имитационное моделирование - Международный банковский

МЕЖДУНАРОДНЫЙ БАНКОВСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор –
проректор по учебной работе
И.Н. Захаров
«____»______________ 2006 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАН ИЕ
ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Специальность – 351400 «Прикладная информатика в экономике»
Специализация: Информационные системы в банковском деле
Разработчик:
к.пед.н., доцент Ю.Ф. Титова
Рецензент:
к.пед.н., доцент Т.Н. Гурьева
Санкт-Петербург
2006
1
I.
ЦЕЛЕВАЯ УСТАНОВКА И
ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Дисциплина «Имитационное моделирование экономических процессов
(ИМЭП)» является общепрофессиональной дисциплиной учебного плана специальности 351400 «Прикладная информатика в экономике».
Имитационное моделирование является одним из наиболее распространенных методов исследования операций и теории управления в
различных сферах деятельности. Современные компьютерные технологии позволяют строить и исследовать модели экономических процессов,
имеющих сложную структуру и поведение.
Цели и задачи курса опираются на требования государственного общеобразовательного стандарта специальности.










Цели изучения дисциплины
формирование системного представления об имитационном моделировании экономических процессов, с учетом особенностей экономики
как объекта моделирования по сравнению с областями техники и
естествознания;
изучение современных технологий моделирования на основе использования средств визуального проектирования;
дальнейшее углубление знаний студентов о современных методах
цифровой обработки экономических данных;
применение методов системного анализа к исследованию экономических процессов, протекающих в предметной области;
приобретение студентами теоретических знаний и практических
навыков анализа эффективности профессионально-ориентированных
информационных систем (ИС) в области экономики на основе исследования протекающих в них процессах.
Задачи дисциплины:
знакомство с кругом задач, решаемых методами и средствами имитационного моделирования
развитие знаний о понятиях и категориях экономики, позволяющих
формализовать и моделировать экономические процессы;
формирование представлений о месте моделей социальноэкономических систем и процессов в общей классификации моделей;
выработка умений построения и использования модели для описания
и прогнозирования различных явлений, осуществления их качественного и количественного анализа для выработки управленческих решений;
освоение современных компьютерных технологий разработки и исследования моделей.
2
Изучение дисциплины позволит обеспечить профессиональный уровень компетентности в области постановки и решения задач о рациональном управлении взаимосвязанными материальными, денежными и
информационными потоками, функционирующими в информационной
системе.
Требования к уровню освоения программы
В результате изучения учебной дисциплины студенты должны:














Знать:
экономические процессы, для которых применение имитационного
моделирования наиболее эффективно;
формы описания моделей непрерывных, дискретных, гибридных систем;
структуру системы массового обслуживания, ее разновидности и основные процессы, протекающие в системе;
графические средства описания структурной и функциональной модели системы, используемые в имитационном моделировании;
понятия «генератор», «очередь», «узел обслуживания» и «терминатор»;
этапы моделирования;
Уметь и иметь навык:
проводить анализ и формализацию экономического процесса;
строить структурную модель системы;
строить функциональную модель системы;
моделировать потоки материальных, денежных ресурсов, информационные потоки данных;
осуществлять в модели имитацию наступления события с заданной
вероятностью; имитацию потоков данных с заданным вероятностным
распределением и интенсивностью;
моделировать генераторы, очереди, узлы обслуживания и терминаторы;
практически применять имитационные модели в системах управления
экономическими объектами;
проводить компьютерный эксперимент с целью оценки имитационной
модели.
3
Быть ознакомлены:
 с видами современных профессиональных систем имитационного
моделирования;
 с существующими подходами к планированию экспериментов и оптимизации модели;
 с методами выбора входных распределений вероятности.
Сведения о предмете изучения
Теоретический фундамент дисциплины основывается на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин:
 Математика;
 Теория вероятности и математическая статистика;
 Теория систем и системный анализ;
 Информатика и программирование;
 Высокоуровневые методы информатики и программирования;
 Экономическая теория;
 Статистика.
Знания, полученные при изучении дисциплины, будут в дальнейшем
востребованы при изучении дисциплин
 Проектирование информационных систем;
 Методология и информационная технология управления проектами.
