Презентация Программные средства для имитационного моделирования онлайн

Содержание слайда: Программные средства для имитационного моделирования

Содержание слайда: Особенности ПО для моделирования Имитационное моделирование характеризуется наличием параметров, которые являются случайными величинами. Поэтому ПО, используемое для моделирования, должно обладать средствами генерации случайных величин, которые имеют различное распределение.

Содержание слайда: Универсальные языки Универсальные языки обладают средствами генерации равномерно распределенных случайных величин на отрезке. Например, в языке C#: Random r = new Random(); int k = r.Next(255); Для получения других распределений требуется писать дополнительные процедуры.

Содержание слайда: Универсальные языки Универсальные языки обладают средствами генерации равномерно распределенных случайных величин на отрезке. Например, в языке C#: Random r = new Random(); int k = r.Next(255); Для получения других распределений требуется писать дополнительные процедуры.

Содержание слайда: Расчетные ПО для моделирования Для проведения расчетов по имитационным моделям могут использоваться: Математические пакеты (Mathematica, Matlab и пр.); Офисные пакеты (MS Office в части MS Excel).

Содержание слайда: Почему удобно использовать MS Excel Программа MS Excel обладает: Специальным набором функций, которые позволяют вычислять функции распределения случайных величин; Средствами графического представления данных (построители диаграмм); Собственным языком программирования (VBA), с помощью которого можно задавать сложные расчетные алгоритмы; Набором элементов управления, которые можно внедрять в рабочие листы электронных таблиц; Удобным способом сохранения данных в виде электронных таблиц; Использование формул в ячейках для вычислимых полей.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования Для решения задачи исследования сложных систем необходимо: описывать множество устройств и подсистем, выводить разнообразную статистику работы на интересующих участках модели, неоднократно изменять параметры блоков (устройств) для проведения имитационных экспериментов, для этого целесообразно использовать пакеты имитационного моделирования, в которых уже реализован необходимый функционал.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования В процессе эволюционирования инструментальных средств имитационного моделирования к настоящему моменту появилось множество программных пакетов, обычно использующих в модельной структуре объекты, свойства, очереди и ресурсы. Эти пакеты разделяются на два основных типа: предметно-ориентированные программы моделирования (построение модели с помощью графического интерфейса) и языки имитационного моделирования (написание программного кода). Среди всего разнообразия программных решений наибольший интерес представляют GPSS World, Extend, AnyLogic, Arena, Simulink.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования GPSS World – среда компьютерного моделирования общего назначения, позволяющая описать модель на языке GPSS, подать на вход характеристики системы, а на выходе получить статистику по итогам экспериментов. GPSS World является очень гибким инструментом, подстраиваемым под любую задачу благодаря работе непосредственно с программным кодом. Система также имеет богатый функционал для построения отчетов и вывода статистических данных.

Содержание слайда: GPSS World

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования Extend – это графическая среда моделирования, где разнообразные конфигурации систем могут быть представлены в виде блоков, настройка и создание которых осуществляются с использованием внутреннего языка ModL. Разработчиками реализованы механизм наследования и возможность создания иерархии в модели. Пакет поставляется компанией Imagine That, Inc.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования Arena поставляется компанией Systems Mode­ling Corporation. Моделирующие конструкции, именуемые в пакете модулями, объединены в шаблоны Basic Process, Advanced Process и Advanced Transfer. Модули, имеющие свои параметры и настройки, реализованы в виде блоков, отображаемых в окне работы с моделью.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования Пакет поддерживает язык Visual Basic for Applications (VBA) компании Microsoft, что дает возможность считывать данные из других приложений и записывать в другие приложения (например Excel). Таким образом, можно создавать удобные интерфейсы для ввода параметров модели и генерирования отчетов заданного формата.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования Программа имеет расширяемую библиотеку стандартных блоков и богатый функционал для проведения имитационных экспериментов. Главной особенностью этой системы является ее интегрированность в среду Matlab, предоставляющую пользователю практически неограниченные возможности по обработке входных и выходных данных модели.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования Пакет AnyLogic – отечественный профессиональный инструмент нового поколения, который предназначен для разработки и исследования имитационных моделей. Разработчик продукта – компания «Экс Джей Текнолоджис» (XJ Technologies), г. Санкт-Петербург; электронный адрес: www.xjtek.ru.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования AnyLogic был разработан на основе новых идей в области информационных технологий, теории параллельных взаимодействующих процессов и теории гибридных систем. Благодаря этим идеям чрезвычайно упрощается построение сложных имитационных моделей, имеется возможность использования одного инструмента при изучении различных стилей моделирования. Программный инструмент AnyLogic основан на объектно- ориентированной концепции. Другой базовой концепцией является представление модели как набора взаимодействующих, параллельно функционирующих активностей. Активный объект в AnyLogic – это объект со своим собственным функционированием, взаимодействующий с окружением. Он может включать в себя любое количество экземпляров других активных объектов.

