имитационное моделирование учебное пособие
Имитационное моделирование учебное пособие
М. С. Эльберг, Н. С. Цыганков
Имитационное моделирование Учебное пособие
Благодаря интенсивному развитию информатики и компьютерных технологий стало намного проще решать сложные задачи, требующие больших временных и финансовых затрат. Упростить их решение возможно с использованием моделирования.
Одним из наиболее распространенных и удобных способов моделирования сложных систем является имитационное компьютерное моделирование объектов и процессов реального мира.
Невозможно сразу моделировать какой-либо процесс, для этого необходимо специальное обучение способам, приемам и технологиям компьютерного имитационного моделирования (ОПК-3).
Специалист, приступая к решению задачи, должен знать основы динамических процессов, подходы и методы решения сложных процессов и систем, в том числе аналитических и имитационных, а также знать конкретные информационные системы моделирования и используемые в них языки программирования. Среди множества сред аналитического моделирования основными являются Maple, MathCAD, MATLAB + Simulink и др. (ОПК-3).
При обучении моделированию сложных систем могут быть использованы различные среды и методологии разработки аналитических и имитационных моделей сложных систем: MvStudium, MATLAB, Arena, GPSS, Extend, iThinkAnalyst, ProcessModel и др. (ОПК-3). Особое место среди сред разработки компьютерных моделей сложных систем принадлежит многоподходной среде моделирования имитационных моделей – AnyLogic. Разные средства спецификации и анализа результатов, имеющиеся в AnyLogic, позволяют строить модели (динамические, дискретно-событийные, агентные), имитирующие практически любой реальный процесс, а также конструировать и многие другие модели, выполнять анализ моделей на компьютере без проведения реальных экспериментов и самостоятельных сложных вычислений (ПК-8, ПК-10). Но для возможности оперировать этой программной средой и получать при моделировании верные результаты пользователь AnyLogic должен овладеть технологией работы в среде, понять ее функциональные особенности, в этих целях мы представляем учебное пособие по разработке компьютерных моделей сложных систем в среде AnyLogic [2].
Моделирование – метод решения задач, при использовании которого исследуемая система заменяется более простым объектом, описывающим реальную систему и называемым моделью.
Моделирование применяется в случаях, когда проведение экспериментов над реальной системой невозможно или нецелесообразно, например из-за высокой стоимости или длительности проведения эксперимента в реальном масштабе времени.
Руководствуясь жизненным опытом и научными знаниями, человек строит модели – от бумажных корабликов до картины мира. Чем они богаче и чем точнее мы можем ими оперировать, тем развитей наше сознание, наша «самая важная модель» соответствует реальности и находит способы ее изменения [1].
Моделирование – самое эффективное средство поддержки принятия решений, а по словам Ричарда Докинза – «один из самых интересных способов предсказывать будущее» [4].
Теоретические предпосылки этого утверждения формировались на протяжении веков. В основу математического моделирования легли математический анализ, теория вероятностей, численные методы, теория подобия. В ХХ в. появилась база практического приложения моделей: математическое программирование; теория массового обслуживания; теория алгоритмов; теория систем; кибернетика (ПК-8).
Другая, «фактологическая», основа моделирования – стремительно растущий потенциал знаний фундаментальных и прикладных наук.
В сочетании с современным технологическим прорывом эти основы создают необычайные возможности построения моделей, ограниченные лишь смелостью исследователя. Перечислим только злободневные глобальные темы, которые проходят непрерывную проверку моделированием: экономика, политика, экология.
Моделирование уверенно помогает понять, как устроен мир. Можно надеяться, что с его помощью мы когда-нибудь узнаем, как работает и наша «самая важная модель» [1].
Различают физическое и математическое моделирование. Примером физической модели является уменьшенная копия самолета, продуваемая в потоке воздуха. При использовании математического моделирования поведение системы описывается с помощью формул. Особым видом математических моделей являются имитационные модели (ПК-8).
Имитационная модель – это компьютерная программа, которая описывает структуру и воспроизводит поведение реальной системы во времени. Имитационная модель позволяет получать подробную статистику о различных аспектах функционирования системы в зависимости от входных данных (ОПК-3).
Имитационное моделирование – разработка компьютерных моделей и постановка экспериментов на них. Целью моделирования в конечном счете является принятие обоснованных, целесообразных управленческих решений; подготовка студентов к решению задач, связанных с процессами анализа, прогнозирования, моделирования в рамках профессионально ориентированных информационных систем сферы инноватики.
Задачи, решаемые в учебном пособии «Имитационное моделирование»:
• сформировать целостное представление о системе экономико-математических моделей и месте имитационных моделей, а также изучить процессы массового обслуживания;
• научить выполнять имитацию инновационного объекта в трех измерениях: материальном, денежном и информационном;
• произвести экономическое прогнозирование и предвидение развития экономических процессов;
• сформировать у студентов навыки, необходимые для выработки управленческих решений.
Компьютерное моделирование становится сегодня обязательным этапом в принятии ответственных решений во всех областях деятельности человека в связи с усложнением систем, в которых человек должен действовать и которыми он должен управлять. Знание принципов и возможностей имитационного моделирования, умение создавать и применять модели являются необходимыми требованиями к инженеру, менеджеру, бизнес-аналитику [4].
Методологические основы имитационного моделирования
1.1. Моделирование как научный метод
Моделирование является одним из способов решения практических задач. Зачастую решение проблемы нельзя найти путем проведения натурных экспериментов: строить новые объекты, разрушать или вносить изменения в уже имеющуюся инфраструктуру может быть слишком дорого, опасно или просто невозможно. В таких случаях целесообразно построить модель реальной системы, т. е. описать ее на языке моделирования. Данный процесс подразумевает переход на определенный уровень абстракции, опуская несущественные детали, с учетом только того, что считаем важным. Система в реальном мире всегда сложнее своей модели (рис. 1.1) [6].
Рис. 1.1. Моделирование реальных систем
Все этапы разработки модели – проекция реального мира в мир моделей, выбор уровня абстракции и выбор языка моделирования менее стандартизированы, чем процесс использования моделей для решения задач. Моделирование до сих пор больше искусство, чем наука.
После создания модели – а иногда и в процессе разработки – мы начинаем исследовать структуру и понимать поведение системы, проверять, как она ведет себя при определенных условиях, сравнивать различные сценарии и оптимизировать ее. Когда оптимальное решение будет найдено, мы сможем применить его в реальном мире.
В сущности, моделирование является поиском решения задачи в защищенном от риска мире моделей, в котором мы можем ошибаться, отменять операции, возвращаться в прошлое и начинать все сначала [6].
Моделирование дает предположительную информацию о неком фрагменте реальности. После определенных проверок она может оказаться истинной или ложной и потребовать построения новых моделей [1].
Имитационное моделирование
Концепция и возможности акторно-ориентированной системы имитационного моделирования «Actor Pilgrim».
В абстрактном моделировании социальных, экономико-конкурентных, политических, военных и правовых процессов и в других областях, где есть определенные трудности с применением формализованных моделей, нашли применение акторы и теория акторных сетей. В последние несколько лет акторный подход использован автором для развития новой парадигмы имитационного моделирования, которая приведена в данной работе.
Ее реализация потребовала создания новой системы имитационного моделирования, включающей средства системного структурного анализа, макетирования и создания имитационных моделей, концепция и возможности которой описаны в статье.
Постановка задач имитационного моделирования тактических защитных конкурентных действий
Конкурентное поведение субъектов предпринимательского бизнеса и иных экономических агентов состоит из совокупности действий, называемых конкурентными. Конкурентными являются целенаправленные, прагматически ориентированные действия субъектов предпринимательства, направленные против различных представителей своего окружения для обеспечения себе наивысших потребительских, функциональных и общественных оценок, для создания, поддержания и развития конкурентных преимуществ, а также для обеспечения наилучших конкурентных позиций.
Рынок, бизнес в странах с рыночно-ориентированной экономикой – вещи глубоко упорядоченные. И конкуренция также представляет собой упорядоченное явление. Совокупность конкурентных действий, образующих систему конкурентного поведения субъектов профессионального бизнеса, включает различные виды, направления и методы соперничества.
Помимо математического, в качестве инструмента исследования процессов конкурентного поведения может быть успешно использован аппарат имитационного моделирования. Особенно эффективным для данной предметной области является акторное моделирование, появившееся в процессе развития моделирующих систем.
