В ИМИТАЦИОННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ.................................... ……………… 233
Глава 12. Динамические системы............................................................... ……………… 235
12.1. Простая динамическая система: система управления бойлером.. ………………235
12.2. Блок-диаграмма системы управления в пакете Simulink............... ………………237
12.3. Реализация модели динамической системы в среде AnyLogic..... ………………238
12.4. Построение моделей с иерархической структурой........................ ………………241
12.5. Блочный метод реализации моделей динамических систем
в среде AnyLogic....................................................................................... ………………242
Корневой активный объект Model.......................................................... ………………307
Анимация модели..................................................................................... ………………309
15.9. Заключение....................................................................................... ………………310
Глава 16. Использование различных парадигм при разработке моделей ……………. 311
16.1. Агентные и системно-динамические модели................................. ………………311
16.2. Модель, разработанная в рамках различных подходов................. ………………314
16.3. В каких случаях нужно строить агентные модели........................ ………………316
16.4. Заключение......................................................................................... ………………318
ЧАСТЬ V. ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ
ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ.............................................................. ……………… 319
Глава 17. Стратегическое планирование.................................................... ……………… 321
Глава 18. Динамика развития города (Urban Dynamics)............................. ……………… 325
18.1. Город как сложная система............................................................... ………………325
18.2. Пример агентной модели развития города (Urban Dynamics Agent Based)……...327
18.2.1. Общее описание модели..................................................... ………………327
18.2.2. Модель.................................................................................. ………………329
18.2.3. Использование модели для анализа возможных решений ……………..331
Глава 19. Информатика и коммуникация.................................................. ……………… 332
19.1. Алгоритм распределенного завершения......................................... ………………332
19.1.1.Постановка проблемы......................................................... ………………332
19.1.2.Алгоритм.............................................................................. ………………333
19.1.3.Модель базовых вычислений............................................. ………………334
19.1.4.Модель алгоритма распределенного завершения............ ………………339
19.2. Заключение......................................................................................... ………………342
Глава 20. Модели коллективного поведения.............................................. ……………… 343
20.1. Задача о синхронизации цепи стрелков (Firing Squad Problem)... ………………343
20.2. Постановка проблемы....................................................................... ………………343
20.3. Идея решения..................................................................................... ………………344
20.4. Описание модели............................................................................... ………………345
20.4.1.Модель Генерала................................................................ ………………345
20.4.2. Модель Сержанта................................................................ ………………346
20.4.3. Модель стрелка.................................................................... ………………347
20.4.4. Корневой объект................................................................. ………………347
20.4.5. Визуализация поведения цепи стрелков.......................... ………………348
20.5. Анимация модели.............................................................................. ………………348
20.6. Упражнения с моделью..................................................................... ………………349
20.7. Модель Heat Bugs (Тепловые жуки)................................................. ………………350
20.7.1. Формальная постановка задачи......................................... ………………351
20.7.2.Модель................................................................................. ………………351
20.7.3. Модель жука......................................................................... ………………352
20.7.4. Модель среды....................................................................... ………………352
20.8. Заключение......................................................................................... ………………353
Глава 21. Медицина.................................................................................... ……………… 354
21.1. Модель отделения скорой помощи.................................................. ………………354
21.1.1.Цели моделирования......................................................... ………………355
21.1.2. Статистика........................................................................... ………………356
21.1.3. Модель.................................................................................. ………………356
21.2. Заключение........................................................................................ ………………358
Глава 22. Логистика и транспорт................................................................ ……………… 360
22.1. Оптимизация использования танкерного флота компании......... ………………360
22.1.1.Постановка задачи............................................................. ………………360
22.1.2. Оценка необходимого числа танкеров............................. ………………361
22.1.3. Подход к решению задачи.................................................. ………………362
22.1.4. Имитационная модель в системе поддержки принятия решений …………….363
22.2. Заключение........................................................................................ ………………364
Глава 23. Обучение физике и механике....................................................... ……………… 365
23.1. Модель маятника (Pendulum)........................................................... ………………365
23.1.1. Постановка проблемы........................................................ ………………365
23.1.2.Описание модели............................................................... ………………366
23.1.3. Анимация............................................................................. ………………366
23.2. Ограниченный маятник (Constrained Pendulum)........................... ………………367
23.2.1. Постановка проблемы........................................................ ………………367
23.2.2. Имитационная модель ограниченного маятника……………………………….368
23.2.3.Анимация............................................................................ ………………369
23.3. Броуновское движение (Billiard_Balls)............................................ ………………369
23.3.1.Постановка проблемы....................................................... ………………369
23.3.2. Модель.................................................................................. ………………370
23.3.3. Модель шара........................................................................ ………………370
23.3.4. Поведение шара................................................................... ………………371
23.3.5.Дополнительный код......................................................... ………………372
23.3.6.Модель корневого объекта................................................ ………………373
23.3.7. Анимация............................................................................. ………………373
23.3.8. Изменение радиуса шаров и параметра g......................... ………………373
23.3.9. Динамическое изменение числа шаров............................ ………………374
23.4. Модель плоской кинематики........................................................... ………………375
23.4.1.Постановка задачи............................................................. ………………375
23.4.2.Описание модели............................................................... ………………376
23.4.3. Анимация работы трехзвенного механизма..................... ………………378
23.5. Заключение........................................................................................ ………………380
Заключение................................................................................................. ……………… 381
Литература................................................................................................. ……………… 383
Приложение. Описание компакт-диска....................................................... ……………… 385
Инструкция по загрузке, установке и активизации AnyLogic............. ………………385
Предметный указатель............................................................................... ……………… 387
Предисловие
■
Слишком часто в нашей жизни эксперименты ставятся на реальных системах, будь то экономика страны, отдельная организация или система управления сложным перекрестком. Лицо, принимающее решение, надеется при этом на свою проницательность, интуицию и удачу. Чаще всего это ни к чему хорошему не приводит. "Хотели как лучше, а получилось как всегда" — вот обычная характеристика таких решений.
