Тема 3. Основні аспекти алгоритмічного (імітаційного) моделювання. Алгоритмічні моделі на промислових підприємствах

Алгоритмічне (імітаційне) моделювання — це числовий метод дослідження систем і процесів за допомогою моделюючого алгоритму.

Вплив випадкових чинників на хід модельованого процесу імітується за допомогою спеціально організованого розіграшу (жеребкування). Кидання жеребка можна здійснити за допомогою спеціальних програм, що входять до складу програмного комп’ютерного забезпечення. Такі програми називають датчиками чи генераторами випадкових чисел.

До позитивних якостей імітаційного моделювання можна віднести:

· надання дослідникові (системному аналітику) можливості спостереження як кінцевого результату стосовно показників аналізованого об’єкта, так і процесу його функціонування;

· широкі можливості щодо масштабування часу функціонування модельованого об’єкта;

· забезпечення багатоваріантності досліджень;

· багатофункціональність імітаційних моделей, що відображається в можливостях гнучкого вибору та наступних модифікаціях системи цілей і критеріїв, які бажано розглянути під час проведення імітаційних експериментів.

Імітаційні (алгоритмічні) моделі можуть бути детермінованими і стохастичними. У даному разі за допомогою генераторів (датчиків) випадкових чисел імітується вплив (дія) невизначених і випадкових чинників. Такий метод імітаційного моделювання дістав назву методу статистичного моделювання (чи методу Монте-Карло).

Процес створення та машинної реалізації математичних імітаційних моделей включає такі (узагальнені) етапи:

· побудова концептуальної моделі;

· побудова алгоритму згідно з концептуальною моделлю системи;

· створення комп’ютерної програми;

· машинні експерименти з моделлю системи.

Побудова концептуальної моделі складається з таких кроків:

· постановка задачі моделювання;

· визначення вимог щодо первісної інформації та способів її отримання;

· формування гіпотез і припущень;

· визначення параметрів та змінних моделі;

· обґрунтування вибору показників і критеріїв ефективності системи;

· складання змістовного опису моделі.

Побудова алгоритму містить такі складові:

· побудова логічної схеми алгоритму;

· формування математичних співвідношень (аналітичних моделей);

· перевірка достовірності алгоритму.

Розроблення комп’ютерної програми включає такі дії:

· вибір обчислювальних засобів;

· програмування (чи налаштування відповідних параметрів існуючих програмно-методичних комплексів);

· тестування програмних засобів.

На етапі проведення машинних експериментів з моделлю системи провадяться серійні обчислення за допомогою програми. Етап складається з таких кроків:

· планування машинного експерименту;

· проведення робочих обчислень;

· відповідне подання результатів моделювання (у табличній та графічній формах);

· подання рекомендацій щодо оптимізації режиму функціонування реальної системи.

Алгоритмічні моделі на промислових підприємствах. сформуємо концептуальну модель:

1. Випуск продукції пов’язаний із експлуатаційними витратами, котрі (за гіпотезою) є випадковою величиною (R_rach) з нормальним законом розподілу із заданими параметрами: математичним сподіванням m_rach і середньоквадратичним відхиленням s _rach.

2. Місткість ринку, де має реалізуватись продукція підприємства, також є випадковою величиною (R_ryn), яка має (за припущенням) нормальний закон розподілу із заданими параметрами: математичним сподіванням m_ryn і середньоквадратичним відхиленням s _ryn.

3. Частка підприємства на ринку є невизначеною і може бути задана деякою випадковою величиною (d_ryn) з певною функцією розподілу (наприклад інтервально-рівномірною функцією).

4. Вважатимемо, що прибуток підприємства є випадковою величиною (R_prof). За показник ефективності роботи підприємства доречно обрати, зокрема, прибуток від реалізації продукції і оцінити величину гарантованого прибутку за заданого ступеня одного з кількісних показників ризику. Якщо для цього є підстави, то приймається гіпотеза, що випадкова величина прибутку має нормальний закон розподілу.