Методы преподавания, использование информационных технологий, технических средств обучения
Дисциплина изучается на 3-м курсе в 6-м семестре.
Бюджет времени, отводимый на изучение дисциплины составляет 66
часов.
Из них:
аудиторная работа – 32 часа:
 лекции – 16 часов;
 лабораторные работы – 16 часов.
самостоятельная работа – 34 часа:
 контролируемая самостоятельная работа – 20 часов;
 неконтролируемая самостоятельная работа – 14 часов.
Содержание программы соответствует требованиям Государственного
образовательного стандарта по специальности 351400 «Прикладная
информатика (по областям)» и Государственного образовательного
стандарта по специальности 351400 «Прикладная информатика в экономике».
4
Методические рекомендации для преподавателей
Материал изучается путем проведения лекций, лабораторных работ в
компьютерном классе, организации самостоятельной работы студентов.
Лекционные занятия проводятся с использованием мультимедийных
презентаций. На лекциях излагается необходимый теоретический материал, проводится постановка и анализ задач, обсуждаются методы их
решения.
Лабораторные работы проводятся в компьютерных классах с использованием специальной программной среды MVStudium, предназначенной для имитационного моделирования. Лабораторные работы носят
комплексный характер, направленный и на изучение технологии работы
в среде, и на изучение методов построения имитационных моделей, и
на решение конкретных задач из предметных областей и на проведение
эксперимента с моделями. Таким образом решается задача интегрированного освоения дидактических единиц дисциплины.
Большое внимание уделяется самостоятельной работе студентов, для
обеспечения которой в лабораторных практикумах по дисциплине
предусмотрены задачи для самостоятельного решения. Важной формой
самостоятельной работы является проведение экспериментов с моделями, построенными на занятиях, и анализ результатов моделирования.
Для выполнения самостоятельной работы студентам предоставляется
возможность работы в компьютерном классе в необходимом объеме
учебных часов.
Специфика дисциплины и круг решаемых задач позволяет также организовать научно-исследовательскую работу студентов, что является дополнительным фактором повышения качества обучения.
Формы контроля
В ходе учебного процесса применяется система контрольных мероприятий, способствующая повышению эффективности и качества всех
видов учебных занятий.
Система предусматривает текущий, промежуточный и итоговый контроль уровня усвоения учебного материала.
Формы текущего и промежуточного контроля знаний – проверка
отчетов о выполнении практических работ и заданий для самостоятельной работы.
Форма итогового контроля знаний – зачет. Зачет включает тестирование по теоретическим разделам дисциплины и выполнение индивидуального практического задания.
5
Методические указания студентам
Учебная деятельность студента регламентируется комплексом учебно-методических материалов, разработанных на кафедре для обеспечения дисциплины.
Студентам рекомендуется получить в Библиотечно-информационном
центре института учебную литературу по дисциплине, необходимую для
самостоятельного изучения дисциплины, а также для углубленной подготовки к практическим занятиям, к сдаче компьютерных тестов и зачетов. Рекомендуется при подготовке к зачетам использовать мультимедиа презентации, размещенные в ЭУМК дисциплины.
При выполнений заданий на практических занятиях следует ориентироваться на методические рекомендации, подготовленные на кафедре
для этих видов занятий.
При прохождении компьютерных тестов главное внимание следует
уделять самостоятельному изучению материала, определяемого контрольными вопросами дисциплины, самоконтролю с использованием
Интернет-источников и разработанных на кафедре методических материалов (Приложение 1).
6
Зачеты
Практика
Контрольные
работы
Курсовые работы
Практические
занятия
Лабораторные
работы
Лекции
Семинары
Распределение часов
по видам учебных занятий
В т.ч. аудиторных
учебных занятий
Номера и наименование
разделов и тем
Время, отводимое на
самостоятельную работу
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ, ТЕМАМ И ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
Всего часов
учебных занятий
II.