В отличие от стандартных транзактно-ориентированных систем, в таких системах моделирования актор является не просто пассивной динамической единицей, перемещающейся по узлам модели, а играет роль активного «участника событий», изменяя в случае надобности как свои параметры, так и состояние самих узлов, и всей модели в целом.
Для создания моделей существуют соответствующие пакеты моделирующих программ. В данном случае наиболее подходящими программными пакетами являются Pilgrim и AnyLogic. Менее всего подходит такой известный и распространённый пакет, как GPSS World, поскольку он ориентирован на моделирование только дискретных процессов, связанных с технологиями и производством, в его концепцию не входит пространственная и финансовая имитация.
В ходе ознакомления с существующими моделями зачастую выясняется, что в них не вполне корректно используется само понятие «конкуренция». Ранее на страницах журнала автором были представлены постановки задач тактического моделирования наступательных конкурентных действий.
Данная статья посвящена рассмотрению защитных приёмов конкурентного поведения субъектов бизнеса.
Имитационное моделирование экономических процессов в среде Arena
Пособие содержит материал практического характера по дисциплине «Имитационное моделирование экономических процессов», основные методы и приемы разработки компьютерных моделей в среде Arena. Оно адресовано студентам очного и заочного отделений высших учебных заведений, обучающимся по направлениям подготовки: 080801 – прикладная информатика в экономике, 080700 – бизнес-информатика.
Основы имитационного моделирования и системного анализа в управлении
В основу учебного пособия легли материалы лекций по имитационному моделированию и управлению сложными системами, прочитанные автором в ИБДА РАНХиГС и МГУ им. М. В. Ломоносова. В пособии рассматриваются основы принятия управленческих решений в динамически сложной среде, феномены контринтуитивного и «возникающего» поведения систем.
Последовательное изучение материала позволяет сформировать навыки системного мышления. В работе предлагается современный инструментарий, необходимый сегодняшним специалистам по управлению для понимания сложных систем: причинно-следственные диаграммы, системно-динамические и агентные имитационные модели.
Автор приводит множество актуальных примеров из практики государственного и делового управления. Для студентов экономических и управленческих специальностей, а также для широкого круга читателей, желающих расширить свои познания в области системного мышления и познакомиться с основами поведения и имитационного моделирования сложных систем.
Оценка ликвидности коммерческих банков методами эконометрики и имитационного моделирования
Рассматривается модель, включающая две важнейшие компоненты ликвидности коммерческого банка: первая обусловлена остатками на счетах «до востребования», вторая – балансом потоков депозитов и кредитов. Для расчёта первой компоненты используются методы прогнозирования временных рядов, для расчёта второй компоненты – метод имитационного моделирования c использованием системы GPSS World.
Для имитации временных рядов остатков на счетах предложен основанный на непараметрическом подходе алгоритм генерирования случайных временных рядов, обладающих автокорреляционными свойствами. Соответствие реального временного ряда сгенерированному проверяется несколькими тестами непараметрической статистики.
Представлены результаты расчётов ликвидности при различных значениях вероятности невозврата кредитов.
Оптимизация производственных программ на основе результатов имитационного моделирования
Создание производственной программы выполняется на основе как реальных статистических данных, так и результатов моделирования. В сложных случаях используются комбинированные модели, которые выполняются в едином виртуальном времени: дискретную систему управления представляют с помощью имитационной модели, а технологические процессы – с помощью аналитических моделей.
Если выявить поверхность отклика в процессе моделирования не удается, то для оптимизации производственных программ возможно совместное применение имитационного моделирования и динамического программирования.
Повышение «электронной готовности» принимаемых решений на основе имитационного моделирования
Важные направления экономической политики России, по мнению автора, далеко не всегда моделируются при помощи оптимизационных и имитационных технологий. Отсюда нестыковки, просчеты, ошибки и ненужные дополнительные затраты. Баланс отраслей хозяйства, ранее ежегодно рассчитывающийся на балансовых моделях, уже почти 20 лет не осуществляется, а пропорции развития никто не анализирует и не планирует.
Все это приводит к необходимости поднять вопрос о систематизации работ в области имитационного моделирования экономических процессов, о создании моделей для повышения готовности принимаемых решений.
Имитационное моделирование. Учебник и практикум для академического бакалавриата
Книга адресована студентам и всем, кто хочет овладеть основами имитационного моделирования и научиться применять его для построения имитационных моделей экономических систем и процессов. Имитационное моделирование является наиболее мощным инструментом исследования сложных систем, управление которыми связано с принятием решений в условиях неопределенности.
В учебнике изложены основы имитационного моделирования, включающие вопросы, связанные с методологическим и информационным обеспечением имитационного моделирования, в частности, общие вопросы построения имитационных моделей и их элементов, а также некоторые специальные вопросы, связанные с моделированием структур, которые являются базовыми для моделей широкого класса экономических систем и процессов.
Описаны основные современные подходы в имитационном моделировании и инструментальные средства, применяемые для построения и исследования имитационных моделей.
Имитационное моделирование. Учебник и практикум для академического бакалавриата
В настоящее время подготовка управленческих решений требует принятия во внимание большого числа различных факторов. Лицам, принимающим решения, необходимо анализировать сотни различных сценариев, что обуславливает необходимость разработки имитационных моделей различного типа, интеграции этих моделей с базами и хранилищами данных, создания оптимизационных модулей для имитационных моделей.
В учебнике подробно описаны методы имитационного моделирования, в том числе методы системной динамики, агентного моделирования и др. ; представлены основные функциональные возможности современных систем имитационного моделирования Powersim, AnyLogic и GPSS World; изучены технологии их интеграции с внешними системами и источниками данных; рассмотрены конкретные примеры имитационных моделей, разработанных для сложных организационных структур (нефтяных компаний, финансовых корпораций и др.
Имитационное моделирование процесса распространения инфекций с использованием мультиагентного подход
В статье описаны основные идеи и принципы имитационного моделирования процесса распространения инфекции. Представлены обзор существующих сред для разработки мультиагентных моделей, их сравнение и особенности. Разработана программа-симулятор для имитационного моделирования распространения инфекций.
Применение имитационного моделирования для обеспечения надежности и безопасности судовых энергетичес
В монографии рассмотрены вопросы, связанные с применением имитационного моделирования для обеспечения надежности и безопасности судовых энергетических установок на разных этапах их проектирования. Особое внимание уделено разработке методик и алгоритмов, используемых при подготовке и реализации имитационного моделирования функционирования компонентов «машина» и «рабочая среда» системы «человек-машина-среда».
Предназначена для специалистов, занимающихся разработкой, модернизацией и эксплуатацией судовых энергетических установок, а также для студентов и аспирантов, обучающихся по специальностям «Судовые энергетические установки», «Судовое оборудование» и «Двигатели внутреннего сгорания».
Имитационное моделирование динамической воздушной обстановки в управляемом воздушном пространстве
Рассмотрено имитационное моделирование потоков воздушных судов в системе управления воздушным движением. Приведена структура модели воздушного судна, указаны соотношения учета ЛТХ в соответствии с базой данных, публикуемой организацией Евроконтроль, произведено обоснование модели ошибок самолетовождения, базирующейся на концепции «навигации, основанной на характеристиках» PBN (Performance Based Navigation).
Рассмотрен пример самолетовождения с обработкой цифровых команд от модели диспетчера управления воздушным движением.
Имитационное моделирование с использованием системно-объектного подхода
В статье обсуждается актуальность развития методов и средств имитационного моделирования, в первую очередь путем преобразования визуальных (графоаналитических) моделей организационно-деловых и производственно-технологических процессов. Описываются основные понятия и формализмы системно-объектного подхода «Узел–Функция–Объект» (УФО-подход) и системно-объектного метода представления знаний (СОМПЗ) с использованием алгебраических аппаратов теории паттернов Гренандера, исчисления процессов Милнера и исчисления объектов Абади-Кардели.
Обосновывается перспективность использования этих средств для создания новых методов имитационного моделирования. Представлено два способа имитационного моделирования с использованием системно-объектного подхода «Узел–Функция–Объект». Во-первых, путем формализации системно-объектных графоаналитических моделей знаний о бизнес-процессах алгебраическими средствами исчисления объектов и, во‑вторых, путем преобразования визуальных системно-объектных моделей в их описания на языке моделирования производственных процессов «CHI» (c).
Полученные результаты свидетельствуют о возможности и целесообразности создания средств имитационного моделирования, использующих в своей основе УФО-подход, что и реализовано в новой версии программного инструментария UFO-toolkit, автоматизирующего описанные в статье процедуры моделирования.
