Системи імітаційного моделювання
У світі інформаційних технологій імітаційне моделювання переживає друге народження. Інтерес до цього виду комп'ютерного моделювання пожвавився у зв'язку із істотним технологічним розвитком систем моделювання, які на сьогоднішній день є потужним аналітичним засобом, що увібрали в себе весь арсенал новітніх інформаційних технологій, включаючи розвинені графічні оболонки для цілей конструювання моделей та інтерпретації вихідних результатів моделювання, мультимедійні засоби і відео, що підтримують анімацію в реальному масштабі часу, об'єктно-орієнтоване програмування, Internet – рішення та ін. У силу своєї привабливості і доступності ці технології імітаційного моделювання з легкістю покинули академічні стіни і сьогодні освоюються IT-фахівцями в бізнесі.
Імітаційне моделювання — це метод дослідження, заснований на тому, що система, яка вивчається, замінюється імітатором і з ним проводяться експерименти з метою отримання інформації про цю систему. Експериментування з імітатором називають імітацією (імітація — це збагнення суті явища, не вдаючись до експериментів на реальному об'єкті).
Тобто, Імітаційне моделювання — це метод, що дозволяє будувати моделі процесів, що описують, як ці процеси проходили б насправді.
Імітаційна модель — (у вузькому значенні) логіко-математичний опис об'єкта, який може бути використаний для експериментування на комп'ютері в цілях проектування, аналізу і оцінки функціонування об'єкта.
Програмна реалізація імітаційної моделі може бути створена за допомогою: • Алгоритмічних мов загального призначення;
• Спеціалізованих мов моделювання;
• Пакетів прикладних програм для моделювання;
• Засобів автоматизації програмування імітаційних моделей;
• Діалогових і візуальних систем моделювання;
• Інтелектуальних систем моделювання.
При дискретній імітації стан системи може змінюватися тільки в момент завершення подій.
При неперервній імітації залежні змінні моделі змінюються неперервно на протязі всього імітаційного часу.
При комбінованій імітації, залежні змінні моделі можуть змінюватися неперервно і дискретно.
В якості домінуючих базових концепцій формалізації і структуризації в сучасних системах моделювання використовуються:
• для дискретного моделювання - системи, засновані на описі процесів (process description): процесно-транзактно-орієнтовані системи моделювання блочного типу - (Extend, Arena, ProModel, Witness, Taylor, Gpss / H-Proof, тощо);
• системи, засновані на мережевих концептах (network paradigms). Мережеві парадигми (мережі Петрі та їх розширення), застосовуються при структуризації причинних зв'язків та моделюванні систем з паралельними процесами, службовці для стратифікації і алгоритмізації динаміки дискретних і дискретно-неперервних систем (CPN);
• мережі кусково-лінійних агрегатів, автоматні схеми, що моделюють дискретні і неперервно-дискретні системи;
• для систем, орієнтованих на безперервне моделювання - моделі та методи системної динаміки, - (Powersim, Vensim, Dynamo, Stella, Ithink та ін.);
• динамічні системи (MATLAB);
• агентне моделювання (AnyLogic);
• та інші.
Технологічні можливості сучасних систем моделювання характеризуються: • універсальністю і гнучкістю базової та альтернативної до базової концепцій структуризації та формалізації модельованих динамічних процесів, закладених в систему моделювання. Сьогодні популярні серед систем моделювання дискретного типу процесно-орієнтовані концепції структуризації, засновані на мережевих парадигмах, автоматних підходах і деякі інші; серед систем моделювання безперервного типу - моделі та методи системної динаміки;
• наявністю коштів проблемної орієнтації, коли система моделювання містить набори понять, абстрактних елементів, мовні конструкції з предметної області відповідного дослідження;
• застосуванням об'єктно-орієнтованих спеціалізованих мов програмування, що підтримують авторське моделювання та процедури управління процесом моделювання;
• наявністю зручного і графічного інтерфейсу, коли блок-схеми дискретних моделей і системні потокові діаграми безперервних реалізуються на ідеографічному рівні, параметри моделей визначаються через підменю;
• використанням розвиненої двох-і трьох-мірної анімації в реальному часі;
• можливістю для реалізації декількох рівнів представлення моделі, засобами для створення стратифікованих описів. Сучасні системи моделювання застосовують структурно-функціональний підхід, багаторівневі ієрархічні, вкладені структури та інші способи представлення моделей на різних рівнях опису;
• наявністю лінійок та інструментів для проведення і аналізу результатів сценарних, варіантних розрахунків на імітаційній моделі;
• математичною та інформаційною підтримкою процедур аналізу вхідних даних, аналізу чутливості та широкого класу обчислювальних процедур, пов'язаних з плануванням, організацією і проведенням спрямованого обчислювального експерименту на імітаційної моделі.
• Експериментальні дослідження на імітаційній моделі інформативні, тому необхідна реалізація підходу Simulation Data Base, заснованого на доступі до баз даних моделювання. Технологічно це вирішується за допомогою власних спеціалізованих аналітичних блоків системи моделювання або за рахунок інтеграції з іншими програмними середовищами;
• виконавчий модуль може функціонувати поза середовищем для розробки моделі;
• застосуванням багатокористувацького режиму роботи, інтерактивно розподіленого моделювання, розробками в галузі взаємодії імітаційного моделювання з Всесвітньою павутиною і ін.
Див. також: GPSS; AnyLogic; Arena;
