Развитие технологии системного моделирования

Совершенствования технологических возможностей систем автоматизации моделирования, развитие технологии системного моделирования в историческом ракурсе шло по следующим основным направлениям:

• математическая и программная поддержка процесса имитационного моделирования;

• технология Data Base Simulation (использование баз данных в процессе имитационного исследования);

• создание машин имитационного моделирования (стохастические машины, распределенные системы моделирования, современные решения по этому направлению – это взаимодействие технологии имитационного моделирования со Всемирной паутиной);

• создание проблемно-ориентированных имитационных систем;

• появление и развитие концепции моделирующих центров (технология решения сложных задач системного анализа на ЭВМ):

• создание единой, целостной многофункциональной системы программных средств автоматизации моделирования;

• работы по комплексной автоматизации моделирования в России были связаны с реализацией систем типа СПРИНТ, СПЛАВ, СПРУТ, САПФИР; были выдержаны в свое время на мейнфреймовском направлении и поэтому не получили широкого распространения;

• построения имитационных систем принятия решений.

Разработка информационных систем поддержки принятия решения осуществляется на основе синтеза новейших информационных технологий, таких как Хранилище данных, OLAP – технология, компьютерное моделирование и интеллектуальный анализ данных. Имитационные модели в таких системах выступают в качестве системообразующего и наиболее ценного звена в принятии решений. Предпосылки совершенствования технологии системного моделирования были связаны, с одной стороны, – с общим развитием информационных технологий (графических оболочек, мультимедийных средств, объектно-ориентированного программирования и т.д.), а с другой Имитационное моделирование экономических процессов – с комплексным, многоаспектным исследованием сложных систем, таких как социально-экономические, производственно-технологические, созданием человеко-машинных систем поддержки принятия решения в различных областях научно-исследовательской деятельности. По данным обзоров, публикуемых в Internet, куда информация предоставляется компаниями – производителями программного обеспечения для имитационного моделирования, сегодня на рынке информационных технологий фигурирует более 100 программных продуктов аналитического типа, ориентированных на имитационное моделирование. Диапазон и разнообразие такого программного обеспечения продолжает расти, отражая тенденцию устойчивого спроса на него. Сегодня имитационное моделирование становится все более зрелой компьютерной технологией. Кратко отметим основные направления совершенствования технологических возможностей современных систем моделирования:

• создание проблемно-ориентированных систем моделирования в различных областях исследований;

• наличие удобного и легко интерпретируемого графического интерфейса, когда блок-схемы дискретных моделей и системные потоковые диаграммы непрерывных реализуются на идеографическом уровне, параметры моделей определяются через подменю;

• объектно-ориентированное моделирование;

• использование развитой двух- и трехмерной анимации в реальном времени;

• применение структурно-функционального подхода, многоуровневых иерархических, вложенных структур и других способов представления моделей на разных уровнях описания (см. понятие “стратифицированное описание”);

• совершенствование инструментов для проведения сценарных расчетов;

• информационная (доступ к базам данных) и математическая поддержка процедур анализа входных данных, анализа чувствительности и широкого класса вычислительных процедур, связанных с планированием, организацией и проведением направленного вычислительного эксперимента на имитационной модели;

• применение интерактивного распределенного моделирования, разработки в области взаимодействия имитационного моделирования со Всемирной паутиной и др.

Остановимся на некоторых из перечисленных свойствах высокотехнологичных систем моделирования.

Идеографический режим построения моделей. Большинство систем моделирования имеют удобный, легко интерпретируемый графический интерфейс, системные потоковые диаграммы или блок-схемы реализуются на идеографическом уровне, т.е. рисуются, параметры моделей определяются через подменю (pull'down menus). Сохраняются элементы программирования (на языках общего назначения или объектно-ориентированных) для отдельных элементов модели или создания специализированных блоков подготовленным пользователем, так называемое авторское моделирование (например, в системе Extend существует встроенный язык Modl для создания специализированных блоков).

Анимация. Системы моделирования имеют развитые средства мультипликации (animation), подчас мультипликация весьма сложная, трехмерная с использованием стандарта в области виртуальной реальности языка VRML, в реальном времени, как, например, в TAYLOR (и может быть перенесена в другие среды – например, в форме апплета для презентаций). Имитационное моделирование – это “компьютерный экстрасенс”, который может создавать картины будущего.

