1. Узагальнена схема імітаційного моделювання

При алгоритмічному моделюванні описується процес функціонування системи у часі, при цьому імітуються елементарні явища, що складають процес, із збереженням їх логічної структури та послідовності здійснення у часі. Алгоритмічні моделі поділяються на детерміновані та стохастичні.

Детерміновані моделі відбивають процеси, у яких відсутні випадкові впливи.

Стохастичними називають моделі, у яких передбачається наявність випадкових впливів на незалежні змінні. Обираючи у таких випадках визначенні припущення про розподіл незалежних випадкових величин, можна на основі проведених машинних експериментів отримати прогноз для можливих значень вихідних змінних.

Процес розробки і машинної реалізації моделі поділяється на наступні етапи:

• Формулювання проблеми та змістовна постановка задачі;

• Побудова концептуальної моделі;

• Вибір засобу реалізації імітаційної моделі;

• Розробка структурної схеми або алгоритму моделі системи;

• Розробка програми моделі системи;

• Проведення машинних експериментів з моделлю системи.

При постановці задачі моделювання потрібно дата чітке формулювання цілей і задач дослідження реальної системи, обґрунтувати необхідність машинного моделювання, обрати методику рішення задачі з урахуванням ресурсів, що є в наявності, визначити можливість виокремлення підзадач.

Концептуальною називається модель, яка виявляє причинно-наслідкові зв’язки, властивості досліджуваного об’єкту. Це формальний опис об’єкта, який визначає концепцію. Побудова концептуальної моделі включає наступні етапи:

• Обрання показників та критеріїв ефективності;

• Визначення вимог до вхідної інформації та її збір;

• Висунення гіпотези та припущень;

• Визначення параметрів та змінних моделі;

• Формулювання цільові функції системи;

• Обрання ступеня деталізації;

• Складання змістовного опису моделі.

Відображення структури моделі залежить від обраних засобів моделювання. Програмна реалізація імітаційної моделі може бути створена за допомогою алгоритмічних мов, спеціалізованих мов моделювання, пакетів прикладних програм для моделювання, тощо.

Для реалізації імітаційної моделі за допомогою алгоритмічної мови потрібно скласти алгоритм та програму, використовуючи принципи модульності та обрані засоби генерування випадкових чисел.

Для реалізації імітаційної моделі засобами спеціалізованих мов моделювання слід розробити структурну схему. Для її зображення можна обрати граф станів системи або мережі Петрі, стохастичні мережі систем масового обслуговування та ін.

Якщо модель буде реалізовано будь-якою мовою моделювання, наприклад AnyLogic, то структура моделі подається логічною структурною схемою, що складається з блоків різних типів. Набір таких блоків визначає склад мови, призначений для опису структури системи та логіки її функціонування. Блокова (модульна) побудова забезпечує гнучкість моделі та має такі важливі переваги:

• Завдяки модульному підходу можна будувати і удосконалювати модель ітераційним способом, додаючи до основної схеми нові блоки;

• Коли схему моделі побудовано зі стандартних блоків, це дає можливість експериментувати як під час реалізації, так і в ході експлуатації імітаційної моделі;

• Окремі блоки можна замінювати, і це не потягне за собою ускладнення інших блоків чи зростання їх кількості.

Якщо імітаційною моделлю є система масового обслуговування, то її структуру можна надати у вигляді схеми, на якій представлені генератори вимог, що надходять до системи, буферів або черг, пристроїв для обслуговування, які реалізують затримку вимог у системі.

Проведення машинних експериментів передбачає такі підетапи:

• Планування машинного експерименту;

• Проведення робочого розрахунку;

• Представлення результатів моделювання;

• Інтерпретацію результатів моделювання;

• Видачу рекомендацій по оптимізації режиму роботи реальної системи.

Оцінювання адекватності моделі передбачає оцінювання адекватності принципової структури моделі та оцінювання достовірності її реалізації. Верифікувати імітаційну модель реальної системи достатньо складно. Зробити це можна за допомогою або спеціально дібраних конкретних прикладів, котрі не обов’язково повинні містити реальну інформацію, або реальних задач, для яких відомі розв’язки, здобуті іншими способами.

Загальний вид послідовності імітаційного моделювання наведений на рис.1.