AnyLogic — инструмент имитационного моделирования нового поколения

В данной книге представлен пакет AnyLogic — отечественный профессио­нальный инструмент имитационного моделирования нового поколения, ко­торый существенно упрощает разработку моделей и их анализ.

Программный инструмент AnyLogic основан на объектно-ориентированной концепции. Объектно-ориентированный подход к представлению сложных систем является лучшим на сегодняшний день методом управления сложно­стью информации, эта концепция позволяет простым и естественным образом организовать и представить структуру сложной системы. Таким образом, идеи и методы, направленные на управление сложностью, выработанные в последние десятилетия в области создания программных систем, позволяют разработчикам моделей в среде AnyLogic организовать мышление, структу­рировать разработку и, в конечном счете, упростить и ускорить создание моделей.

Другой базовой концепцией AnyLogic является представление модели как набора взаимодействующих параллельно функционирующих активностей. Такой подход к моделированию интуитивно очень понятен и естественен во многих приложениях, поскольку системы реальной жизни состоят из сово­купности активностей, взаимодействующих с другими объектами. Активный объект в AnyLogic — это объект со своим собственным функционированием, взаимодействующий с окружением. Он может включать в себя любое коли­чество экземпляров других активных объектов. Активные объекты могут ди­намически порождаться и исчезать в соответствии с законами функционировании системы. Так могут моделироваться социальные группы, холдинги компаний, транспортные системы и т. п.

Графическая среда моделирования AnyLogic поддерживает проектирование, разработку, документирование модели, выполнение компьютерных экспе­риментов с моделью, включая различные виды анализа — от анализа чувст­вительности до оптимизации параметров модели относительно некоторого критерия.

В результате AnyLogic не ограничивает пользователя одной-единственной парадигмой моделирования, что является характерным фактически для всех инструментов моделирования, существующих сегодня на рынке. В AnyLogic разработчик может гибко использовать различные уровни абстрагирования, различные стили и концепции, строить модели в рамках той или иной пара­дигмы и смешивать их при создании одной и той же модели, использовать ранее разработанные модули, собранные в библиотеки, дополнять и строить свои собственные библиотеки модулей. При разработке модели на AnyLogic можно использовать концепции и средства из нескольких "классических" областей моделирования, например, в агентной модели использовать методы системной динамики для представления изменений состояния среды или в непрерывной модели динамической системы учесть дискретные события. Например, анализ IT-инфраструктуры компании (анализ производительно­сти серверов, узких мест локальной сети и т. п.), который легко производит­ся с помощью методов дискретного событийного моделирования, имеет не­много пользы, если в модели не отражено влияние возможных изменений параметров этой инфраструктуры на бизнес-процессы и, в конечном счете, на прибыль компании, а такая связь в модели не может быть реализована только средствами дискретно-событийного моделирования. В AnyLogic лег­ко строятся подобные модели с требуемым уровнем адекватности, позво­ляющие ответить на многие вопросы, интересующие исследователя. Богатые возможности анимации и визуального представления результатов в процессе работы модели позволяют понять суть процессов, происходящих в модели­руемой системе, упростить отладку модели.

Удобный интерфейс и многочисленные средства поддержки разработки мо­делей в AnyLogic делают не только использование, но и создание компью­терных имитационных моделей в этой среде моделирования доступными даже для начинающих.

Структура книги

В части I приводятся основные сведения об имитационном моделировании, эта­пах разработки моделей, методах проверки правильности, корректности модели.

В части П описываются основные средства инструмента имитационного моделирования AnyLogic. Здесь рассматриваются практические вопросы техники создания моделей с помощью этого инструмента таким образом, чтобы читатель смог приступить к созданию своих собственных моделей как можно скорее. В отдельных главах приводится описание более сложных средств AnyLogic, в частности, использование языка программирования Java для описания логических правил поведения объектов модели.

В части III книги анализируются методологические и практические вопро­сы анализа моделей. Сюда относятся вопросы постановки компьютерного эксперимента, поиска оптимальных вариантов решений. В этом же разделе рассматриваются проблемы подготовки исходных данных стохастической природы для модели и обработка стохастических результатов моделирова­ния. В последней главе этой части рассматриваются вопросы интеграции модели с другими программными системами обработки и хранения данных.

Часть IV книги посвящена изложению четырех подходов к разработке моделей: это моделирование динамических систем, системная динамика, дискретно-событийные системы и новая быстро развивающаяся область мо­делирования — многоагентные системы. Каждая из этих областей основана на своей концепции, парадигме моделирования, и в каждой из них сущест­вуют программные системы, поддерживающие, упрощающие разработку мо­делей именно в рамках соответствующей парадигмы. В данной части демон­стрируется, как в среде AnyLogic можно строить модели в соответствии с каждой из этих концепций моделирования. Поледняя глава этой части об­суждает методологические вопросы использования различных подходов при разработке одной и той же модели.

Сфера применения AnyLogic включает логистику, телекоммуникацию, мар­кетинг и бизнес, производственные процессы, протоколы связи, социальные процессы, системы управления, моделирование физических процессов, эко­логию и многое другое. Часть V книги посвящена описанию моделей, раз­работанных в среде AnyLogic для исследования проблем из нескольких об­ластей: от анализа рынка до оптимизации транспортной системы, от модели динамики города до протоколов связи. В каждой из этих областей AnyLogic позволяет выбрать необходимый уровень абстракции и использовать свой стиль, свою парадигму моделирования, а в некоторых случаях и смешивать эти стили при создании моделей.

Часть I

Общие вопросы имитационного моделирования