Инструментальные средства реализации

Инструментальные
средства реализации
имитационных моделей
Лекция 2.
Содержание лекции:
1.
2.
3.
4.
5.
Специализированное ПО для разработки ИМ
Реализация ИМ в ПО общего назначения
Сравнительная характеристика средств
разработки ИМ
Совместное использование ПО различного
назначения для реализации сложных ИМ
Особенности разработки коммерческих ИМ
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
1/13
Литература
1.
2.
Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В.
Имитационное моделирование экономических
процессов: Учеб. пособие. – 2 издание. М.:
Финансы и статистика, 2006.
Худякова Е.В., Липатов А.А. Имитационное
моделирование экономических процессов в АПК:
Учеб. пособие. М.: Издат. центр МГАУ, 2006.
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
2/13
1. Специализированное ПО для
разработки ИМ

Транзакт



запрос на обслуживание

может:






Параметры транзактов

порождать другие
транзакты
поглощать другие
транзакты
захватывать и
освобождать ресурсы
определять время, в
которое возможно
обслуживание
хранить информацию о
своём прошлом
получать информацию о
прошлом других
транзактов





идентификатор
идентификатор класса
транзактов
правила захвата и
освобождения ресурсов
время существования
приоритет
функция времени
обслуживания
Примеры






счёт к оплате
заказ
запрос к БД
приказ руководства
покупатель
пассажир
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
3/13
1. Специализированное ПО для
разработки ИМ

Узел



система массового
обслуживания
может:






обслуживать транзакт
задерживать транзакт
порождать новые
транзакты
уничтожать транзакты
инициирует независимый
вычислительный процесс,
выполняемый
параллельно процессам
других узлов
особые узлы – генераторы
транзактов
Примеры



бухгалтерия
производственный
участок
специалист
• получает транзакт от
руководства
• генерирует транзакты
бригадирам





транспортное средство
сервер БД
лаборатория
продавец
покупатель
• генератор транзактов

преподаватель
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
4/13
1. Специализированное ПО для
разработки ИМ

Событие



выход транзакта из
узла (рождение
транзакта)
как правило, события
происходят в случайные
моменты модельного
времени с заданным
законом распределения
промежутков
Ресурс

объект модели,
характеризуемый:



запасом
дефицитом
определяет способность
узла к обслуживанию
транзактов
• если требуемый
ресурс в дефиците,
обслуживание новых
транзактов
приостанавливается
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
5/13
1. Специализированное ПО для
разработки ИМ

GPSS


изобразительное средство специализированный язык
программирования
iThink, Visual Simulator

изобразительное средство – диаграмма,
в форме ориентированного графа


вершины соответствуют узлам
дуги соответствуют путям транзактов
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
6/13
2. Реализация ИМ в ПО общего
назначения

ПО общего назначения
+ не связано концепцией обслуживающих систем
– отсутствуют средства управления
вычислительным экспериментом
– требует формализации вероятностных
процессов
– возможности переопределения переменных в
процессе вычислений ограничены

моделирование динамических процессов требует
векторных переменных с числом компонентов,
соответствующих числу моментов модельного
времени
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
7/13
2. Реализация ИМ в ПО общего
назначения

Объектноориентированное
ПО
+ возможность
символьных
преобразований
+ удобная форма
визуализации
соотношений
модели

Табличные
процессоры
+ удобство
манипуляции
векторами и
матрицами
– неэкономное
расходование
памяти
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
8/13
Prolog
GPSS, IThink,
Visual Simulator
XA
XA/Excel
SNOPT, MINOS
Алгоритмически
е ЯВУ
Вычисление математических выражений
Операции над векторами и матрицами
Численное интегрирование
Численное дифференцирование
Решение систем линейных уравнений
Решение систем нелинейных уравнений
Решение дифференциальных уравнений
Линейная оптимизация
Нелинейная оптимизация
Статистический анализ данных
Поддержка управления потоком данных
Графическое отображение данных
Алгоритмический язык
Поддержка случайных испытаний
Excel
Операции
MathCad
3. Сравнительная характеристика
средств разработки ИМ
4
4
4
4
4
4
4
4
3
3
3
5
3
4
5
5
–
–
5
–
–
3
3
4
–
5
4
3
2
–
–
–
–
–
–
–
–
–
5
1
5
1
4
–
4
–
–
–
4
–
–
2
–
3
3
5
1
–
–
–
5
–
–
5
–
–
4
–
–
–
5
5
–
–
5
–
–
5
3
4
3
5
4
3
2
–
–
–
4
4
–
4
5
–
4
–
–
–
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
5
2
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
9/13
4. Совместное использование ПО
различного назначения

Основания:



отсутствие доступа к ПО с полным набором функций для
реализации ИМ
сборка ИМ из готовых субмоделей, реализованных в разных
средах
на фазе разработки:



использование объектно-ориентированного математического ПО
для упрощения соотношений модели
использование объектно-ориентированного или статистического
ПО для параметрической идентификации или параметризации
Обмен данными:

текстовые файлы согласованного формата



иногда возникает необходимость написания интерфейсных
модулей, транслирующих форматы файлов
ODBC
OLE
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
11/13
5. Особенности разработки
коммерческих ИМ

Коммерческий проект ИМ предполагает:

многочисленных пользователей


платёжеспособных
цельный программный продукт, реализованный на ЯВУ


ИМ разрабатывается в одном или нескольких программных
средствах, рассмотренных выше, но затем, после отладки,
переписывается на ЯВУ
пользователь, как правило, не должен:
• покупать лицензии на лицензионное ПО сторонних
разработчиков
• осваивать работу с этим ПО
• вмешиваться в работу алгоритмического компонента ИМ


должна обеспечиваться высокая производительность
интерфейс не должен быть избыточным по отношению к
целям моделирования
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
12/13
5. Особенности разработки
коммерческих ИМ

Возможно использование СУБД или ТП в качестве
интерфейсных средств



если предполагаемые пользователи наверняка имеют лицензии
на использование данных программных средств
тогда ИМ может быть реализована в виде DLL
Целесообразно реализовать в режиме «клиент-сервер»



можно обновлять и дорабатывать ПО ИМ, не заботясь о
передаче пользователям исправленных версий
можно вести протоколы решения пользовательских задач в
целях отладки ПО и анализа рынка
разработка интерфейса сводится к генерации HTML-форм для
ввода исходных данных и вывода результатов вычислительных
экспериментов

иногда требуется разработка интерфейсного модуля для
формирования массива исходных данных, работающего на ЭВМ
клиента
• если требуются полномочия клиента для доступа к данным
– пользователь должен иметь доступ к интернету
Инструментальные средства реализации имитационных моделей
(с) Н.М. Светлов, 2006
13/13