Изложены основные вопросы, связанные с построением моделей реальных систем, проведением компьютерных экспериментов на моделях и управлением этими экспериментами. Подробно рассмотрены принципы имитационного моделирования и представлен соответствующий математический аппарат с большим количеством примеров.
Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, который авторы читают в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Для студентов технических вузов, специализирующихся в области разработки сложных технических систем, а также для специалистов, занимающихся прикладными исследованиями, и руководителей различного рода предприятий.
Имитационное моделирование при выборе состава факторов и структуры уравнения регрессии
При выборе лучшего из построенных вариантов регрессионной модели ориентация только на величину коэффициента детерминации и F-критерий не может гарантировать получение минимальной ошибки прогноза функции отклика. Автором продемонстрирована возможность использования для сравнительной оценки качества полученных вариантов уравнения регрессии разработанных программных систем, позволяющих с минимальными трудозатратами строить имитационные модели, выполнять имитационное моделирование, оценивать статистические характеристики функции отклика (математическое ожидание, дисперсию, коэффициент вариации, эксцесс, асимметрию и характер распределения) при различных значениях ошибок независимых переменных и разной структуре регрессионной модели.
Зная характер распределения функции отклика, можно оценить вероятность того, что значение функции отклика будет находиться в заданных пределах. На примере решения реальной прикладной задачи показано, что в зависимости от структуры уравнения регрессии и точности измерения или фиксации независимых переменных величина ошибки функции отклика может изменяться в широком диапазоне.
Имитационное моделирование объединения: эмпирический анализ на рынке образования
Настоящая работа посвящена эмпирическому исследованию объединения трех высших учебных заведений в Санкт-Петербурге. Данное объединение вузов является следствием реформ в области высшего образования России: процессов укрупнения одних и сокращения других вузов, образования федеральных университетов, сокращения многочисленных непрофильных специальностей.
В статье строится прогноз экономических последствий объединения в рамках коммерческой формы обучения для получения степени бакалавра. В частности, получен прогноз о росте цен на коммерческие места, что объясняется низкой эластичностью спроса на рынке высшего образования и другими факторами.
Эмпирический анализ в статье реализован по методу имитационного моделирования слияний, для чего были собраны данные о коммерческих местах по рассматриваемым высшим учебным заведениям Санкт-Петербурга.
Концепция и возможности акторно-ориентированной системы имитационного моделирования «Actor Pilgrim».
В абстрактном моделировании социальных, экономико-конкурентных, политических, военных и правовых процессов и в других областях, где есть определенные трудности с применением формализованных моделей, нашли применение акторы и теория акторных сетей. В последние несколько лет акторный подход использован автором для развития новой парадигмы имитационного моделирования, которая приведена в данной работе.
Ее реализация потребовала создания новой системы имитационного моделирования, включающей средства системного структурного анализа, макетирования и создания имитационных моделей, концепция и возможности которой описаны в статье.
Технология имитационного моделирования в системе Pilgrim
В последнее время увеличился интерес к инструментальным средствам имитационного моделирования (simulation systems). Это связано с тем, что далеко не всегда исследуемые процессы можно описать математическими моделями, а если и можно, то с существенными допущениями, приводящими к значительным погрешностям, а иногда – к абсурдным результатам.
Для создания имитационной модели не нужны громоздкие математические выражения, которые, часто, либо неизвестны, либо описывают отдельные идеализированные случаи. Пакеты имитационного моделирования предоставляют разработчику модели возможность наблюдения пространственной динамики процесса: GPSS World, Vensim, Pilgrim и др.
Для моделирования экономических процессов часто используют пакет Pilgrim в связи с развитыми в нем возможностями создания дискретно-непрерывных моделей экономического назначения, а также «способностями» имитации не только временной, но и пространственной, а также финансовой динамики.
В статье изложены основные концептуальные положения и моделирующие функции современной актуализированной версии пакета Pilgrim.
Оценка рисков промышленных предприятий на основе имитационного моделирования
В результате проведения в отечественной экономике рыночных реформ сформировались новые условия функционирования промышленных предприятий, которые характеризуются высоким уровнем неопределённости, когда число и разнообразие видов рисков (производственно-технических, рыночных, кредитных и многих других), снижающих возможности устойчивой работы предприятий, возрастают.
По мнению ведущих специалистов, со вступлением России в ВТО и приходом новых игроков на российский рынок следует ожидать роста многих видов рисков, в первую очередь рыночных. В связи с этим остро встает проблема эффективного управления рисками, решить которую невозможно без их достаточно точной оценки.
Имитация случайного процесса возникновения аварийных ситуаций на промышленном предприятии, приводящих к производственным рискам, осуществлялась с помощью объектов GPSS World. Поскольку случайные факторы существенны, для получения достоверных результатов необходим многократный расчёт имитационной модели при различных автоматически генерируемых последовательностях случайных чисел (метод статистических испытаний – метод Монте-Карло).
Реализация метода Монте-Карло средствами GPSS World включала в себя создание специального командного файла, обеспечивающего цикл расчётов (с инициацией генераторов случайных чисел) с записью результатов в текстовый файл и их последующей обработкой пакетами статистического анализа (STATISTICA либо модуль «Описательная статистика» табличного процессора Excel).
Полученные результаты – ещё один довод в пользу применения технологий имитационного моделирования для оценки рисков промышленных предприятий. Однако отраслевая специфика имеет здесь большое значение. Тем не менее основные результаты работы (например, методика имитации аварийных ситуаций) носят универсальный характер.
Зарубежная практика промышленного применения технологий имитационного моделирования
Моделирование и имитационное моделирование, возникшие как продукт развития вычислительной техники и информационных технологий, в настоящее время принадлежат к одним из наиболее востребованных инструментов в научных исследованиях, управленческой деятельности, обучении и прочих областях.
Степень проникновения технологий в различные сферы деятельности настолько высока, что делает все более актуальной тему создания нормативной основы как научно-методической, так и организационно-управленческого характера с целью превратить решение задач по созданию систем моделирования и их практическому применению из научного в инженерное.
В связи с этим может оказаться полезным опыт, накопленный за рубежом, где уровень оснащенности технологии нормативно-методическими документами и средствами поддержки в настоящий момент превышает отечественный. В статье представлен краткий обзор состояния в этой области.
Охватываются вопросы подготовки и контроля статистической информации и методологии создания имитационных моделей и проведения исследований. Уделяется внимание генераторам случайных чисел, методам моделирования законов распределения, проверки получаемых выборок случайных чисел, требованиям к генераторам случайных чисел и применению их в моделировании.
Дается методология создания имитационных моделей и проведения исследований на имитационных моделях, содержание этапов, обеспечение адекватности модели, планирование и анализ результатов экспериментов. Даются основные сведения о самых распространенных видах имитационного моделирования на популярных примерах.
В конце каждой главы приводится список вопросов для самоконтроля знаний. Соответствует ФГОС ВО 3+. Для студентов 3 и 4 курса бакалавриата, обучающихся по направлениям «Прикладная математика и информатика», «Бизнес-информатика». Может быть полезно студентам, обучающимся по направлению «Экономика».
Мир имитационного моделирования: взгляд из России
В статье дается описание состава, структуры и функций профессионального сообщества в области имитационного моделирования (ИМ). Приводится перечень основных международных и национальных обществ, выпускаемых журналов и проводимых конференций. Анализируется состояние и перспективы развития ИМ в России.
Метод оперативного анализа технического состояния систем на основе имитационного моделирования стаци
Авторами исследуется метод решения задачи анализа технического состояния объектов управления на основе имитационного моделирования стационарных случайных процессов функционирования данных объектов в виде разложения в ряд Фурье в среде AnyLogic и проверки данных процессов на стационарность.
Данный метод позволяет существенно повысить оперативность принятия решений по предотвращению нештатных ситуаций.
Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и AnyLogic (начало)
При изучении в рамках различных дисциплин имитационного моделирования, а также в практике создания моделей возникает вопрос о выборе среды разработки, адекватности систем моделирования. В статье на реализованных средствами GPSS World и AnyLogic моделях объектов с разнородными протекающими в них процессами демонстрируется адекватность GPSS World и AnyLogic относительно результатов моделирования.
Поскольку применение GPSS World имеет давнее и большее распространение, автором на примерах подробно изложены методики моделирования в AnyLogic.