6 семестр
Тема 1. Теоретические основы имитационного моделирования
Тема 2. Динамическая
система
как
объект имитационного моделирования
Тема 3. Структурный анализ процессов
на объекте экономики
Тема 4. Моделирование
случайных
процессов
Тема 5. Статистическое
моделирование экономических систем
Тема 6. Технология имитационного моделирования
Курсовые работы
Экзамен
Итого за семестр
Всего по дисциплине
2
2
2
4
4
2
4
2
2
12
6
4
4
6
20
10
6
4
8
22
6
6
14
66
66
32
32
16
16
34
34
16
16
7
2
2
4
III. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ
Тема 1. Теоретические основы имитационного моделирования
Понятие модели и моделирования. Имитационное моделирование.
Задачи имитационного моделирования: Этапы имитационного моделирования. Имитационная модель как источник ответа на вопрос: “что
будет, если…”. Планирование компьютерного эксперимента. Классификация моделей. Границы возможностей классических математических методов в экономике.
Тема 2. Динамическая система как объект имитационного моделирования
Понятие системы. Объектно-ориентированный подход к описанию
системы: классы, параметры, методы. Структурная модель системы.
Состояние системы. Поведение системы. Описание класса: параметры и поведение. Функциональная модель системы. Уровни детализации функциональной модели.
Системы непрерывные и дискретные. Способы описания непрерывного поведения. Простейшие детерминированные модели экономических процессов с непрерывным временем: накопление капитала, производство продукции с учетом ограниченного спроса, производство
продукции с учетом ограниченности ресурсов.
Способы описания дискретного процесса. Примеры дискретных моделей. Дискретно-событийное моделирование.
Гибридные системы.
Тема 3. Структурный анализ процессов на объекте экономики
Имитация работы объекта экономики в трех измерениях: материальные, денежные и информационные потоки. Разомкнутые и замкнутые схемы моделей. Работа с объектами типа “ресурс”. Стратегии
управления ресурсами.
Тема 4. Моделирование случайных процессов
Понятие случайного процесса. Случайные процессы с дискретными
состояниями и дискретным временем (цепи Маркова). Матрица переходов. Имитация наступления случайного события с заданной вероятностью. Имитационная модель экономической системы с дискретными
состояниями и дискретным временем. Разработка и исследование
моделей: модель салона сервисного обслуживания, оптимизация размещения сети салонов проката, прогнозирование результатов подписной кампании.
Случайные процессы с дискретными состояниями и непрерывным
временем (непрерывные цепи Маркова). Понятие потока событий. Интенсивность потока. Свойства простейших потоков событий.
8
Имитационная модель экономической системы с дискретными состояниями и непрерывным временем. Имитация простейшего потока
событий. Разработка и исследование моделей: модель кассового обслуживания клиента, модель непрерывного процесса эксплуатации
компьютеров в вычислительном центре.
Проверка гипотезы о категориях типа событие явление поведение; риски и прогнозы.
Тема 5. Статистическое моделирование экономических систем
Математические предпосылки создания имитационной модели.
Предельные теоремы теории вероятностей. Метод статистических испытаний. Датчики случайных величин. Моделирование случайных величин. Моделирование случайных событий. Моделирование случайных функций. Метод Монте-Карло как основа статистического моделирования.
Процессы массового обслуживания в экономических системах. Понятие СМО. Вероятностные характеристики СМО. Имитация основных
процессов в системах массового обслуживания: генераторы, очереди,
узлы обслуживания, терминаторы и др. Транзакты и их “семейства”.
Потоки, задержки, обслуживание. Формула Поллачека-Хинчина.
Тема 6. Технология имитационного моделирования
Существующие подходы к визуальному моделированию сложных
динамических систем. Обзор систем имитационного моделирования.
Концепция визуального моделирования.
Система имитационного моделирования Model Vision Studium
(MVS).
Механизмы продвижения времени. Модельное время: непрерывное,
дискретное, событийное, гибридное. Масштаб времени.
Автоматизированное конструирование моделей бизнес-процессов в
среде MVS.
Процесс создания двух взаимосвязанных моделей: функциональной
структурной и динамической имитационной в системе MVS.
Функциональная модель системы и ее диаграммы.
Имитационные решения задач минимизации затрат. Основные объекты модели фирмы с учетом ее взаимодействий: с рынком, с банками, с бюджетом, с поставщиками, с наемным трудом.
Динамические модели процессов на предприятиях и в организациях
различных отраслей экономики, процессов мировой экономики.