Содержание слайда: Пакеты имитационного моделирования AnyLogic (Professional) – пакет для разработки сложных имитационных моделей, а также создания и использования пользовательских библиотек для различных областей применения. AnyLogic Professional включает в себя новые: Экспорт моделей в виде отдельных Java приложений Создание и импорт пользовательских библиотек Отладчик моделей на уровне Java кода Интеграция с ПО управления версиями Упрощённая интеграция с базами данных, таблицами и текстовыми файлами Внедрение в анимацию чертежей САПР Расширенный набор элементов управления Оптимизатор OptQuest Расширенный набор экспериментов Сохранение, загрузка и экспорт результатов моделирования Интеграция с ГИС-картами Включена библиотека пешеходной динамики (Pedestrian library) Включена библиотека моделирования железных дорог (Rail yard library) Сохранение и восстановление полного состояния модели во время её работы

Содержание слайда: 2. Факторы выбора инструментальных средств моделирования. Механизмы формирования системного времени Факторами выбора инструментальных средств моделирования являются следующие: В какой форме будет описываться объект исследования: непрерывная; дискретная система; смешанный вариант. Проблемно-ориентированная среда (ARENA, ARIS) или универсальная система (GPSS) На выбор той или иной системы влияет выполнение следующих условий: Наличие практического опыта работы с конкретным инструментальным средством, в том числе и наличие обученного персонала;

Содержание слайда: Стоимость лицензии и стоимость разработки. Их соотношение со средствами, выделенными на проект. Современные проблемно-ориентированные системы моделирования очень дороги, по сравнению с просто языками моделирования; Стоимость лицензии и стоимость разработки. Их соотношение со средствами, выделенными на проект. Современные проблемно-ориентированные системы моделирования очень дороги, по сравнению с просто языками моделирования; Размерность создаваемой модели (несложный объект, учебные задачи и т.д.). Современные средства моделирования достаточно функциональны. Поэтому при небольшой размерности целесообразнее ориентироваться на более простую систему (GPSS/W), даже если она не очень вписывается в предметную область; Предметная область объекта исследования. Возможность или ее отсутствие выбрать конкретную проблемно-ориентированную систему.

Содержание слайда: Внутренние факторы: Внутренние факторы: а) Виды возможных статистических испытаний. Хотя современные системы моделирования в этом отношении достаточно функциональны, тем не менее, специфика все-таки имеется. Поэтому, если исследуемая система требует разнообразных средств анализа и испытаний необходимо учитывать этот фактор при выборе конкретной системы моделирования; б) Степень трудности изменения структуры модели. Если структура моделируемой системы неочевидна или подвержена изменениям (новый объект, предпроектное обследование), то этот фактор, безусловно, является очень важным; в) Способ организации учета времени и происходящих действий. Регламентация событий и процессов имеет 2 аспекта: «продвижение» времени, т.е. корректирование временной координаты состояния системы; обеспечение согласованности различных блоков и событий в системе.

Содержание слайда: Существуют два основных метода задания времени: Существуют два основных метода задания времени: с помощью фиксированных интервалов времени. Отсчет системного времени ведется через заранее определенные интервалы постоянной длины. Модели с непрерывным изменением состояния; с помощью переменных интервалов времени. Состояние моделируемой системы обновляется с появлением каждого существенного события независимо от интервала времени между ними (время событий). Модели с дискретным изменением состояния. Каждый из методов имеет свои преимущества: последовательная обработка событий и обработка событий пакетами или группами. Модели с фиксированным шагом проще реализуются, но существует риска не правильного выбора интервала времени (слишком большой) и, соответственно потеря точности модели.

Содержание слайда: Метод фиксированных шагов: Метод фиксированных шагов: события появляются регулярно и распределены во времени равномерно; в течение цикла моделирования T появляется очень много событий, причем математическое ожидание продолжительности событий невелико; точная природа существенных событий не ясна. Например, на начальном этапе имитационного исследования.

Содержание слайда: Метод переменных интервалов времени: Метод переменных интервалов времени: позволяет существенно экономить машинное время моделирования в случае статических систем, в которых существенные события могут длительное время не наступать; не требует определения величины времени приращения; может эффективно использоваться при неравномерном распределении событий во времени и (или) большой величине математического ожидания их продолжительности.

Содержание слайда: 3. Специфика инструментальных средств имитационного моделирования Существует два направления развития инструментальных средств: первое из них представляют языки имитационного моделирования. Эти языки по сравнению с универсальными языками программирования: снижают трудоемкость написания моделирующих программ, включают специализированные процедуры, которые могут применяться в любой имитационной модели, и отличаются точностью выражения понятий, характеризующих имитируемые процессы, и автоматическим формированием определенных типов данных, необходимых в процессе имитационного моделирования;

Содержание слайда: В каждом цикле создания программной модели можно выделить следующие этапы: В каждом цикле создания программной модели можно выделить следующие этапы: Формулирование проблемы: описание исследуемой проблемы; установление границ и ограничений моделируемой системы; определение целей исследования. Разработка модели: переход от реальной системы к некоторой логической схеме (абстрагирование). Подготовка данных: отбор данных, необходимых для построения модели, и представление их в соответствующей форме. Трансляция модели: описание модели на языке имитационного моделирования.

Содержание слайда: Оценка адекватности: Оценка адекватности: повышение до приемлемого уровня степени уверенности, с которой можно судить относительно корректности выводов о реальной системе, полученных на основании обращения к модели. Планирование: определение условий проведения машинного эксперимента с имитационной моделью. Экспериментирование: многократный прогон имитационной модели на компьютере для получения требуемой информации. Анализ результатов: изучение результатов имитационного эксперимента для подготовки выводов и рекомендаций по решению проблемы. Реализация и документирование: реализация рекомендаций, полученных на основе имитации; составление документации по модели и ее использованию.

Содержание слайда: В настоящее время языки имитационного моделирования получили дальнейшее развитие в виде визуальных средств моделирования, где исследователь оперирует не командами и операторами языка, а объектами, представляемыми в графическом виде. В настоящее время языки имитационного моделирования получили дальнейшее развитие в виде визуальных средств моделирования, где исследователь оперирует не командами и операторами языка, а объектами, представляемыми в графическом виде. Визуальные средства моделирования частично снимают проблемы языков имитационного моделирования, описанные чуть выше, но в то же время основные из них остаются, например, освоение исследователем абстрактных терминов, используемых в этих средствах. Вторым направлением развития инструментальных средств имитационного моделирования являются узкоспециализированные моделирующие программные комплексы.