Учебное пособие содержит изложение основ и механизмов применения современных имитационных моделей для решения разнообразных задач в области экономики, бизнеса и управления. Теоретической основой курса являются знания, полученные обучающимися при изучении математики, информатики, теории систем и системного анализа.
Раскрываются понятие и сущность имитационного моделирования, его роль и место в исследовании социально-экономических систем. Теоретический материал иллюстрируется многочисленными примерами, способствует развитию навыков самостоятельной исследовательской работы.
Учебное пособие разработано на основе нормативных документов Министерства образования и науки Российской Федерации, теории образовательной квалиметрии и современных технологий дидактического обеспечения учебного процесса. Адресовано студентам, магистрантам, аспирантам, работникам высшей школы, специализирующимся в области бизнес-информатики, экономики и менеджмента.
Имитационное моделирование процессов планирования на промышленном предприятии
Рассмотрены различные методические подходы к разработке и построению имитационных моделей для промышленного предприятия, изложены результаты апробации разработанной методики на примере промышленного предприятия по производству бетона ООО «Бетон-М». Предназначена научным работникам, преподавателям, аспирантам и студентам экономических вузов, а также специалистам по имитационному моделированию.
Имитационное моделирование системы обслуживания пассажиров вылетающих рейсов на примере аэропорта «О
В работе предложена имитационная модель системы обслуживания пассажиров вылетающих рейсов в аэропорту с учетом многоэтапного характера предполетного обслуживания и неординарности потока пассажиров. Приведено описание алгоритма и программного средства для расчета характеристик эффективности обслуживания пассажиров на этапе регистрации.
Поставлена и решена многокритериальная задача оптимизации системы обслуживания в аэропорту пассажиров вылетающих рейсов.
Постановка задач имитационного тактического моделирования наступательных конкурентных действий
В настоящее время проводятся различные научно-исследовательские работы, целью которых является создание прогнозных динамических моделей конкурентного поведения. Причем наиболее действенным аппаратом создания компьютерных моделей конкуренции пока является имитационное моделирование.
Однако в большинстве известных моделей имеются общие недостатки: в одних случаях разработчики сводят моделирование к имитации процессов спроса и предложения на свободном рынке, в других – выбирают какой-то особый (интересный с их точки зрения) фактор, влияющий на успех в конкурентной борьбе, или абстрактный риск, не основанный на объективных реалиях.
Как следствие, степень доверия к таким моделям невелика. Теория конкуренции активно развивается, а интерес к моделированию процессов конкуренции постоянно возрастает. Поэтому целесообразно хотя бы на «вербальном» уровне дать теоретические основы, необходимые для постановок задач имитационного моделирования процессов конкуренции.
Достижению этой цели посвящена данная статья.
Имитационное моделирование развития и тушения пожаров в системе подготовки специалистов противопожар
Задачу формирования у курсантов комплексного, системного понимания всех происходящих при пожаре динамических процессов не решить без внедрения в процесс обучения научно обоснованных математических моделей пожаров и разработанных на их основе компьютерных обучающих и моделирующих программ.
Однако анализ существующих на сегодняшний день имитационных систем и моделей пожаров показывает наличие различных недостатков, значительно ограничивающих их применение (либо из-за большого объёма вычислений, которые не могут быть реализованы в режиме реального времени, либо вследствие принятых упрощений о развитии пожара).
В статье описана разработанная компьютерная имитационная модель распространения пожара по площади, которая в комбинации с интегральной математической моделью пожара является основой разработки тренажера – имитатора по тушению пожаров в зданиях произвольной конфигурации.
Приведены основные возможности и принципы работы модели. Обозначены направления использования таких имитационных систем для решения задач пожарной безопасности.
Управление рисками муниципальных проектов с применением имитационных моделей
Риск инвестора землепользователя как экономическая категория имеет ряд особенностей. Это не только риск невыполнения инвестиционного проекта, но и дополнительный риск, связанный с ухудшением финансового состояния в связи с отвлечением значительных средств инвестора на выкуп права использования земли и арендные платежи, которые могут ослабить его финансовое состояние.
Город, с одной стороны, должен получать эти средства, а с другой – увеличение соответствующих платежей может привести к прекращению реализации проекта, тогда администрация получит обратно неосвоенный участок, или к тому, что участок будет использоваться не по целевому назначению.
Многие соотношения между параметрами объекта экономики, переходного процесса и режимами предоставления инвестиционных сумм заранее неизвестны. Имеется только информация о процессах и функциональных связях между ними. В качестве методологических средств создания моделей применены два метода: аппарат структурного анализа и имитационного моделирования.
С помощью структурного анализа проводится иерархическая послойная декомпозиция объекта экономики с целью выявления элементарных процессов, имеющих дело с материальными, информационными и денежными ресурсами. Структурная схема является графом имитационной Pilgrim модели.
Она позволяет с помощью формализованных действий создать имитационную модель объекта экономики и в любой момент времени получать параметры задержек, остатки и дефицит любого ресурса: материального, информационного или денежного. Эта модель даёт возможность «наблюдать» поведение исследуемой системы в режимах и ситуациях, натурное воспроизведение которых на реальном объекте экономики нежелательно, невозможно или приведёт к катастрофическим последствиям.
Построен граф типовой модели объекта экономики, который в конкретном случае может быть доработан для получения рабочей модели. Выделены основные тренды изменения результатов деятельности инвестора землепользователя при реализации инвестиционного проекта, связанные с параметрами проекта и объекта инвестирования.
Эти тренды позволили в первом приближении получить функцию системы «администрация – инвестор – инвестиционный процесс».
Технология работ с топографической информацией в имитационных моделях Actor Pilgrim
Полнота содержания и точность информации, получаемой с помощью топографических карт, позволяют решать разнообразные региональные экономические, технические и экологические задачи, а также задачи гражданской защиты. Системный анализ быстроменяющейся обстановки при решении таких задач требует применения мощных средств имитационного моделирования.
Одним из таких средств является общецелевая система имитационного моделирования Actor Pilgrim, которая в отличие от других обладает уникальными возможностями моделирования финансово-экономических процессов, и она не нуждается в приобретении специализированных геоинформационных систем.
Технологические свойства геоинформационных программных средств этой моделирующей системы представлены в данной статье.
Моделирование в среде anylogic. Учебное пособие для вузов
Имитационное моделирование с применением компьютерных технологий автоматизации – одна из быстро развивающихся современных дисциплин. При имитационном моделировании дискретных процессов в качестве инструментального средства широкое распространение получила система моделирования AnyLogic, комплексный инструмент, позволяющий применять в одной модели различные современные методики.
Данное пособие посвящено практической реализации имитационного и агентного моделирования в этой системе, а также проведению оптимизационных экспериментов с использованием построенных моделей. На примерах пошагово излагаются методики построения моделей с применением AnyLogic версии 7.
х-8. x. Каждый пример сопровождается контрольными вопросами и заданиями для самостоятельного исследования.
Моделирование процессов управления в интеллектуальных измерительных системах
Монография предназначена аспирантам и инженерам, занимающимся изучением свойств управляющих систем, в структуре которых функционируют интеллектуальные измерительные системы. Сформулированы требования к математическим моделям объектов управления и математическим моделям измерительной информации.
Предложены методики имитационного моделирования процессов управления, которые позволяют имитировать работу виртуальных приборов по мониторингу и визуализации процессов управлении объектами по обобщенным критериям управления. Рассмотрен ряд примеров по моделированию и визуализации процессов управления с помощью виртуальных приборов.
Рекомендуется также студентам старших курсов при выборе тематики для магистерских диссертаций и бакалаврских работ. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 08-08-07025.
В учебном пособии рассмотрены основы теории моделирования систем; принципы и методы математического и имитационного моделирования динамических систем и систем массового обслуживания. Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности 230105.
65 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем».
Транспортное планирование: особенности моделирования транспортных потоков в крупных российских город
Рассмотрены основные особенности движения автотранспортных средств в крупных городах на примере г. Перми. Подробно изложены алгоритмы расчета, подходы и методы учета технических характеристик автомобилей и транспортного потока в процессе имитационного моделирования.
Приводятся способы наблюдения и учета психофизиологических параметров поведения водителей при движении в городском транспортном потоке. Даны практические рекомендации по применению результатов расчетов, подходов и методов наблюдения в процессе имитационного моделирования.
Для специалистов в области организации дорожного движения, транспортного моделирования, студентов, аспирантов и преподавателей транспортных вузов и специальностей. Представляет интерес для руководитей и специалистов исполнительных органов власти крупных городов и других населенных пунктов, участвующих в решении вопросов транспортного планирования и дорожного строительства.
Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и AnyLogic (продолжение)
Автор демонстрирует адекватность GPSS World и AnyLogic относительно результатов моделирования. Поскольку система AnyLogic, в отличие от системы GPSS и, в частности, версии GPSS World, пока не имеет длительной истории применения, более детально демонстрируются методика и приемы моделирования в системе AnyLogic.
Моделирование систем 7-е изд. Учебник для академического бакалавриата
В издании представлена новая скорректированная методика имитационного моделирования сложных систем, рассмотрена интеллектуальная система моделирования, расширен математический аппарат. При подготовке учебника использована новая отечественная и зарубежная литература по моделированию систем различных классов, опыт разработки реальных систем.
CASE-технологии создания имитационных моделей в среде Pilgrim 5
Pilgrim 5 – это система имитационного моделирования, реализованная в виде «Фреймворка» (набора функций, предназначенных для упрощения создания программ определенной узкой направленности). Такая организация системы удобна для программистов – составителей моделей, знакомых с языком C++, но не для экономистов, финансистов, социологов или иных специалистов.
При разработке графического конструктора Architect концепция «удобства для пользователя» понималась, как необходимость предоставить ему возможность работать с составляемой моделью в терминах его предметной области. Требовалось избавить пользователя от взаимодействия с исходным файлом модели на языке программирования C++ (позволить ему работать с моделью на некотором уровне абстракции, не заботясь о деталях её реализации).
Была предпринята попытка снять «образовательный ценз» для пользователей Pilgrim 5, не являющихся программистами или другими IT-специалистами.
Выявление принадлежности точек к объектам территорий в имитационных моделях Actor Pilgrim
Имитационное моделирование сложных процессов, динамику которых необходимо апробировать не только во времени, но и в пространстве, невозможно без применения топографического информационного обеспечения моделей и точной привязки всех исследуемых пунктов к сложным пространственным объектам на поверхности Земли.
Определение площади такого объекта – самая простая задача, она решается с помощью вычислительных методов геометрии. Однако распознавание точек, появляющихся в процессе моделирования, на принадлежность к этим объектам – это динамическая задача, для решения которой не существует универсальных методов.
Ниже рассматриваются решения некоторых таких задач.
Лаг-генераторы для моделирования рисковых ситуаций в системе Actor Pilgrim
В статье представлены высокоточные средства генерации значений случайных распределений в системах имитационного моделирования процессов, протекающих в условиях риска. Сведения о некоторых средствах публикуются впервые.
Оптимизация металлических конструкций путем эволюционного моделирования
В монографии разработаны эффективные эволюционные алгоритмы оптимального синтеза металлических строительных систем, позволяющие выполнять поиск на дискретных множествах параметров и структур. Решаются задачи оптимизации деформируемых объектов как в линейно упругой постановке, так и при оценке несущей способности с помощью статической теоремы метода предельного равновесия.
Наряду с учетом нагрузок и воздействий на строительные конструкции, представленных в СНиП, принимаются во внимание запроектные воздействия, выражающиеся в разрушении отдельных элементов несущих систем. Рассматриваются вопросы снижения трудоемкости выполнения расчетов на основе разработки новых конечных элементов и использования имитационного моделирования.
Работоспособность предлагаемых схем оптимизации применительно к достаточно сложным конструкциям иллюстрируется на примерах решения задач оптимального проектирования каркасов промышленного и гражданского зданий, сетчатого купола и балочной клетки.
Моделирование в жизненном цикле автоматизированных систем управления в кризисных и чрезвычайных ситу
Практика преодоления техногенных катастроф последних лет сформировала требования к проектированию и созданию современных региональных автоматизированных систем управления. В работе предлагаются модели жизненного цикла (ЖЦ) системы правообладателя и поставщика.
На основе моделей ЖЦ предлагается формализация задач, для которых целесообразно использовать имитационное моделирование (ИМ). Фактически речь идет о формализации ЖЦ системы, построении модели ЖЦ системы как со стороны заказчика, так и со стороны поставщика стандартного решения, о необходимости «привязки» задач, которые могли бы эффективно решаться на основе ИМ к модели ЖЦ системы.
Имитационная модель производственного процесса как элемент системы управления промышленным предприят
Статья посвящена применению имитационных моделей в процессе управления предприятием. В качестве примера рассматривается использование модели производственного процесса в контуре управления ОАО «Саратовские обои». Для построения модели использовалась система имитационного моделирования GPSS World.
Подготовка исходных данных для работы модели осуществлялась с помощью пакета статистического анализа STATISTICA. В свою очередь, данные для анализа предоставлялись корпоративной информационной системой «Галактика». В статье рассмотрены такие аспекты, как выбор инструментальных средств, постановка задачи построения имитационной модели, а также анализ результатов моделирования, проведенный с использованием пакета STATISTIСA.
Представлены структурная схема производственного процесса, блок схема имитационной модели, а также графики результатов моделирования. Также приведена концепция применения метода статистических испытаний (метода Монте Карло) средствами GPSS World, включающая создание специального командного файла, обеспечивающего цикл расчётов с инициацией генераторов случайных чисел и запись результатов в текстовый файл с последующей обработкой результатов пакетами статистического анализа (STATISTICA, Excel).
Применение возможностей Microsoft Excel в моделировании рисков инвестиционных проектов
На эффективность инвестирования влияют факторы, которые меняются случайным образом либо не подвержены воздействию со стороны инвестора. Проанализировать риски инвестиционной деятельности можно с помощью применения имитационного моделирования по методу Монте-Карло.
Сделать это эффективно можно в среде MS Office Excel.
Имитационное моделирование инвестиционных процессов
Предложен комплексный подход к анализу инвестиционных процессов. Анализируется динамика взаимного влияния друг на друга инвестора и объекта инвестирования. Поддержку принятия инвестиционных решений обеспечивает система взаимодействующих имитационной и аналитической моделей, которые вместе с инструментальными методами образуют виртуальный моделирующий стенд.
В качестве примера рассматривается инвестиционный процесс, связанный с муниципальным землепользованием.
Имитационное моделирование управляемых процессов химической кинетики
Посвящается 100-летию со дня рождения академика В. В. Кафарова – одного из крупнейших мировых ученых, создавшего мощный научный импульс для развития химической кибернетики и химической науки в целом. Значимость его трудов неоценима в России и за рубежом: многие зарубежные ученые-химики, разработчики новых продуктов и создатели современных реакторов ссылаются на фундаментальные работы В.
В. Кафарова, используют его методы и подходы при решении новых актуальных задач. Чрезвычайные ситуации, которые иногда возникали в химической индустрии (например, в Сивезо и Бхопале), ставшие причинами человеческих жертв и загрязнений окружающей среды, обуславливают введение повышенных требований к квалификации инженеров-химиков.
Методология конструирования химических реакторов должна предусматривать функции контроля и анализа безопасности. Поэтому процесс конструирования химических реакторов состоит не только из выполнения расчетов, создания чертежей и написания технической документации реактора.
Конструирование реакторов невозможно без создания моделей процессов и тренажеров для персонала с учетом рисковых ситуаций. Таким образом, при конструировании реактора необходимы: модель химической кинетики, которая может быть представлена с помощью дифференциальных уравнений, и модель дискретной системы управления, которую, как правило, невозможно описать посредством дифференциальных уравнений.
В связи с этим возникает необходимость в комплексных дискретно-непрерывных компьютерных моделях. В. В. Кафаров был одним из крупнейших мировых ученых, который создал мощный научный импульс для развития химической кибернетики. Его труды стали основой дальнейших исследований в этой области в нашей стране и за рубежом.
В статье рассматривается унифицированный метод имитационного дискретно-непрерывного моделирования управляемых химических реакций. Имитационная модель включает в себя два компонента: непрерывный и дискретный. Непрерывный компонент выполняет моделирование процессов химической кинетики.
Дискретный компонент служит для имитации и оптимизации системы управления реактором. Для обеспечения удобства выбора оптимальных режимов работы реактора используется матрица кортежей. Оптимизация проводится варьированием двух параметров: температуры реакции и давления в реакторе.
Имитационное моделирование экономической динамики
Имитационные модели экономических процессов относятся к трудноформализуемым моделям. Причин для этого много. Например, экономические процессы, кроме временной динамики, обладают свойствами финансовой и пространственной динамики. В статье рассматриваются программно-методические средства, направленные на устранение проблем, возникающих при моделировании.
