Обзор систем имитационного моделирования, используемых при подготовке бакалавров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Обзор систем имитационного моделирования, используемых при подготовке бакалавров

Раменская А.В., канд. экон. наук

Имитационное моделирование один из современных подходов для анализа и обоснования управленческих решений в области экономики и бизнеса. Дисциплина «Имитационная моделирование» входит в вариативную часть для направлений подготовки 01.03.04 Прикладная математика, 38.03.05 Бизнес-информатика, 01.03.02 Прикладная математика и информатика и ряда других. Построение и анализ имитационных моделей позволяет учесть большое количество стохастических факторов и рассмотреть динамику поведение изучаемого объекта во времени. Однако, реализация этого подхода требует применение специализированного программного обеспечения. имитационный моделирование управленческий экономика

Метод Монте-Карло лежит в основе современного имитационного моделирования (ИМ). В литературе можно найти примеры его использования для решения экономических задач, например анализа рисков [1, 11]. Расчеты проводятся с использованием MS Excel, ППП MathCAD и другого программного обеспечения общего назначения, а также с использованием собственного программного обеспечения.

Для анализа систем массового обслуживания (СМО), бизнес-процессов предприятия, ряда логистических задач необходимо построение сложных моделей, учитывающих фактор времени. Рассмотрим существующие специализированные системы ИМ.

Одной из первых система ИМ является GPSS, разработанная Дж. Гордоном (IBM). Реализованная концепция транзактов (сущностей, entities) и потоковых диаграмм (flowchart) заложила подход дискретного-событийного моделирования. Логика поведения сложной системы представляется в виде множества состояний и правил перехода между ними в дискретно-временной области. Потоковая диаграмма включает в себя источник транзактов (пассивный объект, отражающий заявку на обслуживания), обслуживающие устройства, очереди, ключи, стоки транзактов и другие элементы СМО. Потоковая диаграмма задает все возможные пути перемещения транзактов в системе и может включать в себя стохастические элементы. Имитационная модель на языке GPSS представляет собой совокупность блоков (код программы), которые могут быть представлены в виде блок-схемы. Система работает в режиме интерпретации, то есть отдельная моделирующая программа не создается. Пример модели, представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - пример потоковой диаграммы в GPSS World (работа склада)

Текущая версия GPSS World Student Version доступна бесплатно для обучения студентов (разработчик Minuteman Software) [7]. В литературе можно найти широкое применение этой системы для анализа экономических и производственных процессов [2, 8, 9]. На наш взгляд, её использование в учебном процессе студентов бакалавров позволит сформировать навыки формального построения имитационной модели реального процесса, проведения имитационного эксперимента и интерпретации результатов имитационного моделирования на основе стандартного отчета.

К более современным средствам ИМ можно отнести Arena, AnyLogic, Extend, IThink, Powersim, Stella и ряд других. Большинство объединяет наличие графического редактора, который упрощает процесс составления формальной модели. Разработчику доступны стандартные блоки для которых задаются параметры функционирования, таким образом, в ряде систем знание основ программирования и специализированных языков не требуется. В качестве примера рассмотрим окно разработки AnyLogic (рисунок 2). Можно выделить 3 области: стандартная библиотека, содержащая готовые блоки; поле разработки, в котором представлены потоковая диаграмма, элементы визуализации и отображения статистики; окно задания свойств объекта.

Рисунок 2 - окно разработки в AnyLogic PLE

Отличительными особенностями современных систем ИМ является возможность интеграции с базами данных, загрузки карт и чертежей зданий, настройка анимации в ходе моделирования, совместная работа нескольких пользователей над моделью.

В таблице 1 представлены сравнительные характеристики ряда систем ИМ [3-7]. Одним из определяющим при выборе системы для подготовки в университете является наличие бесплатной обучающей версии для студентов.

Таблица 1 - обзор функциональных возможностей систем ИМ

Подготовка студентов бакалавров в рамках дисциплины «Имитационное моделирование» должно включать как обзор возможностей современных пакетов, студентам рекомендуется самостоятельно изучить функциональные возможности систем ИМ, рассмотреть сферы применения каждой и подобрать систему для целей конкретного производственного объекта (например, предприятия на котором проходила производственная практика).

Для более детального изучение рекомендуется использовать систему AnyLogic PLE. Она имеет широкий функционал даже в обучающей версии, а также реализует концепцию агентного моделирования. Дополнительным преимуществом является возможность скачать готовые примеры из библиотеки реальных проектов, которые загружаются пользователями со всего мира. Использование это системы позволит развить навыки формального построения имитационной модели реального процесса, составления отчетов и визуализации процесса имитационного моделирования.

Таким образом, в статье рассмотрены системы имитационного моделирования, которые могут использовать в учебном процессе при изучении дисциплины «Имитационное моделирования». Рекомендовано использовать системы GPSS World и AnyLogic PLE.

Список литературы

1. Зеленина, Т. А. Применение имитационного моделирования для развития компетентностного подхода при подготовке бакалавров [Электронный ресурс] / Т.А. Зеленина, А.В. Раменская // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры : материалы Всерос. науч.-метод. конф. (с междунар. участием), 4-6 февр. 2015 г., Оренбург / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Оренбургский. гос. ун-т". - Электрон. дан. - Оренбург,2015. - С. 1353-1360.

2. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем / Кудрявцев Е. М. - ДМК Пресс, 2004. - 320 с.

3. Официальный сайт компании AnyLogic Company разработчика AnyLogic. Главная страница. - Режим доступа - Дата обращения 25.12.2018

4. Официальный сайт компании Powersim Software AS разработчика Powersim. Главная страница. - Режим доступа http://www.powersim.com/ - Дата обращения 25.12.2018

5. Официальный сайт компании Systems Modeling Corporation - разработчика Arena. Главная страница. - Режим доступа https://www.arenasimulation.com/ - Дата обращения 25.12.2018

6. Официальный сайт компании разработчика Extendsim. Главная страница. - Режим доступа https://www.extendsim.com/ - Дата обращения 25.12.2018

7. Официальный сайт компании-разработчика GPSS World. Главная страница. - Режим доступа: http://www.minutemansoftware.com/ - Дата обращения 25.12.2018

8. Раменская, А.В. Использование метода имитационного моделирования при выборе стратегии расширения складских помещений для предприятия малого бизнеса [Электронный ресурс] / А. В. Раменская // Имитационное моделирование. Теория и практика : восьмая Всеросс. науч.-практ. конф. по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности, 18-20 окт. 2017, СПб. / АО "ЦТСС" ; СПИИРАН ; НП "НОИМ". - Электрон. дан. - СПб. : изд-во: НП "НОИМ",2017. - . - С. 513-517. Режим доступа: http://simulation.su/uploads/files/default/2017-immod-513-517.pdf

9. Сосновиков Г.К. Компьютерное моделирование. Практикум по имитационному моделированию в среде GPSS World / Сосновиков Г. К. - НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 112 с.

10. Яркова, О. Н. Имитационное моделирование системы обслуживания пассажиров вылетающих рейсов на примере аэропорта "Оренбург" [Электронный ресурс] / Яркова О. Н. // Прикладная информатика,2016. - Т. 11, № 4(64). - С. 103-114.

11. Яркова, О. Н. Имитационное моделирование финансовых ресурсов коммерческого банка [Электронный ресурс] / О. Н. Яркова, А. Г. Реннер, К. В. Пивоварова // Прикладная информатика,2017. - Т. 12, № 4 (70). - С. 5-14.

Размещено на Allbest.ru