Имитационное моделирование

1.

Имитационное
моделирование
Дисциплина
«Основы научно-исследовательской работы»
Выполнил:
Кардашбеков Рамиль Наирович
2 курс, группа 2БЭЭ-ВЭЭ(зу3и8)АФ

2.

Содержание
Введение
Понятие имитационного подхода
Применение имитационного моделирования (ИМ)
Виды ИМ
Область применения ИМ
Системы ИМ
Реализация ИМ
Заключение

3.

Введение
Данная презентацияпосвящена изучению метода имитационного моделирования.
Имитационное моделирование — это метод, позволяющий
строить, модели описывающие процессы так, как они проходили бы в
действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного
испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться
случайным характером процессов. По этим данным можно получить достаточно
устойчивую статистику.
В данной работе рассмотрены такие вопросы как: понятие, применение, виды, системы,
реализация и область применения имитационного моделирования. Имитационное
моделирование подразделяется на: агентное моделирование, дискретно-событийное
моделирование, системная динамика.
Применение имитационных моделей дает множество преимуществ по сравнению с
выполнением экспериментов над реальной системой и использованием других методов.
Имитационное моделирование является одним из наиболее широко используемых
методов при решении задач синтеза и анализа сложных процессов и систем.

4.

Имитационное моделирование
Имитационное моделирование - (англ. simulation modeling) — метод исследования, при котором
изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему
(построенная модель описывает процессы так, как они проходили бы в действительности), с которой
проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Такую модель можно
«проиграть» во времени, как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут
определяться случайным характером процессов. По этим данным можно получить устойчивую статистику.

5.

Применение имитационного моделирования
К имитационному моделированию прибегают, когда:
дорого или невозможно экспериментировать на реальном объекте;
невозможно построить аналитическую модель: в системе есть время, причинные
связи, последствие, нелинейности, стохастические (случайные) переменные;
необходимо сымитировать поведение системы во времени.
Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения
исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных
взаимосвязей между её элементами или другими словами —
разработке симулятора (англ. simulation modeling) исследуемой предметной области
для проведения различных экспериментов.

6.

Виды имитационного моделирования
Дискретно-событийное моделирование — подход к моделированию,
предлагающий абстрагироваться от непрерывной природы событий и
рассматривать только основные события моделируемой системы, такие, как:
«ожидание», «обработка заказа», «движение с грузом», «разгрузка» и другие.
Дискретно-событийное моделирование наиболее развито и имеет огромную
сферу приложений — от логистики и систем массового обслуживания до
транспортных и производственных систем. Этот вид моделирования наиболее
подходит для моделирования производственных процессов. Основан Джеффри
Гордоном в 1960-х годах.
Системная динамика — парадигма моделирования, где для исследуемой
системы строятся графические диаграммы причинных связей и глобальных
влияний одних параметров на другие во времени, а затем созданная на основе
этих диаграмм модель имитируется на компьютере. По сути, такой вид
моделирования более всех других парадигм помогает понять суть
происходящего выявления причинно-следственных связей между объектами и
явлениями. С помощью системной динамики строят модели бизнес-процессов,
развития города, модели производства, динамики популяции, экологии и
развития эпидемии. Метод основан Джеем Форрестером в 1950 годах.
Агентное моделирование — относительно новое (1990-е-2000-е гг.)
направление в имитационном моделировании, которое используется для
исследования децентрализованных систем, динамика функционирования
которых определяется не глобальными правилами и законами (как в других
парадигмах моделирования), а наоборот, когда эти глобальные правила и
законы являются результатом индивидуальной активности членов группы.
Цель агентных моделей — получить представление об этих глобальных
правилах, общем поведении системы, исходя из предположений об
индивидуальном, частном поведении её отдельных активных объектов и
взаимодействии этих объектов в системе. Агент — некая сущность,
обладающая активностью, автономным поведением, может принимать
решения в соответствии с некоторым набором правил, взаимодействовать с
окружением, а также самостоятельно изменяться.

7.

Область применения имитационного моделирования
Применение имитационного моделирования целесообразно в следующих случаях:
Если не существует законченной постановки задачи на исследование и идет процесс познания объекта
моделирования;
если характер протекающих в системе процессов не позволяет описать эти
процессы в аналитической форме;
если необходимо наблюдать за поведением системы (или отдельных ее компонентов) в течение
определенного периода, в том числе с изменением скорости протекания процессов;
при изучении новых ситуаций в системе либо при оценке функционирования
ее в новых условиях;
если исследуемая система является элементом более сложной системы, другие элементы которой имеют
реальное воплощение;
когда необходимо исследовать поведение системы при введении в нее новых
компонентов;
при подготовке специалистов и освоении новой техники (в качестве тренажеров).

8.

Системы имитационного моделирования
Бесплатные
Plant Simulation (студенческая
версия)
GPSS
Свободные
Scilab
Maxima
Jmodelica.org
OpenModelica
Scicos
Рассмотрим на примере GPSS

9.

Реализация имитационного моделирования
Для реализации имитационного моделирования разрабатываются алгоритмы
численного решения дифференциальных уравнений. Дифференциальные уравнения и
их системы могут быть решены численными методами. Исходя из этого,
для динамических систем высокого порядка со многими входами и выходами, а также
сложной структурой внутренних связей и большим числом вносимых возмущений
метод имитационного моделирования является практически единственным
инструментом исследования. Причем методом имитационного моделирования
обычно исследуется система в рабочем состоянии, состоящая из объекта
регулирования и управляющего устройства.

10.

Заключение
В рамках данной презентации была рассмотрена тема «Имитационное
моделирование».
Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором
изучаемая система заменяется моделью с достаточной точностью описывающей
реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации
об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация —
это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).
Применение имитационных моделей дает множество преимуществ по
сравнению с выполнением экспериментов над реальной системой и использованием
других методов.
Данной работа посвящена изучению таких вопросов: понятие, применение,
виды, системы реализации, и область применения имитационного моделирования.