Имитационное моделирование
Вопрос 1.
Имитационное моделирование – деятельность по разработке программных моделей реальных или гипотетических систем, выполнение этих программ на компьютере и анализ результатов компьютерных экспериментов.
Имитационная модель – упрощенное подобие реальной системы, либо той, которую предполагают создать в будущем. Обычно представляется компьютерной программой. Выполнение программы можно считать имитацией поведения исходной системы.
Подходы к имитационному моделированию основаны на том изменяются ли параметры системы дискретно или непрерывно, и включает ли в себя система случайные элементы.
Одна из возможных классификаций:
Непрерывно-детерминированные модели отражают динамику изучаемой системы, т.е. её поведение во времени.
Дискретно – детерминированные модели представляются в виде некого автомата, перерабатывающего дискретную информацию и меняющего свои внутренние состояния лишь в допустимые моменты времени. Понятие автомата в данных моделях является математической абстракцией, удобной для описания широкого класса процессов функционирования реальных объектов в автоматизированных системах обработки информации и управления.
Дискретно-стохастические модели или дискретно-событийные. Для многих производственных и организационных систем характерным является стохастический характер процесса их функционирования, т.е. случайное появление заявок (требований) на обслуживание и завершение обслуживания в случайные моменты времени. Разработано значительное количество программных средств, предназначенных для имитационного моделирования дискретно-событийных систем.
Пример
Рассмотрим модель офиса, в котором прием клиентов ведет один специалист. Специалист не может обслуживать одновременно нескольких клиентов. Поэтому, если специалист занят, клиенты ждут в очереди. Разработка модели начинается составлением списка событий, происходящих в системе и меняющих ее состояние. В нашем случае таких событий всего два: поступление нового клиента и завершение обслуживания клиента. (Событийный подход). Следующий шаг описание реакции системы на событие. Это производится путем изменения значений переменных состояния с использованием условных операторов IF - THEN - ELSE.
Введем переменные состояния:
Queue – число клиентов в очереди
Clerk = («занят» / «свободен») – занят или свободен специалист.
В начале моделирования очередь пуста,
Queue = 0,
Clerk = «свободен»
Реакция на события
Поступление клиента:
IF (Clerk = «свободен») THEN
Clerk = «занят»
ELSE Queue = Queue + 1
Завершение облуживания:
IF (Queue > 0) THEN
Queue = Queue - 1
ELSE Clerk = «свободен»
Диаграмма состояний.
Непрерывно-стохастические модели. Особенности непрерывно-стохастического подхода рассмотрим на примере использования в качестве типовых математических схем систем массового обслуживания. В качестве процесса обслуживания могут быть представлены различные по своей физической природе процессы функционирования экономических производственных, технических и других систем, например потоки поставок продукции некоторому предприятию, потоки деталей и комплектующих изделий на сборочном конвейере, заявки на обработку информации ЭВМ от удаленных терминалов и т.д. При этом характерным для работы таких объектов является случайное появление заявок (требований) на обслуживание и завершение обслуживания в случайные моменты времени, т.е. стохастический характер процесса их функционирования.