Особенности применения программы Anylogic при изучении имитационного моделирования в старшей школе

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ ANYLOGIC ПРИ ИЗУЧЕНИИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В СТАРШЕЙ ШКОЛЕ

Конева А.Ф.,

студент 2 курс, факультет «Математики и информационных технологий» Башкирский государственный университет Россия, г. Стерлитамак

Беляева М.Б.,

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Математическое моделированием№ Башкирский государственный университет Россия, г. Стерлитамак

Аннотация

имитационный моделирование anylogic банк

В статье приводится обоснование необходимости изучения имитационного моделирования в старшей школе. В качестве среды моделирования предлагается использовать среду Anylogic. Приведен пример модели системы массового обслуживания банка, которую учащиеся могут взять за основу собственного проекта.

Ключевые слова: имитационное моделирование, Anylogic, моделирование в Anylogic, моделирование в школе, проектная деятельность.

Abstract

The article provides a justification for the need to study simulation modeling in high school. As a modeling environment, it is proposed to use the Anylogic environment. An example of a model of a bank queuing system is given, which students can take as the basis of their own project.

Keywords: simulation modeling, Anylogic, modeling in Anylogic, modeling at school, project activities.

Основным методом познания в различных сферах человеческой жизни, как профессиональной, так и научной является моделирование. Задача моделирования любой системы заключается в принятии решений, которые приводят к наилучшему результату. Анализируя систему в защищенном от рисков мире моделей, появляется возможность изучить ее поведение в зависимости от разных входных параметров. Одним из самых перспективных направлений на сегодняшний день является имитационное моделирование. С помощью этого инструмента можно создавать динамические модели. Их отличия от аналитических в нелинейном поведении, наличии «памяти», в большом количестве параметров и сложных причинно-следственных отношениях между объектами.

Имитационное моделирование в школьной программе осваивается в 1011 классах и играет важную роль в формировании способности принятия управленческих решений. Можно выделить следующие цели, которые ставит перед собой процесс обучения имитационному моделированию:

1. Формирование инженерного мышления. Под этим понимается возможность решения инженерных задач с использованием творческого подхода. Умение видеть систему в совокупности с другими подсистемами. Выделять актуальность проблемы и пути её решения. Отделять несущественные элементы и видеть взаимные связи внутри изучаемой предметной области.

2. Формирование надпрофессиональных компетенций. Это навыки и умения, которые необходимы в любой сфере деятельности в современном обществе. Сюда можно отнести высокий уровень владения информационными технологиями, целеустремленность, умение быстро приспосабливаться к смене условий задач, возможность анализировать полученные результаты и делать на их основании определенные умозаключения.

3. Профессиональное самоопределение учащихся. Созданию имитационной модели всегда предшествует глубокий анализ исследуемой области. Благодаря этому у учащихся появляется возможность «погрузиться» в ту сферу деятельности или проблему, которая вызывает у них наибольший интерес и проверить свои способности.

Всё вышеперечисленное доказывает то, что имитационное моделирование незаменимый инструмент для формирования у учащихся навыков исследовательской деятельности, результатом которой является нахождение решения проблемы. Существенную роль играет то, что решение носит практический характер и может быть реализовано.

Преимущества использования программного продукта Anylogic.

На сегодняшний день самым популярным и удобным продуктом имитационного моделирования является среда разработки Anylogic. Это связано с рядом преимуществ:

1. большое количество учебных материалов, статей, вебинаров и обсуждений;

2. бесплатная версия для обучения с поддержкой русского языка;

3. большое количество библиотек для разных предметных областей;

4. визуальная среда - возможность создавать наглядные 3D или 2D модели с удобным функциональным управлением;

5. возможность запуска модели в облаке через любой устройство;

6. работа с базами данных - установка входных параметров и сохранение результатов в любой БД;

7. возможность интеграции с гис-картами для моделей цепей поставок;

8. возможность многоподходного моделирования.

Выделяют три метода имитационного моделирования:

1. агентное моделирование-рассматривает поведение объектов внутри системы;

2. дискретно-событийный метод - позволяет описать процессы, как последовательность событий;

3. системная динамика - изучает взаимосвязи на высоком уровне абстракции.

Метод моделирования следует выбирать в зависимости от проблемы, которая требует решения. Суть многоподходного проектирования состоит в совмещении трех основных подходов, так чтобы сильные стороны одних компенсировали недостатки других. Например, цепь поставок может состоять из складов, которые выступают агентами. Процессы, которые происходят внутри складских помещений, задаются дискретно-событийной моделью.

Рисунок 1. Зависимость типа модели от уровня абстракции

А при помощи системной динамики можно описать поведение клиента в целом и его влияние на рынок потребительских услуг.

Рисунок 2. Многоподходное моделирование в Anylogic Программа Anylogic - это единственный продукт, который позволяет комбинировать разные подходы моделирования. 

Учебная модель Anylogic. Система массового обслуживания «Банк». Как уже отмечалось ранее, программа имитационного моделирования Anylogic имеет большой набор обучающих ресурсов. В справочной документации представлены пошаговые руководства по созданию типовых моделей при их построении учащиеся могут познакомиться со средой моделирования и освоить базовые принципы разных подходов к моделированию.

Рассмотрим модель СМО банка. Создание модели осуществляется поэтапно:

- Сначала формируется очередь к банкомату. Создается 3D анимация и запускается процесс симуляции. В итоге получается модель очереди к банкомату.

- На втором этапе в модель добавляется новый агент «кассир», который должен обрабатывать заявки (клиентов банка) с вероятностью 80%.

- На последнем этапе собирается статистика: средняя длина очереди, время использования банкомата, средне время обслуживания клиента.

Рисунок 3. СМО Банк

В итоге модель приобретает следующий вид:

После создания модели учащимся может быть предложено:

1. Смоделировать ситуацию, когда поток клиентов меняется во времени.

2. Сделать количество кассиров изменяющимся параметром и понаблюдать, как измениться нагрузка на банк.

3. Создать дополнительное окно «касса», в которую часть клиентов обращается после обслуживания сотрудниками.

4. По аналогии с изученной моделью, создать модель обслуживания касс розничного магазина, используя соответствующую анимацию.

Рисунок 4. Процесс выполнения

За счет отсутствия сложного программного кода, наличию большого количества обучающего материала, простоты использования, бесплатного распространения в учебных целых и широкого набора объектов визуализации, имитационное моделирование в среде Anylogic может стать мощным инструментом для повышения интереса у учащихся к научно - исследовательской деятельности.

Использованные источники

1. Самылкина Н.Н. Дидактический потенциал среды имитационного моделирования AnyLogic для решения разных типов управленческих задач. Материалы международной научной конференции “Информатизация непрерывного образования” в 2-х томах. - М.: РУДН. - 2018. - С. 381-385.

2. Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic / Ю.Г. Карпов. - М.: БХВ-Петербург, 2020. - 400 с.

3. Скачивание ПО Anylogic. [Электронный ресурс]. URL: https://www.anylogic.ru/ (дата обращения: 05.03.2022).

Размещено на Allbest.ru