Проблемная ориентация. Имитационные системы становятся все более проблемно-ориентированными. Известны системы моделирования производственных систем различного назначения (TOMAC, SIRE и др.), медицинского обслуживания (MEDMODEL), в области телекоммуникаций (COMNET) и др. Для этого в проблемно-ориентированные системы моделирования включаются абстрактные элементы, языковые конструкции и наборы понятий, взятые непосредственно из предметной области исследований. Определенные преимущества имеют системы моделирования, декларирующие свою проблемную ориентацию, например, пакет Rethink, ориентирующийся на моделирование бизнес-процессов, реинжиниринг. Все это, конечно, влияет на доступность и привлекательность имитационного моделирования.

Стратификация. В современных системах моделирования появляется некоторый инструментарий для создания стратифицированных моделей [8]. Стратификация систем, являясь общим принципом системного моделирования, реализуется в технологии имитационного моделирования либо путем детализации, итерационной процедуры эволюции имитационной модели, – либо путем создания комплекса взаимосвязанных моделей, с развитыми информационными и имплицитными связями между моделями. Стратифицированные модели представляют собой машинно-ориентированные понятия, предполагающие конструирование баз данных и знаний, над которыми определены вычислительные процессы решения задач системного анализа и принятия решения.

Разработчики систем моделирования используют различные подходы для реализации стратифицированных моделей. Ряд программных продуктов, такие как AUTOMOD, ProModel, TAYLOR, WITNESS и др. поддерживают интеграцию моделей на основе создания вложенных структур. В системах Arena, Extend реализован подход к стратификации, основанный на построении иерархических многоуровневых структур. Наиболее перспективным является структурно-функциональный подход, реализованный, например, в системах моделирования Ithink, Rethink, базирующийся на методологии структурного анализа и проектирования. При такой технологии есть возможность для реализации нескольких уровней представления моделей, – высоко-уровневое представление в

виде блок-схем, с использованием CASE-средств, а на нижнем уровне модели могут отображаться, например, потоковыми схемами и диаграммами.

Поддержка направленного вычислительного эксперимента на имитационной модели. Новая методология научного исследования в компьютерном моделировании, предполагающая организацию и проведение вычислительного эксперимента на имитационной модели, требует серьёзной математической и информационной поддержки процесса системного моделирования, особенно в части вычислительных процедур, связанных с планированием эксперимента, оптимизацией, организации работы с большим объёмом данных в процедурах принятия решений. Имитационные модели в зависимости от решаемых задач применяются совместно с дифференциальными уравнениями балансового типа, в сочетании с принципами и методами логистики, основанными на оптимизации, управлении, интеграции потоков в сложных системах. Перспективно применение компьютерного моделирования в сочетании с другими методами принятия решений, интеллектуальными технологиями, экспертными процедурами? реализация имитационно-оптимизационных вычислительных процедур на основе компенсационных подходов.

Средства интеграции с другими средами. Многие системы моделирования обеспечены средствами для интеграции с другими программными средами, осуществляют доступ к процедурным языкам, связанным с кодом имитационной модели, для реализации специальных вычислений (в электронную таблицу, например), доступа к базам данных. В более мощных пакетах осуществляется интеграция через дополнительное программное обеспечение (add'on software) со специализированными блоками различного назначения. Это могут быть блоки анализа входных данных (моделирование входных потоков $Input Distribution Fitting), гибкие средства анализа чувствительности (контроль экспериментов, анализ результатов Output Analisis Support), позволяющие осуществлять многократные прогоны с различными входными данными (в системах GPSS/H'PROOF, ProModel и др.). Перспективно создание систем моделирования с функционально широкими, ориентированными на специфику имитационного моделирования, блоками оптимизации (факторные эксперименты, выбор оптимального варианта и т.п.). В этом смысле показательны системы WITNESS, TAYLOR, Arena. Реализуемый в ряде систем многопользовательский режим, применение интерактивного распределенного моделирования, разработки в области взаимодействия имитационного моделирования со Всемирной паутиной, расширяют возможности и сферу применения имитационного моделирования, позволяя отрабатывать совместные или конкурирующие стратегии различным компаниям.

Более подробную информацию о современных системах моделирования можно найти в [5].

Поиск по сайту: