- •Имитационное моделирование
- •Оглавление
- •Глава 1. Математическое моделирование 8
- •Глава 2. Имитация случайных процессов 54
- •Глава 3. Имитационное моделирование 70
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Математическое моделирование
- •1.1. Модели и их виды
- •1.2. Моделирование
- •1.3. Модельное время и виды процессов
- •1.4. Построение дискретной (пошаговой) аналитической модели
- •1.4.1. Сущность пошагового моделирования
- •1.4.2. Принципы построения пошаговой модели
- •1.4.3. Примеры моделей
- •1.5. Построение аналоговой (дифференциальной) аналитической модели
- •1.5.1. Сущность дифференциального (функционального) подхода
- •1.5.2. Диаграммы процессов и переход к дифференциальным уравнениям
- •1.5.3. Принципы построения дифференциальной модели
- •1.5.4. Примеры
- •1.6. Упражнения
- •Вопросы к главе
- •Глава 2. Имитация случайных процессов
- •2.1. Базовые сведения о случайных величинах
- •2.1.1. Случайные величины и их распределения
- •2.1.3. Характеристики случайных величин
- •2.1.4. Метод Монте-Карло
- •2.2. Дискретные случайные числа и их имитация
- •2.3. Непрерывные случайные числа и их имитация
- •2.4. Упражнения
- •Вопросы к главе
- •Глава 3. Имитационное моделирование
- •3.1. Постановка задачи имитационного моделирования
- •3.2. Специфика имитационных моделей
- •3.3. Построение дискретной (пошаговой) имитационной модели
- •3.3.1. Построение пошаговой имитационной модели
- •3.3.2. Примеры
- •3.4. Блочное моделирование
- •3.4.1. Преимущества блочного моделирования
- •3.4.2. Принципы блочного подхода к составлению дифференциальной модели
- •3.4.3. Переход от диаграммы процессов к блочной модели
- •3.4.4. Примеры
- •3.5. Стохастическое моделирование
- •3.5.1. Основы теории очередей
- •3.5.2. Принципы построения систем массового обслуживания
- •3.5.3. Текстовое моделирование
- •3.5.4. Примеры
- •3.6. Упражнения
- •3.6. Вопросы к главе
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Имитационное моделирование
3.6. Вопросы к главе
Какие причины заставляют имитировать процессы?
Чем имитационное моделирование отличается от аналитического?
Как содержание модели влияет на выбор метода моделирования?
Какие преимущества имеет имитационная пошаговая модель в сравнении с аналитической пошаговой?
Какими отличительными признаками обладают блочные модели?
Каковы основные этапы жизненного цикла блочной модели?
Каков принцип составления блочных моделей?
Какие элементы блочной модели позволяют организовать дифференцирование во времени?
Можно ли применять диаграммы процессов при составлении блочных моделей?
Каким образом в блочных моделях описывается случайный процесс?
Какие возможности имеет среда MatLab для создания блочных моделей?
Как с использованием библиотеки Simulink можно реализовать блочную модель?
Какими отличительными признаками обладают стохастические модели?
Каковы основные этапы жизненного цикла стохастических моделей?
В чём особенность постановки задачи описания СМО?
Какие параметры можно анализировать в СМО?
Как определить число потоков и фаз в СМО?
Какие характеристики имеет поток транзактов?
С помощью каких конструкций в системе GPSS World описываются основные объекты теории очередей?
Как в системе GPSS World создать модель СМО?
Как в программе GPSS World осуществляется анализ и оптимизация систем массового обслуживания?
Заключение
Имитационное моделирование как область деятельности специалистов прикладной информатики и математики открывает для исследователя широкие возможности. Специалистов в этом направлении на рынке труда чрезвычайно мало – это руководители IT-отделов, вычислительных центров, аналитики, эксперты, инженеры по знаниям, логисты, менеджеры и маркетологи высшего звена. Одним словом, это профессионалы, в которых нуждается наука, крупные производства и бизнес.
Сложность данной науки и её практический характер требуют овладения целым комплексом знаний и умений.
Главная особенность данного учебного пособия – комплексность описания предметной области, с выявлением границ и указанием направлений дальнейшего изучения.
Прикладной аспект дисциплины – наиболее интересная её часть. Поэтому рассмотренные в данном пособии базовые подходы к различным классам задач имитационного моделирования направлены на формирование целостного восприятия научной картины мира и развития навыков:
– самостоятельно создавать имитационные модели;
– выбирать наиболее подходящие методы их реализации;
– иметь представление о применении различного программного обеспечения для формализации и просчёта имитационных моделей;
– анализировать полученные в ходе моделирования данные и применять их для оптимизации работы исследуемого объекта.
Читателю, заинтересовавшемуся отдельными методами имитационного моделирования и не нашедшему ответы на появившиеся в ходе прочтения пособия вопросы, советуем обратиться к источникам, приведенным в библиографическом списке пособия.
Библиографический список
Учебники по имитационному моделированию
1. Боев, В. Д. Моделирование систем. Инструментальные средства GPSS Word : учеб. пособие / В. Д. Боев. – СПб. : БХВ-Петербург, 2004. – 368 с.
2. Варжапетян, А. Г. Имитационное моделирование на GPSS/Н : учеб. пособие / А. Г. Варжапетян. – СПб. : ГУАП, 2007. – 384 с.
3. Емельянов, А. А. Имитационное моделирование экономических процессов : учеб. пособие / А. А. Емельянов, Е. А. Власова, Р. В. Дума – М. : Финансы и статистика, 2009. – 368 с.
4. Клемперт, В. М. Моделирование инновационных объектов и процессов: курс лекций. – М. : МИСиС, 2005. – 94 с.
5. Кудрявцев, Е. М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем / Е. М. Кудрявцев – М. : ДМК Пресс, 2004. – 320 с.
6. Павловский, Ю. Н. Имитационное моделирование : учеб. пособие / Ю. Н. Павловский, Н. В. Белотелов, Ю. И. Бродский. – М. : Академия, 2008. – 236 с.
7. Рыжиков, Ю. И. Имитационное моделирование. Теория и технологии / Ю. И. Рыжиков – СПб. : Корона-принт; М. : Альтекс-А, 2004. – 384 с.
8. Советов, Б. Я. Моделирование систем : учеб. пособие для вузов / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев – М. : Высш. шк., 2001. – 343 с.
9. Строгалев, В. П. Моделирование систем : учеб. пособие / В. П. Строгалев, И. О. Толкачева. – М. : МГТУ им. Баумана, 2008. – 280 с.
10. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука / Шеннон Р. – М. : Мир, 1978. – 420 с.
Задачники по имитационному моделированию
11. Боев, В. Д. Модуль поддержки руководства курсовым проектированием по дисциплине «Моделирование» / В. Д. Боев. – СПб. : 2006. – 128 с.
12. Голуб, В. А. Математическое моделирование случайных величин: учебно-метод. пособие / В. А. Голуб, Т. М. Жукова, М. А. Слоколова. – Воронеж : ВГУ, 2005. – 28 с.
13. Имитационное моделирование на языке GPSS / сост. А. А. Алтаев – Улан-Удэ : ВСГТУ, 2001. – 121 с.
14. Имитационное моделирование экономических процессов : метод. указания к выполнению лабораторных работ / сост. В. А. Углев. – Абакан : Сиб. федер. ун-т; ХТИ – Филиал СФУ, 2008. – 44 с.
15. Клемперт, В. М. Моделирование инновационных объектов и процессов : лаб. практикум. – М. : МИСиС, 2006. – 80 с.
16. Математика. Теория массового обслуживания : метод. указания по решению задач / сост. Н. А. Федорова – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2006. – 36 с.
17. Мицель, А. А. Сборник задач по имитационному моделированию экономических процессов / А. А. Мицель, Е. Б. Грибанова. – Томск : ТУСУР, 2007. – 220 с.
Источники к главе 1
18. Андрейчиков, А. В. Анализ, синтез, планирование решений в экономике / А. В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова – М. : Финансы и статистика, 2000. – 368 с.
19. Анфилатов, В. С. Системный анализ в управлении : учеб. пособие / В. С. Анфилатов, А. А. Емельянов, А. А. Кукушкин – М. : Финансы и статистика, 2003. – 368 с.
20. Вдовин, В. М. Теория систем и системный анализ : учебник / В. М. Вдовин, Л. Е. Суркова, В. А. Валентинов. – М. : Дашков и К, 2010. – 640 с.
21. Геронимус, Ю. В. Игра, модель, экономика / Ю. В. Геронимус. – М. : Знание, 1989. – 208 с.
22. Губайловский, В. Проникновение в хаос / В. Губайловский // Школьная Компьютера. – 2003. – №16. – С. 9.
23. Завалишин, Н. Н. Моделирование экологических систем по заданной диаграмме «запасы – потоки» / Н. Н. Завалишин, Д. О. Логофет // Математическое моделирование. – 1997, том 9. – № 9. – С. 3–17.