Акторное моделирование благодаря своим особым свойствам – это одна из возможностей устранения указанных проблем.
Планирование экстремальных экспериментов с имитационными моделями
Методы планирования экстремальных экспериментов используются при проведении производственно-технологических экспериментов в заводских лабораториях, как с натурными моделями, так и с физико-математическими моделями технологических, физических и химических процессов в промышленности.
Однако они редко применяются экономистами-математиками при постановке имитационных экспериментов с компьютерными моделями экономических процессов. Причина в том, что методология имитационного моделирования начала внедряться в область экономики не так давно по сравнению с другими предметными областями.
Об одном приеме имитационного моделирования
Процесс создания формализованного описания имитационной модели с использованием специализированных систем моделирования, как правило, не вызывает серьёзных затруднений. Однако в ряде случаев представить модель средствами языка описания системы моделирования простым и очевидным образом не удаётся, и требуется прибегать к специальным мерам.
В статье предлагается способ построения моделей, применимый для некоторых типичных случаев.
Мультиагентное моделирование в имитационной системе Simplex3
В учебном пособии рассматриваются теоретические и практические основы мультиагентного имитационного моделирования динамических систем различной физической и социальной природы. Излагается концепция интеллектуального агента как имитационной модели поведения активного элемента в сложных ситуациях и стратегиях взаимодействия с другими активными элементами и средой для достижения цели.
Описываются алгоритмы поведения агентов в различных условиях, агентные технологии идентификации и прогнозирования состояния мультиагентных систем, а также программная реализация моделей в универсальной имитационной системе Simplex3. Пособие предназначено для подготовки бакалавров и магистров по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» по профилю «Автоматизированные системы обработки информации и управления», а также может быть рекомендовано для системных аналитиков и разработчиков компьютерных систем поддержки принятия решения.
Моделирование в среде anylogic. Учебное пособие для СПО
Имитационное моделирование с применением компьютерных технологий автоматизации – одна из быстро развивающихся современных дисциплин. При имитационном моделировании дискретных процессов в качестве инструментального средства широкое распространение получила система моделирования AnyLogic, комплексный инструмент, позволяющий применять в одной модели различные современные методики.
Данное пособие посвящено практической реализации имитационного и агентного моделирования в этой системе, а также проведению оптимизационных экспериментов с использованием построенных моделей. На примерах пошагово излагаются методики построения моделей с применением AnyLogic версии 7.
х. Каждый пример сопровождается контрольными вопросами и заданиями для самостоятельного исследования.
Управление временем при проектировании имитационных моделей
Имитационное моделирование (simulation) является мощным компьютерным инструментом исследования сложных систем. При создании программных моделей существуют различные подходы к управлению моделью, в том числе по управлению модельным временем (масштабом времени, последовательностью и синхронизацией событий в модели, параллелизмом во времени моделируемых процессов, корректностью измерений в модели).
При использовании мощных транзактно-ориенированных пакетов имитационного моделирования (GPSS World) или объектно-ориентированных имитационных систем (Pilgrim) все решения по управлению временем обеспечиваются автоматически специальными диспетчерскими программами, о существовании которых разработчик или конечный пользователь имитационной модели может не знать.
Однако при разработке принципиально новых программных продуктов или уникальных исследовательских моделей, не использующих готовые системы имитационного моделирования, одним из первых вопросов, возникающих перед проектировщиками, а затем и перед разработчиками моделей, является организация корректной системы управления временем модели и возможность организации параллельного решения задач.
Статья посвящена обсуждению соответствующих вопросов.
Рассмотрены базовые понятия, виды и инструментальные средства моделирования, этапы разработки компьютерных моделей сложных систем. Основное внимание уделено многоподходному инструменту моделирования объектов и процессов реального мира AnyLogic 7. 3. 6 и технологиям построения имитационных моделей в среде AnyLogic.
Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 27. 03. 05 «Инноватика», и может быть рекомендовано для бакалавров направления 11. 03. 01 «Радиотехника», магистров направлений 27. 04. 05 «Инноватика» и 11. 04. 01 «Радиотехника», а также аспирантов, научных работников и инженеров, специализирующихся в области математического моделирования сложных систем.
Моделирование системы «власть – общество»
Книга посвящена построению и исследованию математических моделей системы «государственная власть–гражданское общество». Введены и математически формализованы соответствующие понятия. Получены замкнутые математические модели, выражающие своего рода «закон сохранения власти» и описывающие «пространственно-временную» динамику ее распределения в иерархии.
Продемонстрировано, что вычислительные (имитационные) эксперименты с моделями и их исследование аналитическими методами дают возможность для изучения ряда ключевых проблем, связанных с функционированием системы «власть–общество». Приводятся примеры применения моделей для анализа и прогноза ряда актуальных политических процессов.
Книга предназначена студентам, аспирантам и научным работникам, специализирующимся в области математического моделирования, а также политологам, социологам и другим представителям общественных наук, интересующимся приложениями точных методов к трудноформализуемым объектам.
Акторные модели корпоративных информационных систем
Статья посвящена описанию некоторых типовых приёмов построения имитационных моделей, которые могут быть полезны при создании моделей корпоративных информационных систем. В качестве инструментального средства разработки рассматривается система имитационного моделирования Actor Pilgrim.
Корпоративная информационная система представлена как замкнутая система массового обслуживания достаточно сложной структуры, рассчитанная, в общем случае, на обслуживание нескольких групп пользователей, и алгоритм работы которой содержит большое количество ветвлений.
В зависимости от сложности модели, в статье приводятся различные варианты построения схем зарядки замкнутой модели акторами, имитирующими работу пользователей. Поставлена задача определения времени реакции системы на запрос пользователя. Приводятся различные варианты её решения, и даётся сравнительный анализ представленных методов.
Также предлагается несколько методов программирования условий прохождения актора по графу модели. Рассматривается случайный выбор узла из класса узлов и выбор пути на основании параметра актора. В статье также приведены приёмы моделирования составных объектов, принадлежащих к одному классу.
Имитационное моделирование и системы управления
В книге представлены модели автоматизированных электроприводов постоянного и переменного токов с векторным управлением, разработанные в среде MATLAB, структуры которых отражают потребности промышленных механизмов. Модели всех рассматриваемых структур доступны для скачивания на сайте издательства «Инфра-Инженерия» – http://www.
infra-e. ru. Выполнены подробные расчеты параметров регуляторов для каждой структуры. Кроме того, разработаны программные модули, позволяющие после ввода данных объекта вычислить эти параметры. Расчет выполняется на базе модульных критериев оптимизации для аналоговых и цифровых систем.
Все модели открыты и пользователь при необходимости может дополнить их своими данными. Книга предназначена для инженерно-технических работников и студентов, занятых исследованием, разработкой и наладкой автоматизированного электропривода.
Метод оперативного анализа нестационарных случайных процессов на основе разложения исследуемой функц
Исследуется метод решения задачи анализа технического состояния объектов управления на основе имитационного моделирования нестационарных случайных процессов функционирования данных объектов в виде разложения в интеграл Фурье в среде Anylogic и проверки данных процессов на стационарность.
Данный метод позволяет существенно повысить оперативность принятия решений по предотвращению нештатных ситуаций.
Информационные системы управления производственной компанией. Учебник и практикум для академического
Впервые в отечественной учебной литературе представлен систематизированный обзор современных концепций и систем автоматизации управления масштаба промышленного предприятия, включая не только хорошо известный класс менеджеральных ERP-систем и его окружения, но и системы управления производственными системами класса MES, APS, компьютеризированного интегрированного производства CIM, являющихся развитием систем управления производством, системы непрерывной поддержки жизненного цикла изделий (PLM) и его современные тренды и решения по цифровому производству, которые должны знать и осваивать современные специалисты по инжинирингу, совершенствованию производственных и логистических систем, внедряющие современные методы организации и управления производством (обзор которых представлен в учебнике), а также другие информационные системы, образующие ландшафт управления промышленной организацией, замыкающие различные контуры управления, выстроенные сегодня на принципах интеграции и образующие горизонталь интегрированной информационной системы предприятия.
Стратегическое развитие организаций в условиях вызовов, происходящих в конкурентной среде, становление методов стратегического менеджмента привели к появлению стратегических информационных систем управления эффективностью деятельности предприятия, образующих вертикаль управления современной организацией, а также развитию высоких интеллектуальных технологий в этой области, ориентированных на решение сложных управленческих задач стратегического уровня.
