Метод имитационного моделирования. Сущность. Проблемы. Возможности

1. Метод имитационного моделирования

Сущность. Проблемы.
Возможности.

2.

Метод имитационного моделирования это экспериментальный метод исследования
реальной системы по ее имитационной
модели,
сочетает
особенности
экспериментального
подхода
и
специфические условия использования ВТ.
В процессе имитационного моделирования
исследователь имеет дело с четырьмя
основными элементами :
Реальная система,
Логико-математическая модель
моделируемого объекта,
Имитационная (машинная) модель,
ЭВМ (имитация – направленный
вычислительный эксперимент).

3.

Основные элементы
Воздействия
Реальная
система
Логикоматематичес
кая модель
ЭВМ
(направленны
й
вычислительн
ый
эксперимент)
Эксперимент
Создание
модели
Имитационн
ая модель
Моделирующий
алгоритм

4.

Реальная
система
–
это
совокупность
взаимодействующих элементов, функционирующих во
времени.
Составной характер сложной системы диктует
представление ее модели в виде тройки:
<A,S,T>, где
А – множество элементов (в их число включается и
внешняя среда),
S – множество допустимых связей между элементами
(структура модели),
Т – множество рассматриваемых моментов времени.

5.

Особенность имитационного моделирования
Имитационное моделирование позволяет воспроизводить
моделируемые объекты с
A. сохранением их логической структуры,
B. сохранением
поведенческих
свойств
(т.е.
последовательности чередования во времени)динамика взаимодействий.
В описании модели выделяют 2 составляющие :
1. составляющую можно назвать описанием структуры
модели ( статическое описание системы), Необходим
структурный анализ моделируемых процессов.!
2. описание
динамики
элементов
(динамическое
описание
системы).
Необходимо
построение
функциональной модели.!

6.

Имитационное
моделирование
–
это
динамическое отражение изменений состояния
системы с течением времени
Имитационный
характер
предполагает наличие логикоматематических
моделей,
изучаемый процесс (систему).
исследования
или логикоописываемых

7.

Чтобы быть машинно-реализуемой, на основе логикоматематической модели СС строится моделирующий
алгоритм (описывает структуру и логику взаимодействия
элементов в системе).
Для описания динамики этого взаимодействия в любой
системе моделирования (в управляющей программе)
реализован механизм задания модельного времени.
Чтобы обеспечить имитацию параллельных событий
реальной системы вводят некоторую глобальную переменную
(синхронизация событий в системе) t0, которую называют
модельным (системным) временем.
Существуют 2 основных способа изменения t0:
пошаговый (фиксированные интервалы изменения
модельного времени),
пособытийный (переменные интервалы изменения
модельного времени (шаг – до следующего события).

8.

Классификация моделей
Выделяют 3 основных вида моделей
Непрерывные,
Дискретные,
Непрерывно-дискретные.

9.

Непрерывные модели
В
непрерывных
имитационных
моделях
переменные изменяются непрерывно, состояние
моделируемой системы меняется как непрерывная
функция времени, и , как правило, это изменение
описывается
системами
дифференциальных
уравнений.
Соответственно
продвижение
модельного времени зависит от численных
методов решения диф.уравнений.

10.

Дискретные модели
В дискретных имитационных моделях
переменные изменяются дискретно в
определенные моменты имитационного времени
(наступления событий). Динамика дискретных
моделей представляет собой процесс перехода от
момента наступления очередного события к
моменту наступления следующего события.

11.

Непрерывно-дискретные
Поскольку в реальных системах непрерывные и
дискретные
процессы
часто
невозможно
разделить,
были
разработаны
непрерывнодискретные модели , в которых совмещаются
продвижения времени, характерные для этих двух
процессов (сама же переменная времени м.б. и
дискретной и непрерывной).

12.

Имитационная модель
Имитационное
моделирование
как
экспериментальный метод исследования реальной
системы по ее имитационной модели.
Имитационная модель – это модель прогонного
типа, у которых есть вход-выход
Х
Y
(т.е. если подать на вход определенные значения
параметров (переменных, структурных взаимосвязей)
можно получить результат, который действителен
только при этих значениях).

13.

Проблемы стратегического и тактического
планирования экспериментов
Проблема организации эксперимента состоит в выборе
метода сбора информации, который дает требуемый (для
достижения поставленной цели исследования) ее объем при
наименьших затратах
Стратегическое планирование – разработка эффективного
плана эксперимента, в результате которого либо выясняется
взаимосвязь между управляемыми переменнными, либо
находится комбинация значений управляемых переменных,
минимизирующая или максимизирующая отклик
имитационной модели.
Тактического планирование связано с определением
способов проведения имитационных прогонов, намеченных
планом эксперимента. ( задачи : определение длительности
прогона, точность моделирования и др.).

14.

Проблемы стратегического и тактического
планирования экспериментов
Имитационный эксперимент, содержание которого
определяется предварительно проведенным
аналитическим исследованием (т.е. являющимся
составной частью вычислительного эксперимента)
и результаты которого достоверны и математически
обоснованы, назовем направленным
вычислительным экспериментом.

15.

Возможности метода имитационного
моделирования, обусловившие его применение.
Метод
имитационного
моделирования
эффективен в задачах
Исследования структур СС
Анализа динамики функционирования
особенно
Имитационное моделирование используется
в
задачах исследования систем со сложной структурой

16. Возможности метода имитационного моделирования, обусловившие его применение.

Позволяет
решать
задачи
исключительной
сложности,
обеспечивает имитацию любых сложных и многообразных
процессов
Обеспечивает различный (и очень высокий) уровень детализации
Позволяет исследовать динамику моделей
Применяется в системах принятия решений
Возможность
проводить
исследование
в
условиях
неопределенности
Является удобным аппаратом исследования стохастических
систем

17. Общая характеристика имитационного моделирования

Методы, наиболее часто используемые
при анализе деятельности фирм
Частота
%
Имитационное моделирование
60
29
Линейное программирование
43
21
Сетевые методы планирования и управления
28
14
Теория управления запасами
24
12
Нелинейное программирование
16
8
Динамическое программирование
8
4
Целочисленное программирование
7
3
Прочие
12
9
МЕТОДЫ