24. Красс, М. С. Моделирование эколого-экономических систем : учеб. пособие / М. С. Красс. – М. : Инфра-М, 2010. – 272 с.
25. Марков, К. К. О некоторых проблемах моделирования сложных социально-экономических систем / К. К. Марков // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2005. – №3(7). – С. 82–94.
26. Перегудов, Ф. И. Основы системного анализа : учебник / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. – Томск. : НТЛ, 1997. – 396 с.
27. Сергеев, А. Модель Солнца в домашних условиях / А. Сергеев // Школьная Компьютера. – 2003. – № 14. – С. 7.
28. Тарасевич, Ю. Ю. Математическое и компьютерное моделирование. Вводный курс : учеб. пособие / Ю. Ю. Тарасевич – М. : УРСС, 2004. – 152 с.
29. Фатхутдинов, Р. А. Управленческие решения : учебник / Р. А. Фатхутдинов. – М. : Инфра-М, 2006. – 344 с.
Источники к главе 2
30. Вадзинский, Р. Н. Статистические вычисления в среде Excel. Библиотека пользователя / Р. Н. Вадзинский. – СПб. : Питер, 2008. – 608 с.
31. Гмурман, В. Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике : учеб. пособие / Р. Н. Гмурман. – М. : Высшая школа, 2003. – 405 с.
32. Михайлов, Г. А. Численное статистическое моделирование. Методы Монте-Карло : учеб. пособие для студ. вузов / Г. А. Михайлов, А. В. Воцтишек. – М. : Академия, 2006. – 368 с.
33. Протасов, К. В. Статистический анализ экспериментальных данных / К. В. Протасов – М. : Мир, 2005. – 142 с.
34. Соболь, И. М. Метод Монте-Карло / И. М. Соболь – М. : Наука, 1968. – 64 с.
Источники к главе 3
35. Апанасович, В. В. Цифровое моделирование стохастических систем / В. В. Апанасович, О. М. Тионенко – Минск : Университетское, 1986. – 127 с.
36. Гнеденко, Б. В. Введение в теорию массового обслуживания / Б. В. Гнеденко, И. Н. Коваленко – М. : ЛКИ, 2007. – 400 с.
37. Ефимов, В. М. Имитационная игра для системного анализа управления экономикой / В. М. Ефимов. – М. : Наука, 1988. – 256 с.
Математика. Теория массового обслуживания: метод. указания по решению задач / сост. Н. А. Федорова – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2006. – 36 с.
38. Никульчев, Е. В. Simulink как средство исследования дифференциальных моделей / Е. В. Никульчев // Математика в приложениях. – 2004. – № 5.– С. 91–93.
39. Саати, Т. Л. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения / Т. Л. Саати. – М. : Либроком, 2010. – 520 с.
40. Сало, Р. Х. САПР в сервисе. Моделирование систем сервиса на языке GPSS : учеб. пособие / Р. Х. Сало. – Омск : ОГИС, 2007. – 65 с.
41. Using Simulink: user guide – The MathWorks, Inc, 2007. – 1110 p.
Дополнительная литература
42. Боев, В. Д. Об адекватности систем имитационного моделирования GPSS World и AnyLogic / В. Д. Боев // Прикладная информатика. – 2010. – № 6 (30). – С. 69–82.
43. Бочаров, Е. П. Имитационное моделирование в задачах реинжиниринга бизнес-процессов / Е. П. Бочаров, Д. В. Ермошин // Реинжиниринг бизнес-процессов на основе современных информационных технологий. Системы управления знаниями. – М. : МЭСИ, 2008. – С. 26–30.
44. Джестон, Д. Управление бизнес-процессами : пер. с англ. / Д. Джестон, Й. Нелис. – СПб. : Символ-Плюс, 2008. – 512 с.
45. Ларичев, О. И. Теория принятия решений : учебник / О. И. Ларичев. – М. : Логос, 2002. – 392 с.
46. Лукашин, Ю. П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования временных рядов : учеб. пособие / Ю. П. Лукашин. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 218 с.
47. Рубан, А. И. Методы анализа данных : учеб. пособие / А. И. Рубан. – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2004. – 319 с.
48. Углев, В. А. Имитационное моделирование. Из опыта преподавания / В. А. Углев // Имитационное моделирование. Теория и практика : материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. – СПб. : ЦТСС, 2009. – С. 262–265.
49. Форестер, Дж. Мировая динамика / Дж. Форестер – М. : АСТ, 2003. – 379 с.
Учебное издание
Углев Виктор Александрович
Устинов Валерий Александрович