Имитационное моделирование Девятков Тимур Владимирович, к.т.н Зав. Лабораториейимитационного моделированияАкадемии наук Республики Татарстан.
Имитационноемоделирование
ДевятковТимурВладимирович,к.т.нЗав.ЛабораториейимитационногомоделированияАкадемиинаукРеспубликиТатарстан.
Чтотакоемоделирование?
Иногдачеловекуприходитсярешатьзадачиотносительнодостаточнобольшихобъектов.Втакомслучаеонприбегаеткмоделированию.Например, глобускакмодельпланетыЗемля,упрощаетобъяснениенекоторыхгеографическихявлений,делаетихболеенагляднымиидоступнымидлявосприятия.Примеровмоделей,которыеиспользуетчеловеквсвоейжизни,немало.
Моделирование– этометодизученияобъектовприпомощисозданияиисследованияихмоделей.Такимобразом,базойдляпроцессамоделированияявляетсяименномодель,своегородауменьшеннаякопияизучаемогообъекта.Ноневсегдаречьидеттолькообуменьшениимасштаба.
Пользамоделирования
• Оноупрощаетизучениеобъекта.• Онопозволяетсосредоточитьсянаосновном(присозданиимоделимыможем
схематичноизобразитьобъект,выделивтолькоглавные,изучаемыемоменты).• Оноспособствуетнаучениюиизучению.• Результат,полученныйвходеизучениямодели,можетбытьперенесеннареально
существующийобъект(ноприсоблюдениивсехусловийсозданияэтоймодели).
Примерымоделирования
Примерымоделирования
Примерымоделирования
Примерымоделирования
Примерымоделирования
Примерымоделирования
Видымоделирования
Всилумногозначностипонятия«модель»внаукеитехникенесуществуетединойклассификациивидовмоделирования:классификациюможнопроводитьпохарактерумоделей,похарактерумоделируемыхобъектов,посферамприложениямоделирования(втехнике,физическихнауках,кибернетикеи т. д.).
• Информационноемоделирование• Компьютерноемоделирование• Математическоемоделирование• Математическоемоделирование
социально-историческихпроцессов• Математико-картографическое
моделирование• Молекулярноемоделирование• Цифровоемоделирование• Логическоемоделирование• Педагогическоемоделирование• Психологическоемоделирование• Статистическоемоделирование• Структурноемоделирование• Физическоемоделирование• Экономико-математическое
моделирование• Имитационноемоделирование• Эволюционноемоделирование• Графическоеигеометрическое
моделирование• Натурноемоделирование• Метамоделирование
Процессмоделирования
Процессмоделированиявключаеттриэлемента:• субъект(исследователь),• объектисследования,• модель,определяющую(отражающую)отношенияпознающегосубъектаи
познаваемогообъекта.
• Первыйэтаппостроениямоделипредполагаетсборнекоторыхзнанийобобъекте-оригинале.
• Навторомэтапемодельвыступаеткаксамостоятельныйобъектисследования.• Натретьемэтапеосуществляетсяпереносзнанийсмоделинаоригинал.• Четвёртыйэтап— практическаяпроверкаполучаемыхспомощьюмоделейзнаний.• Моделирование — циклическийпроцесс.
Имитационноемоделирование(ситуационноемоделирование)—метод,позволяющийстроитьмодели,описывающиепроцессытак,каконипроходилибывдействительности.Такуюмодельможно«проиграть» вовременикакдляодногоиспытания,такизаданногоихмножества.
Имитационноемоделирование— этометодисследования,прикоторомизучаемаясистемазаменяетсямоделью,сдостаточнойточностьюописывающейреальнуюсистему,скоторойпроводятсяэкспериментысцельюполученияинформацииобэтойсистеме.Экспериментированиесмодельюназываютимитацией(имитация—этопостижениесутиявления,неприбегаякэкспериментамнареальномобъекте).
Кимитационномумоделированиюприбегают,когда:• дорогоилиневозможноэкспериментироватьнареальномобъекте;• невозможнопостроитьаналитическуюмодель:всистемеестьвремя,причинные
связи,последствие,нелинейности,стохастические(случайные)переменные;• необходимосымитироватьповедениесистемывовремени.Цельимитационногомоделированиясостоитввоспроизведенииповеденияисследуемойсистемынаосноверезультатованализанаиболеесущественныхвзаимосвязеймеждуеёэлементамиилидругимисловами — разработкесимулятора(simulation) исследуемойпредметнойобластидляпроведенияразличныхэкспериментов.
Практическоеиспользованиеимитационныхисследований
Системы сервиса и обслуживания
Операционное моделирование
Логистика поставок
Информационные системы и системы связи
Промышленные предприятия
Транспортные системы
Инфраструктурные проекты
Видыимитационногомоделирования
Триподходаимитационногомоделирования
Видыимитационногомоделирования
Подходыимитационногомоделированиянашкалеабстракции
Видыимитационногомоделирования
Агентное моделирование — относительноновое(1990-е-2000-егг.)направлениевимитационноммоделировании,котороеиспользуетсядляисследованиядецентрализованныхсистем,динамикафункционированиякоторыхопределяетсянеглобальнымиправиламиизаконами(каквдругихпарадигмахмоделирования),анаоборот,когдаэтиглобальныеправилаизаконыявляютсярезультатоминдивидуальнойактивностичленовгруппы.Цельагентных моделей — получитьпредставлениеобэтихглобальныхправилах,общемповедениисистемы,исходяизпредположенийобиндивидуальном,частномповеденииеёотдельныхактивныхобъектовивзаимодействииэтихобъектоввсистеме.Агент— некаясущность,обладающаяактивностью,автономнымповедением,можетприниматьрешениявсоответствииснекоторымнаборомправил,взаимодействоватьсокружением,атакжесамостоятельноизменяться.