Имитация процессов финансирования и денежных потоков. Моделирование клиринговых процессов.
9
IV. ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине.
2. Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование экономических процессов. – М.: Финансы и статистика, 2004.
3. Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем. – М.: Финансы и статистика, 2003.
4. Цисарь И.В., Нейман В.Г. Компьютерное моделирование в экономике. – М: Диалог-Мифи, 2002.
5. Кобелев Н.Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем. – М: Дело, 2003.
6. Кельтон В., Лоу А., Имитационное моделирование. Классика CS. 3е изд. – СПб.: Питер; – Киев: Издательская группа BHV, 2004.
7. Таха Х.А. Введение в исследование операций: Пер. с англ. Науч.попул. изд./ Х. А. Таха. -6-е изд. – М.: Изд. дом "Вильямс", 2001.
8. Фомин Г.П. Системы и модели массового обслуживания в коммерческой деятельности. – М.: Финансы и статистика, 2000
Дополнительная:
9. Карпов Ю. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. – СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 2005
10. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные системы. – СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 2006
11. Коробов П.Н. Математическое программирование и моделирование экономических процессов. – М.: ДНК, 2006
12. Солянкин А. А. Компьютеризация финансового анализа и прогнозирования в банке/ А.А. Солянкин; Ред. Г.А. Титоренко. – М.: Финстатинформ, 1998
13. Егорова Н. Е. Предприятия и банки: Взаимодействие, экономический анализ, моделирование: Учеб.-практ. пособие/ Н. Е. Егорова,
А. М. Смулов. – М: Дело, 2002.-454 с.
14. Рыжиков Ю.И. Имитационное моделирование. Теория и технологии. – М.: Альтекс, 2004
15. Рапопорт Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем
управления с распределенными параметрами. – М.: Высшая школа, 2003
16. Чернышев С.Л. Моделирование экономических систем и прогнозирование их развития. – М.: МГТУ им. Баумана, 2003.
17. Гинзбург А. И. Экономический анализ: Учеб. пособие/ А. И. Гинзбург. -СПб.: Питер, 2004.
10
18. Чернов В. А. Управленческий учет и анализ коммерческой деятельности/ В. А. Чернов; Ред. М. И. Баканов. – М: Финансы и статистика, 2001.-320 с.
Зав. кафедрой,
д.пед.наук, профессор
Н.В. Макарова
Составитель:
к.пед.наук, доцент
Ю.Ф. Титова
11
Приложение 1
Методические рекомендации по контролируемой
самостоятельной работе студентов
Название темы/
Форма отчетности
Динамическая система как объект
имитационного моделирования/ Файлы с выполненными
заданиями, отчет о
проведении компьютерных экспериментов
Структурный анализ процессов на
объекте экономики/
Файлы с выполненными заданиями, отчет о проведении
компьютерных экспериментов
Моделирование
случайных процессов/
Файлы с выполненными заданиями, отчет о проведении
компьютерных экспериментов
Статистическое моделирование экономических систем/
Файлы с выполненными заданиями, отчет о проведении
компьютерных экспериментов
Формы выполнения
1. Прочитать материал лекций 1, 2
2. Выполнить задания для
самостоятельной
работы
лабораторного практикума
№1
3. Оформить отчет о проведении компьютерных экспериментов
1. Прочитать материал
2. Выполнить задания для
самостоятельной
работы
лабораторного практикума
№2
3. Оформить отчет о проведении компьютерных экспериментов
1. Прочитать материал лекций 3, 4
2. Выполнить задания для
самостоятельной
работы
лабораторных практикумов
№ 3, 4
3. Оформить отчет о проведении компьютерных экспериментов
4. Выполнить
индивидуальные задания по разработке
и исследованию моделей
1. Прочитать материал лекций 5, 6, 7, 8
2. Выполнить задания для
самостоятельной
работы
лабораторных практикумов
№ 5, 6, 7, 8
3. Провести
исследование
характеристик
системы
12
Рекомендуемая
литература
[1, 6]
[1, 5]
[1, 3, 4]
[1, 2, 3, 8]
массового
обслуживания
по выданному преподавателем
индивидуальному
варианту.
4. Оформить отчеты о проведении компьютерных экспериментов
13