Невысокая эффективность управленческих решений, сделанных на основе интуиции, объясняется тем, что причины и следствия в сложных системах разнесены во времени и пространстве, поэтому человеку трудно предсказать, какие последствия вызовет то или иное решение. В тех случаях, когда для оценки принимаемых решений эксперимент с реальными системами невозможен либо слишком дорог, используется моделирование.
Данная книга предназначена всем тем, кто хочет освоить имитационное моделирование как с точки зрения методологии, так и практически. Имитационное моделирование — это разработка компьютерных моделей и постановка экспериментов на них. Целью моделирования в конечном счете является принятие адекватных (т. е. обоснованных, целесообразных и реализуемых) управленческих решений. Компьютерное моделирование становится сегодня обязательным этапом в принятии ответственных решений во всех областях деятельности человека в связи с усложнением систем, в рамках которых человек должен действовать и которыми он должен управлять. Знание концепций, принципов и возможностей имитационного моделирования, умение строить и использовать модели являются необходимыми требованиями к инженеру, менеджеру, бизнес-аналитику.
В данной книге описаны основные концепции и проблемы имитационного моделирования с демонстрацией построения моделей с помощью инструментальной системы AnyLogic. Программный инструмент AnyLogic — продукт нового поколения для разработки и исследования имитационных моделей. Он является единственным российским профессиональным инструментом имитационного моделирования, успешно конкурирующим на мировом рынке. AnyLogic был разработан недавно на основе новых идей в области информационных технологий, теории параллельных взаимодействующих
процессов и теории гибридных систем. Эти новые идеи позволяют строить сложные имитационные модели, сохраняя контроль над разработкой. AnyLogic оказался очень удобным, гибким и мощным средством для решения с помощью имитационного моделирования широкого круга проблем для систем и процессов самой различной природы в производстве и бизнесе. Возможность использования одного инструмента при изучении различных парадигм и стилей моделирования делает этот инструмент незаменимым при начальном изучении этого предмета в вузах.
Имитационное моделирование — чрезвычайно широкая область. Поэтому изложение в данной книге не может исчерпать всего предмета. Цель книги — обеспечить читателя таким багажом методологических и практических знаний, чтобы он мог самостоятельно строить свои модели не только в среде AnyLogic, но и с помощью других инструментов моделирования. Однако акцент делается именно на AnyLogic. К изданию прилагается диск, на котором читатель найдет программную систему AnyLogic, а также разобранные и прокомментированные примеры. Книга не покрывает всех возможностей программного пакета AnyLogic. Для этого существуют Справочные материа лы по его использованию, которые доступны по кнопке Справка главного меню программной системы.
Данную книгу нужно не просто читать, ее нужно прорабатывать за компьютером. Здесь рассматриваются десятки законченных примеров имитационных моделей из самых различных областей, начиная от простейших до достаточно сложных. Для каждой модели приводится подробная постановка проблемы, обсуждается структура модели, разбирается сама модель в среде AnyLogic. Все модели, описываемые в книге, являются работающими, читатель может повторить все шаги процесса разработки моделей на своем компьютере, запустить каждую модель на выполнение, провести ее анализ и модификацию. Именно таким образом можно не только теоретически, но и практически освоить увлекательную и полезную область — имитационное моделирование систем.
Издание предназначено для студентов, инженеров, бизнес-аналитиков, менеджеров, консультантов — для всех тех, кто интересуется методами обоснованного принятия решений и анализа сложных систем. Книга также может служить основой для семестрового курса по имитационному моделированию систем.