Видыимитационногомоделирования
Дискретно-событийноемоделирование— подходкмоделированию,предлагающийабстрагироватьсяотнепрерывнойприродысобытийирассматриватьтолькоосновныесобытиямоделируемойсистемы,такие,как:«ожидание»,«обработказаказа»,«движениесгрузом»,«разгрузка»идругие.Дискретно-событийноемоделированиенаиболееразвитоиимеетогромнуюсферуприложений — отлогистикиисистеммассовогообслуживаниядотранспортныхипроизводственныхсистем.Этотвидмоделированиянаиболееподходитдлямоделированияпроизводственныхпроцессов.ОснованДжеффриГордономв1960-хгодах.
Видыимитационногомоделирования
Системнаядинамика—парадигмамоделирования,гдедляисследуемойсистемыстроятсяграфическиедиаграммыпричинныхсвязейиглобальныхвлиянийоднихпараметровнадругиевовремени,азатемсозданнаянаосновеэтихдиаграмммодельимитируетсянакомпьютере.Посути,такойвидмоделированияболеевсехдругихпарадигмпомогаетпонятьсутьпроисходящеговыявленияпричинно-следственныхсвязеймеждуобъектамииявлениями.Спомощьюсистемнойдинамикистроятмоделибизнес-процессов,развитиягорода,моделипроизводства,динамикипопуляции,экологиииразвитияэпидемии.МетодоснованДжеемФоррестером в1950годах.
АнализсистемИМ,эксплуатируемыхвмире
№ Наименование Разработчик1 ExtendSim
Текущая версия 8.0.1ImagineThat,Inc.6830ViaDelOro,Suite.230SanJose, CA95119USAwww.imaginethatinc.com
2 AutomodТекущая версия – 12.0
AppliedMaterials5245YeagerRoadSaltLakeCityUT84116-2877USAwww.appliedmaterials.com/services-software/library/applied-automod
3 ProModel Текущая версия –6.1
ProModel Corporation 2835CarpenterRoadAnnArbor,Michigan48108www.promodel.com
4 ArenaТекущая версия - 13.5
ROCKWELLAUTOMATION(Pittsburghlocation)2100CorporateDrive,Suite550Wexford, PA15090 www.arenasimulation.com
5 GPSS/H, ProofAnimation2D,3D
Wolverine SoftwareCorporation3131MountVernonAvenueAlexandria,VAwww.wolverinesoftware.com
6 SLX 2.07 GPSS World
Текущая версия – 5.2.2MinutemanSoftwareCor/P.OBox131HollySpringsNC 27540-0131USAwww.minutemansoftware.com
8 SIMSCRIPTIII CACIProductsCompany1455 FrazeeRoadSuite700SanDiego,CA92108www.caciasl.com9 SIMPROCESS
10 СИМУЛА-67 Simula ResearchLaboratory'sP.O.Box 134,1325Lysaker,Norwayhttp://simula.no
11 Платформа ARIS IDSScheerAG,SoftwareAG www.softwareag.com/ru
12 SIMIO Simio LLC504BeaverStreetSewickley,PA15143www.simio.com
13 SIMUL8,SIMUL8-Planner
Visual8Corporation 55APortStreetEastMississauga,ON,L5G4P3www.visual8.com/simul8.html
Основныезарубежныеязыкиимитационногомоделирования
№ Наименование Данные о разработчике1 Имитационные программные комплексы для
организации ситуационных центровДепартамент систем ИМ IBS, г. Москва
2 Профессиональный инструмент моделирования Компания AnyLogic, г. Санкт-Петербург 3 Комплексы имитационных моделей для
тренажеровГруппа компаний Транзас, г. Санкт-Петербург,
4 Имитационно-аналитические модели сил и средств вооруженной борьбы
ВНИИНС г. Москва
5 Система распределенного ИММера КТИ ВТ СО РАН, Новосибирск 6 Системы автоматизации имитационных
исследований расширяющих возможности GPSSWorld
Элина-Компьютер,Казань
7 Общецелевые системы ИМ Object GPSS и FutureGPSS
г. Северодонецк, Украина, (автор -Королев А.Г.)
8 Операционное моделирование и комплексымоделей управления воздушным пространством
ГосНИИ АС,Москва
9 Моделирующая системаActor Pilgrim МФПА, Москва 10 Среда моделированияRand Model Designer СпбТУ, Санкт-Петербург11 Разработка мультиагентных систем УрФУ, Екатеринбург
Языкиимитационногомоделирования,созданныевРоссииистранахСНГ
Примерыимитационныхмоделей
Примерыимитационныхмоделей
Примерыимитационныхмоделей
Примерыимитационныхмоделей