Основы имитационного моделирования

Имитационное
моделирование
(ИМ)–
распространённая
разновидность
аналогов
моделирования, реализуемого с помощью
набора
математических
инструментальных
средств,
специальных
имитирующих
программных
средств
и
технологий
программирования, позволяющих посредствам
процессов аналогов провести целенаправленное
исследование структуры и функций реального
сложного процесса в памяти компьютера в
режиме «имитации», выполнить оптимизацию
некоторых его параметров.

3.

Имитационной моделью (ИМ) называется
специальный программный комплекс,
позволяющий
имитировать
деятельность
какого-либо сложного объекта.
Он выполняет на компьютере параллельно
взаимодействующие процессы, которые
являются по своим временным параметрам (с
точностью по масштабам времени и
пространства)
аналогами
исследуемых
процессов.

4.

МЕСТО ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В
МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
Имитационное моделирование (ИМ) – метод
конструирования модели реальной системы и
постановки экспериментов на этой модели с
целью исследовать её поведение либо оценить
различные
стратегии,
обеспечивающие
функционирование данной системы.

5.

ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Принцип
информационной достаточности. При
полном отсутствии информации об исследуемой
системе построение ее модели невозможно, а при
наличии полной информации ― нецелесообразно.
Принцип целесообразности. Модель создается для
достижения некоторых целей, определяемых на
начальном
этапе
формулировки
проблемы
моделирования.
Принцип
осуществимости.
Модель
должна
обеспечивать достижение поставленной цели
исследования
с
вероятностью,
существенно
отличающейся от нуля, и за конечное время.

6.

ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Принцип
множественности моделей. Модель
должна в первую очередь отражать те свойства
реальной системы (явления), которые влияют на
выбранный показатель эффективности.
Принцип
агрегирования. Сложную систему в
большинстве случаев можно представить состоящей
из
агрегатов
(подсистем),
для
адекватного
формального описания которых оказываются
пригодными некоторые стандартные математические
схемы.
Принцип
параметризации. В ряде случаев
моделируемая система имеет в своем составе
некоторые относительно изолированные подсистемы,
характеризующиеся определенным параметром, в
том числе векторным.

7.

АЛГОРИТМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
При
использовании
имитационного
моделирования необходимо соотносить между
собой
три
представления
времени: реальное, модельное (системное)
и машинное.

8.

Под реальным подразумевают время, в котором
исследуемая система работает в действительности.
Здесь могут быть миллисекунды, минуты, часы,
смены, месяцы, годы и т.д.
В масштабе модельного времени организуется
работа самой имитационной модели. Это условные
единицы времени, выраженные как целыми, так и
действительными числами.
Машинное время отражает реальные затраты
времени ЭВМ на проведение моделирования. В
связи с ростом вычислительной мощности ЭВМ,
значимо только при использовании достаточно
сложных моделей.

9.

Понятие модельного времени служит для
решения следующих задач:
отображения перехода моделируемой системы
из одного состояния в другое;
синхронизации работы компонент модели;
изменения
масштаба
времени
функционирования исследуемой системы;
управления ходом модельного времени;
моделирования квазипараллельной обработки
событий в модели.

10.

Под квазипараллельной понимают последовательную
обработку событий, которые в исследуемой системе
происходят одновременно.
Модельное время может быть реализовано двумя
методами – с постоянным шагом и по особым состояниям.
Если используется принцип постоянного шага, отсчет
модельного времени ведется через фиксированные
интервалы, на которые разбит весь моделируемый период
времени. События в модели считаются наступившими в
момент окончания такого интервала.
При моделировании по особым состояниям модельное
время изменяется от события к событию. События
обрабатываются
в
порядке
их
наступления,
а
одновременно наступившими считаются только те, которые
являются одновременными в действительности.

11.

ЭТАПЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
1. Структурный анализ процессов.
2. Формализованное описание модели.
3. Построение модели.
4. Проведение экстремального эксперимента
для оптимизации определенных параметров
реального процесса.

12.

Возможен другой подход к определению основных
этапов моделирования:
1. Разработка имитационной модели;
2. Разработка методики
моделирования (планирование имитационного
эксперимента);
3. Программная реализация модели (выбор средств
― универсальных языков программирования либо
специализированных языков моделирования);
4. Выполнение имитационного моделирования,
анализ и обобщение результатов, принятие
решений.

13.

Разработка имитационной модели является наиболее
ответственным этапом, от тщательности проработки
которого зависит весь дальнейший успех имитационного
моделирования. Последовательность работ на этом этапе
следующая:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Определение задачи и ее анализ.
Определение требований к информации.
Сбор необходимой информации.
Выдвижение гипотез и принятие допущений.
Определение основного содержания модели.
Определение параметров, переменных и критериев
эффективности модели.
Описание концептуальной модели и проверка ее
достоверности.
Построение логической структурной схемы (блок-схемы).

14.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

English Русский Правила