Программные продукты для построения имитационных моделей

Сегодня на рынке можно найти большое количество программных продуктов, которые помогают упростить процесс описания деятельности организации.

Пакет Vensim (см рис.1.1.) представляет собой инструмент для визуального моделирования, поддерживающий разработку концептуальной модели, документирование, собственно моделирование, анализ результатов и оптимизацию моделей динамических систем. Он позиционируется на рынке программных продуктов как простое и гибкое средство для построения имитационных моделей систем с причинно-следственными связями, фондами и потоками.

Рис.1.1. Рабочее окно программы Vensim.

Следует отметить, что Vensim существует и в версии для академического использования в образовательных целях. Пакет имеет графический редактор для построения с помощью мыши классических форрестеровских моделей, Equation Editor для завершения формирования модели, а также развитые средства визуализации поведения модели. Программные комплексы Stella и iThink предназначены для преобразования моделей принятия решений в имитационные модели.

Основной упор делается на формирование у пользователя умения принимать решения, необходимые для исследования систем со сложными взаимозависимыми связями между подсистемами. Указанные программы широко используют графические функциональные элементы для графического изображения потоков, фондов, эффектов влияния неформализованных факторов. Динамика процессов и объектов выражается с помощью пяти типов базовых параметров: увеличение фондов, исчерпание фондов, рабочий процесс, соединение потоков, адаптация фондов. Соответственно, модели представляются тремя иерархическими уровнями: блок-схемы, базовые потоковые схемы, формальные спецификации. Одна из наиболее показательных сфер применения аппарата системной динамики –имитационное моделирование финансово-кредитной деятельности.

Система визуального моделирования MvStudium (Model Vision Studium) см.рис.1.2.

Рис.1.2. Рабочее окно MvStudium.

Пакет распространяется также под названием Rand Model Designer (отличия в схеме лицензирования и наличии прикладных библиотек классов).

Пакет позволяет быстро создавать модели многокомпонентных непрерывных, дискретных и гибридных (непрерывно-дискретных) систем. Входной язык не предъявляет никаких требований к знаниям по программированию: используются интуитивно понятные общепринятые формы для описания математических зависимостей и визуальные диаграммы для описания структуры и качественных изменений поведения моделируемой системы.

Непрерывное поведение систем описывается с помощью дифференциально-алгебраических уравнений первого и второго порядка (скалярных или матричных) произвольной формы (в том числе неразрешенных относительно производных). Уравнения задаются в естественном математическом представлении (аналогично MathCad). Для описания дискретного и гибридного поведения используются визуальные карты поведения, являющиеся расширением диаграмм состояний UML. Дискретные действия записываются с помощью несложного алгоритмического языка, включающего хорошо известные базовые конструкции традиционных алгоритмических языков.

Программный код выполняемой модели автоматически генерируется на основе математической модели и компилируется, что обуславливает высокую производительность при проведении вычислительных экспериментов. При автоматическом построении совокупной системы уравнений учитывается ее структура, уменьшается размерность и символьно разрешается часть уравнений, что в совокупности с использованием специальных численных методов дает возможность работать с большими системами уравнений (тысячи дифференциально-алгебраических уравнений), в том числе в режиме реального времени.

Имеются средства отладки моделей и демонстрации результатов модельных экспериментов, двухмерная и трехмерная анимация.

Поддерживаются типовые вычислительные эксперименты (получение параметрических зависимостей, определение вероятности события, определение математического ожидания и дисперсии значения переменной, анализ глобальной чувствительности).

Входной язык поддерживает возможность проведения «внутреннего» вычислительного эксперимента в ходе функционирования модели.

Имеется возможность использования визуальной модели независимо от среды разработки, а также встраивания выполняемой модели во внешнее приложение с использованием специального API [2].

AnyLogic (см.рис.1.3.) – инструмент имитационного моделирования новейшего поколения. Он основан на результатах, полученных в теории моделирования и в информационных технологиях за последнее десятилетие. Это одна из немногих российских разработок в области имитационного моделирования получивших признание за рубежом. AnyLogic – первый и единственный инструмент имитационного моделирования, объединивший методы системной динамики, «процессного» дискретно-событийного и агентного моделирования в одном языке и одной среде разработки моделей.

Рис.1.3. Рабочее окно AnyLogic.

Гибкость AnyLogic позволяет отражать динамику сложных и разнородных экономических и социальных систем на любом желаемом уровне абстракции. AnyLogic включает набор примитивов и библиотечных объектов для эффективного моделирования производства и логистики, бизнес-процессов и персонала, финансов, потребительского рынка, а также окружающей инфраструктуры в их естественном взаимодействии. Объектно-ориентированный подход, предлагаемый AnyLogic, облегчает итеративное поэтапное построение больших моделей [3].

В редакторе AnyLogic Вы можете разработать анимацию и интерактивный графический интерфейс модели. Редактор поддерживает большой набор фигур, элементов управления (кнопок, ползунков, полей ввода и т.д.), импорт растровой графики и векторной графики в формате DXF. Анимация может быть иерархической и поддерживать несколько перспектив.

AnyLogic поддерживает множество разнообразных типов экспериментов с моделями: простой прогон, сравнение прогонов, варьирование параметров, Монте-Карло, анализ чувствительности, оптимизация, калибровка, а также произвольный эксперимент по пользовательскому сценарию. Новая Java-версия мощного оптимизатора OptQuest™ от компании OptTek, Inc встроена в AnyLogic. Языком для описания структур данных, действий, правил и алгоритмов в AnyLogic является Java.

Таким образом, для дальнейшей работы был выбран программный продукт AnyLogic, поскольку в AnyLogic включены средства анализа данных и большой набор элементов бизнес-графики, спроектированных для эффективной обработки и презентации результатов моделирования: статистики, наборы данных, графики, диаграммы, гистограммы.

Дата добавления: 2015-07-11