Этапы построения имитационных моделей.

Понятие имитационного моделирования. Примеры применения ИМ в различных областях науки, техники, экономики.

Имитационное моделирование – это компьютерное моделирование, позволяющее:

1) воспроизводить процесс функционирования системы в пространстве и времени;

2) Получать на ЭВМ статистические характеристики случайного процесса функционирования системы;

3) Определять лучший способ управления в детерминированных структурах путем проведения вычислительного эксперимента.

Под имитационным моделированием также понимают создание устройства среды, программы, позволяющей путем компьютерного эксперимента, получить нужную информацию об объектах изучаемой предметной области.

Примеры применения:

-бизнес процессы;

- боевые действия;

- динамика населения;

- дорожное движение;

- ИТ-инфраструктура;

- математическое моделирование исторических процессов;

- логистика;

- пешеходная динамика;

- производство;

- рынок и конкуренция;

- сервисные центры;

- цепочки поставок;

- уличное движение;

- управление проектами;

- экономика здравоохранения;

- экосистемы.

Условия применения и отличительные особенности ИМ.

Условия применимости – это широкий класс систем, для которых нельзя построить аналитические модели.

Пример: система массового обслуживания.

Основная цель – анализ динамических процессов с неподдающимися аналитическому изучению сложными связями между переменными.

Особенности:

1) Используется параметр времени

2) Не дает точного результата

3) Многократное выполнение эксперимента

Этапы построения имитационных моделей.

В каждом цикле имитационного моделирования можно выделить следующие этапы.

1. Формулировка проблемы

Здесь проводится описание исследуемой проблемы и определение целей исследования.

2. Разработка модели

Логико-математическое описание моделируемой системы в соответствии с формулировкой проблемы. Включает в себя разработку концептуальной модели и формализацию построенной концептуальной модели.

2.1. Разработка концептуальной модели

Концептуальная (содержательная) модель – это абстрактная модель, определяющая структуру моделируемой системы, свойства ее элементов и причинно-следственные связи, присущие системе и существенные для достижения цели моделирования.

2.2. Формализация построенной концептуальной модели

Осуществляется с помощью языка или аппарата математических методов.

3. Подготовка данных

Включает идентификацию, спецификацию и сбор данных.

Идентификация – статистический анализ модели, статистическое оценивание неизвестных параметров.

Спецификация – определение конечных целей моделирования; определение набора экзогенных и эндогенных переменных; определение состава системы уравнений, их структур; формулировка исходных предпосылок, ограничений. Спецификация опирается на имеющиеся экономические теории, специальные знания, интуицию исследователя.

4. Трансляция модели

Трансляция модели – это перевод модели со специальных имитационных языков или языка математики на язык программирования, на котором будет реализована прикладная программа, соответствующая имитационной модели.

5. Верификация

Верификация – это установка правильности разработанной программы, формальное, либо практическое доказательство ее правильной работоспособности на ЭВМ.

6. Валидация

Валидация – это оценка требуемой точности и адекватности имитационной модели.

7. Планирование

Определение условий машинного эксперимента с имитационной моделью, а также параметров при тестировании модели, результаты по входным данным.

На данном этапе необходимо определить условия, в которых будет осуществляться тестирование, проверка работоспособности и возможности функционирования; параметры, на которые надо обратить внимание при тестировании модели. Параметры могут быть связаны со способностью модели реагировать на какие-либо стохастические воздействия, на неверные входные данные, либо полное их отсутствие, на неверные действия персонала.

8. Постановка экспериментов

Предполагает прогон программы имитационной модели на ЭВМ для получения выходных данных или результатов, позволяющих оценить адекватность построенной модели.

9. Анализ результатов

Предполагает рассмотрение и изучение результатов имитационного эксперимента для подготовки выводов о возможности применения имитационной модели для решения некоторой проблемы.

10. Реализация и документирование

На основе построенной имитационной модели можно дать рекомендации о принятии того или иного управленческого решения и документально отразить процесс функционирования модели и полученные результаты.