В настоящем практико-ориентированном учебнике широко рассматриваются стратегические информационные системы предприятия, инструменты бизнес-аналитики, высокотехнологичные решения цифрового производства, имитационного моделирования и их применение для совершенствования управления производственными и логистическими системами предприятия, поддержки принятия стратегических решений на предприятии.
Национальные интересы: приоритеты и безопасность № 46 (283) 2014
Журнал освещает актуальные проблемы национальных интересов, приоритетные направления развития экономики, вопросы национальной безопасности России и регионов в различных сферах экономики, политики, науки, техники и технологии. В номере: – Разработка новой Стратегии экономической безопасности: концептуальные подходы – Реализация открытых инноваций посредством распределенной самоорганизующейся системы управления инновационными проектами – Социально-экономические факторы неформальной оплаты медицинской помощи гражданами РФ – Факторы сохранения здоровья в оценке качества жизни населения Приморского края – Внешние риски и имитационное моделирование сценариев управления экономической динамикой – АПК и продовольственная безопасность Республики Бурятия и многое другое!
Цифровые модели изображений целей и реализаций сигналов в оптических локационных системах
Представлен аппаратно-программный комплекс имитационного цифрового моделирования характеристик заметности и изображений целей, а также реализаций сигналов в лазерных и инфракрасных локационных системах. Предложены фотометрические модели рассеяния оптического излучения шероховатыми поверхностями.
Рассмотрена система геометрического моделирования трехмерных объектов со сложной конфигурацией. Методами энергетической фотометрии проанализированы решения важных научно-технических задач анализа функционирования оптических локационных систем. Комплекс имитационного моделирования гарантирует требуемую адекватность получаемых данных и заменяет дорогостоящие полигонные измерения универсальным и гибким вычислительным экспериментом.
Для студентов старших курсов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Информационные системы» специальности «Информационные системы и технологии», а также для аспирантов и научных работников.
Имитационная многоагентная нечетко-логическая модель принятия маркетинговых решений промышленного пр
Рассмотрена задача создания инструментальной системы поддержки принятия маркетинговых решений промышленного предприятия в условиях неопределенности. Предлагается использовать методологию многоагентного программирования для ситуационного моделирования функционирования рынка как сложной социально-экономической системы, а также процедуры нечеткого логического вывода для обработки неопределенной информации.
Рассмотрены примеры ситуационных стратегий и принятия рациональных маркетинговых решений для рынка нефтегазового сервиса.
Управление финансами наукоемких предприятии
Рассмотрены основные методологические и практические основы управления финансами наукоемких предприятий. Значительное внимание уделено способам увеличения и планирования прибыли и денежных средств предприятий. Изложены финансовые технологии оптимизации структуры и объемов выпускаемой продукции.
Представлена технология текущего финансового планирования и прогнозирования финансового состояния предприятий с использованием методов имитационного моделирования и «процента от продаж» (метод формулы). Каждая глава учебника дополнена примерами задач, востребованных на практике, приведено их решение.
Содержание учебника соответсвует курсам лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Для студентов, преподавателей и аспирантов экономических факультетов, а также для специалистов планово-финансовых служб наукоемких предприятий.
Логистическая информационная система распределения товаров по филиалам дистрибьюторской фирмы
Появление в России дистрибьюторских фирм с разветвленной сетью филиалов привело к необходимости создания развитых логистических информационных систем, которые способны удовлетворить их потребности. При распределении товаров по филиалам могут использоваться программные средства, которые имеют встроенные функции экономико-математических методов и моделей, имитационных и геоинформационных моделей.
К таким программным средствам относятся Microsoft Excel, Mathcad, MATLAB LMI Control Toolbox, WinQSB; системы имитационного моделирования Pilgrim, Arena; геоинформационная система ArcView и др. Программа Excel ориентирована на самый широкий круг пользователей и применима при решении обширного спектра задач.
Программное средство MATLAB характеризуется относительно сложным и архаичным интерфейсом, хотя ценится профессионалами за огромный набор функций. Функциональные возможности программных продуктов WinQSB соответствуют потребностям решения задач в системе распределения товаров по филиалам дистрибьюторской фирмы.
Экспериментальные расчёты по моделям с помощью этого пакета и практика использования результатов расчётов в ряде филиалов подтвердили адекватность моделей условиям межрегиональной дистрибьюторской фирмы. Эффективность применения предлагаемой системы моделей основывается на согласовании интересов хозяйствующих субъектов на рынке, где представлена дистрибьюторская фирма.
Она состоит в повышении прибыли, сокращении логистических издержек, обновлении ассортимента, повышении качества и снижении розничной цены товаров.
Решение задачи взаимного исключения и координации процессов
Впервые задача взаимного исключения и координации параллельных процессов возникла в 80-х годах ХХ века, когда активно развивались различные платформы компьютеров (от больших вычислительных комплексов на базе вычислительной техники IBM, Cray и Burrows до компьютеров на базе 32-разрядных микропроцессоров Intel, IBM, SAN и Hewlett Packard).
В статье приводится решение этой задачи, используя систему имитационного моделирования Pilgrim для иллюстрации динамики процесса координации. Решение задачи координации можно осуществить с помощью переменной величины особого вида – семафора, а также особых функций, работающих с этой переменной.
Системный анализ в управлении рискованными проектами с применением специальных шкал (на примере проц
Сегодня понятие «риск» стало полноценной экономической категорией. Теория рисков активно развивается. Отчасти поэтому термин «риск» может иметь у разных авторов различное толкование. Этот термин нередко используется и в обыденной речи. В статье рассматривается системный анализ рисков управления рискованными инвестиционными проектами с применением специальных шкал.
Численные примеры иллюстрируются c помощью моделей в акторно-ориентированной системе имитационного моделирования Actor Pilgrim, разработанной в Национальном исследовательском университете «МЭИ».
Элементы качественной теории глобальных и локальных систем и имитационное моделирование их энергии
Глобальные и локальные системы, в которых рассматривается и моделируется изменение энергии в широком смысле слова, используются практически везде, только само понятие «энергия» используется нечасто. Однако фактически энергия – это обобщенный показатель, который всегда имеет место.
Например, деньги, топливо, человеческий и научный потенциал можно измерять с помощью соответствующих энергетических затрат. Энергия является общим эквивалентом для всех показателей.
Технология программного моделирования и управления моделями в системе Аctor Pilgrim
Анализируются концепции и методологические основы построения, конструирования и применения имитационных моделей в среде системы моделирования Аctor Pilgrim. Отмечены основные отличительные особенности системы в сравнении с ее более ранней версией, указаны возможности системы для решения задач управления сложными экономическими процессами, профессиональной подготовки и проведения исследований.
Обсуждаются методы и приемы практической работы по созданию и запуску моделей с использованием системы Аctor Pilgrim.
Путь от аналоговых моделей к симулятору на цифровом компьютере
Данная статья предназначена, прежде всего, для обоснования методов компьютерной имитации как разновидности аналогового моделирования – одного из мощных средств системного анализа. Сейчас некоторые аналоговые методы и модели, зародившиеся в мире аналоговых вычислительных машин, перекочевали на цифровые компьютеры и благодаря новым цифровым вычислительным возможностям стали еще более эффективными.
Иногда под термином «компьютерное моделирование» понимают автоматизированное решение задач на основе методов высшей математики. Но такое моделирование является не компьютерным, а чисто математическим. Моделирующие возможности вычислительной техники гораздо шире, и не следует ограничиваться её использованием только лишь в качестве быстродействующего калькулятора.
В статье рассмотрен принцип работы программного аналогового симулятора, который является основным компонентом современной системы имитационного моделирования. Аналоговые действия на макетах массового обслуживания составляют методическую основу алгоритмов программных симуляторов (интерпретаторов и диспетчеров), входящих в состав пакетов прикладных программ имитационного моделирования.
Эти алгоритмы позволяют получать решения задач массового обслуживания значительно быстрее и точнее по сравнению с экономико-математическими методами, основанными на системах дифференциальных уравнений.
Моделирование конкуренции поставщиков в пределах локального рынка одного товара (услуги)
Построена имитационная модель конкуренции, реализующая поведение множества потребителей и поставщиков, взаимодействующих в пределах локального рынка (некоторого товара или услуги). Модель позволяет производить вычислительный эксперимент, отражающий динамику объемов продаж каждого поставщика при различных начальных условиях и параметрах.
