатов моделирования используется анимационная система Cinema animation, известная на рынке с 1984 г. Процесс моделирования организован следующим образом. Сначала пользователь шаг за шагом строит в визуальном редакторе системы Arena модель. Затем система генерирует по ней соответствующий код на SIMAN, после чего автоматически запускается Cinema animation.
SIMAN позволяет рассматривать процессы в различных масштабах времени, выделить переменные, наиболее важные для успешного функционирования моделируемой системы, и проанализировать имеющиеся между ними связи. SIMAN позволяет выявлять “узкие места”
в материальных, информационных и других потоках.
В поставку Arena входят готовые шаблоны решений (Application Solution Templates). Каждый такой шаблон представляет собой набор специализированных модулей, превращающих Arena в проблемно-ориентированную среду моделирования. Создавая такие шаблоны или изменяя существующие, можно полностью приспособить Arena для решения конкретных задач и перейти от абстрактных понятий методологии моделирования к принятым в рассматриваемой предметной области терминам.
На этапах хранения информации в банке данных и ее визуализации к имитационной модели предъявляются специфические требования, например, должны быть обеспечены возможности:
– навигации по банку данных в необходимом пользователю временном интервале с визуальным разрывом связей между объектами, актуализированными вне пределов рассматриваемого интервала (при этом в самом банке данных все связи должны сохраняться), что позволяет просматривать архивные данные с требуемой глубиной выборки;
– графического отображения динамики развития процессов и объектов имитационной модели через дискретные промежутки времени или по мере регистрации изменений;
– автоматического упорядочения в банке данных ссылочных объектов по датам их актуали-зации;
– администрирования банка данных с целью выявления цепочек разорванных связей (например, появившихся в результате изменения данных), проверки и при необходимости удаления объектов, не имеющих ссылок ни на один объект имитационной модели.
Ithink – компактный, объектно-ориентированный аналитический пакет прикладных программ, предназначенный для имитационного моделирования фондовых потоков.
Фондовые потоки – базовое понятие современного управления бизнесом, отражающее перемещение ресурсов различного характера как во времени, так и в пространстве. Фондовые потоки сочетают концептуальную универсальность финансового термина “фонд” с принци-пиально динамическим понятием “поток”. С взаимодействующими фондовыми потоками ассоциируют ресурсы, которые создаются бизнесом в виде денежных средств, дебиторской задолженности, людских ресурсов, запасов и оборудования. С фондовыми потоками ассоциируют также и потребляемые бизнесом ресурсы в виде займов, торговых кредитов, облигаций или акционерного капитала. Фактически все управленческие решения так или иначе, порождают перемещения ресурсов, пополняя или исчерпывая соответствующие фонды.
Ithink используется в банках, промышленных и торговых предприятиях, государственных учреждениях и страховых компаниях. Несомненный интерес представляет практика применения Ithink в задачах управления ликвидностью и кредитными портфелями коммерческих банков. Заслуживают внимания успешные попытки средствами Ithink анализировать и прогнозировать тенденции движения финансовых рынков и рынков ценных бумаг.
Ithink отображает взаимодействующие фондовые потоки на экране монитора в виде плоских идеограмм, поведение которых можно исследовать с помощью приемов компьютерной мультипликации, задавая частоту “кадров” (шаг имитации) на модельном временном интервале. Чем выше частота кадров, тем большие подробности поведения можно “рассмотреть” на таком компьютерном сеансе; чем ниже частота, тем быстрее можно завершить сеанс, тем более общие тенденции можно попытаться “увидеть”.
Ithink предлагает пользователям “дружественный” проблемно-ориентированный интерфейс, представляемый на экране монитора наборами управляемых мышью плоских идеограмм, графиков, таблиц, меню и диалоговых панелей. Фрагмент модели, исследующей динамику выполнения долговых обязательств, показан на рисунке 12.
Ithink как инструмент и практическая методология проектирования подобных моделей позволяет:
– изучать и осваивать современные подходы и методы компьютерной поддержки ведения бизнеса;
– разрабатывать имитационные модели поведения бизнес-процессов и инфраструктур управления финансовой деятельностью;
– отображать и прояснять проблемные ситуации, выявлять и оценивать скрытые факторы и причины их возникновения;
– проводить “сценарные” расчеты и на их основе анализировать разнообразные экзотические варианты модельных предположений, концентрируемые в ответах на вопросы типа «а что, если...?»;
– исследовать перспективные финансовые стратегии с целью выработки их итогового рейтинга;
– формировать графики платежей, доходов и расходов по различным вариантам органи-зационных решений;
– планировать денежные потоки, при необходимости оперативно реагировать на быстро меняющиеся условия в кризисных ситуациях финансовой неустойчивости и риска.
Рисунок 12. Экран Ithink. Фрагмент модели долговых обязательств