Проведены качественный анализ модели и численный анализ результатов. Рассмотрен вопрос применения формализма Лагранжа.
Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS World
В учебном пособии рассматриваются основы построения и принципы функционирования общецелевой системы моделирования GPSS World. На многочисленных примерах раскрываются методы построения имитационных моделей с применением инструментальных средств GPSS World.
Значительное внимание уделяется особенностям использования языка GPSS и языка Plus для моделирования сложных систем. Описываются методы проведения экспериментов с моделями и принятия по их результатам решений. В приложениях в систематизированном виде приводятся дополнительные справочные материалы, необходимые для построения блок-диаграмм, написания и отладки программ моделей на современных ПЭВМ.
Учебное пособие предназначено для студентов, курсантов военных учебных заведений, научных работников, а также всех тех, кто занимается вопросами моделирования систем различного назначения и кого интересуют современные информационные технологии.
Стохастические сетевые модели массового обслуживания
Развитие коммуникационных систем и сетевой организация сферы услуг стали причинами нового этапа развития двух направлений исследования операций. Это, во-первых, появление новых систем имитационного моделирования экономических процессов (например, Actor Pilgrim), и, во-вторых, совершенствование аппарата теории массового обслуживания.
В статье рассматриваются стохастические модели сетей массового обслуживания.
Эффективность управления кредитными рисками как основа долгосрочной конкурентоспособности коммерческ
В статье рассматриваются проблемы оценки кредитных рисков при формировании портфелей ссуд в коммерческих банках. Уделено значительное внимание анализу проблемы оценки вероятности дефолта заемщиков. Предложен методический подход для проведения такой оценки, базирующийся на построении модели денежных потоков и осуществлении их имитационного моделирования и позволяющий использовать полученные результаты для оценки потерь по портфелю ссуд.
Предложена технология построения моделей денежных потоков заемщиков, основанная на создании типовых отраслевых моделей.
Теория риска в страховании
В книге излагаются основы моделирования рисков в страховании с минимальным использованием аппарата теории вероятностей и математической статистики. Рассмотрены основные элементы структурной модели – число страховых событий, размер индивидуальной претензии, совокупная сумма претензий.
Подробно анализируются различные способы нахождения функций распределения изучаемых случайных величин – аналитические, табличные и методы, основанные на аппроксимации и имитационном моделировании. Изучаются задачи качественной и количественной оценки и оптимизации моделей страхования.
Во втором издании исправлены замеченные опечатки и добавлены примеры решения упражнений, что может облегчить усвоение материала. Для студентов математических и экономических специальностей, а также для практических специалистов в области страхования и финансового анализа.
Деловая статистика и вероятностные методы в управлении и бизнесе
Учебное пособие написано на основе курсов, прочитанных автором в Академии народного хозяйства при Правительстве РФ, Московском государственном институте международных отношений (Университет) МИД России и Московском государственном университете управления Правительства Москвы.
Освоение материала книги не требует повышенной математической подготовки и содержит анализ множества практических ситуаций, взятых из различных областей бизнеса. Пособие рассчитано для студентов экономических и управленческих специальностей, а также слушателей систем повышения квалификации и «Мастер делового администрирования» (МВА).
Оно предназначено для курсов высшего образования: «Теория вероятностей и математическая статистика», «Имитационное моделирование экономических процессов» и «Теория систем и системный анализ». В системе МВА оно поддерживает курс «Деловая статистика и количественные методы».
Симуляторы GPSS World и Actor Pilgrim: экономика и массовое обслуживание
В настоящее время используются десятки видов компьютерного моделирования. Особую популярность завоёвывает так называемое имитационное моделирование. Имитационной моделью называется специальный программный комплекс, который позволяет имитировать деятельность какого-либо сложного объекта.
Он запускает в компьютере параллельные взаимодействующие вычислительные процессы, которые являются по своим временным параметрам аналогами исследуемых. В странах, занимающих лидирующее положение по созданию новых компьютерных систем и технологий, направление Computer Science использует именно такую трактовку имитационного моделирования.
Особую популярность приобрела аналоговая разновидность имитационного моделирования – симуляция (англ. simulation) реальных процессов в памяти компьютера в виртуальном времени (в модельном времени, не связанном с реальным какими-либо масштабами). Симулятор – это главное программное обеспечение, которое позволяет корректно и точно моделировать исследуемые процессы в виртуальном времени.
Модель на языке GPSS не компилируется в машинный код и не является программой в обычном понимании. Она выполняется посредством простого и эффективного интерпретатора, который и является симулятором. Но следует понимать, что режим интерпретации замедляет выполнение модели по сравнению с моделью в виде exe-программы, подготовленной компилятором и собранной редактором связей.
Pilgrim-модель компилируется и выполняется как exe-программа в Windows XP в виде обычного приложения Win API. Её можно встраивать в программные комплексы, в интеллектуальные системы поддержки принятия решений. Зачастую она выполняется на вычислительной установке, где нет системы имитационного моделирования Pilgrim.
Поэтому в составе Pilgrim-модели имеется компактный скоростной диспетчер процессов, который и выполняет функции симуляции. Данная статья предназначена для тех, кто знаком с GPSS World и хотел бы расширить свои аналитические возможности с помощью Actor Pilgrim.
Здесь дан некоторый сравнительный анализ идеологий двух систем, используемых в настоящее время: GPSS World и Actor Pilgrim.
Организация ЭВМ и периферия с демонстрацией имитационных моделей
Книга посвящена проблемам развития инновационных образовательных технологий, включает детальное описание и компьютерное моделирование работы компонентов ЭВМ и периферии: микропроцессоров, микроконтроллеров, устройств управления и прерывания, памяти, таймеров, жёстких дисков, принтеров, сканеров, видеосистем, дисководов CD, кодеков и т.
д. На разных уровнях с помощью визуальных графических интерактивных демонстрационных моделей излагается работа и основы программирования компьютерных устройств. Широко представлено компьютерное тестирование по рассмотренным темам и электронные учебные пособия.
Показаны динамические модели фрагментов ассемблерных программ, функциональные графы вариантов заданий и образцы программ с использованием API-функций в графических средах. Наглядное обучение, предлагаемое в книге, может быть использовано преподавателями для проведения в увлекательной форме лекционных занятий с помощью проектора и ноутбука.
Эта книга предназначена для широкого круга читателей: преподавателей и студентов вузов (колледжей), инженеров и других, изучающих основы компьютерной техники. (Компакт-диск прилагается только к печатному изданию. ).
Оценка резервов снижения ресурсоемкости товаров и услуг: методы и инструментальные cредства
Предложен метод оценки резервов снижения ресурсоемкости товаров и услуг, требующий минимальных затрат. Показано, что имитационное моделирование позволяет получать статистические характеристики и распределение затрат ресурсов при любом распределении ресурсоемкости отдельных операций процесса.
Предлагается оценивать резервы снижения ресурсоемкости товаров и услуг по величине коэффициента вариации, величине правосторонней асимметрии и медианы эмпирического распределения затрат ресурса.
Некоторые вопросы развития методологии имитационных исследований
В статье обосновывается необходимость совершенствования методологии проведения имитационных исследований. Рассматриваются направления совершенствования традиционной методологии проведения имитационного исследования сложных систем (ИИСС) на основе парадигмы абстрактных уровней исследования.
Предлагается теоретико-множественный подход моделирования процесса ИИСС. Формулируется «желаемый» пользователем образ инструментального средства ИМ. В заключении приводятся примеры применения новой методологии.
Математические и инструментальные методы экономики
Раскрываются вопросы применения математических методов в экономике, использования математических моделей для проведения экономических расчетов, финансового анализа и управления инвестициями с помощью имитационного моделирования, компьютерных программ MATLAB, SIMULINK и др.
Отвечает требованиям к уровню прикладной математической подготовки студентов и аспирантов, необходимой для изучения экономических процессов на основе экономико-математических методов и моделей в современных инструментальных средах. Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения.
Для студентов бакалавриата экономических направлений, аспирантов и преподавателей вузов.
Управление запасами в цепях поставок в 2 ч. Часть 2. Учебник и практикум для бакалавриата и магистра
Цель данного учебника – систематизировать накопленные знания в виде прикладной теории, включающей научную базу и комплекс моделей и методов для расчета показателей запасов, а также выбора стратегий управления запасами. Во вторую часть учебника включены стратегии управления запасами, а также методы прогнозирования и имитационного моделирования процессов расхода и поставок в многоуровневых интегрированных логистических системах.