Краткие сведения об имитационном моделировании

Имитационное моделирование (ситуационное моделирование) — метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По этим данным можно получить достаточно устойчивые статистические закономерности.

Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему, с которой проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация — это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).

Имитационное моделирование — это частный случай математического моделирования. Существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, либо не разработаны методы решения полученной модели. В этом случае аналитическая модель заменяется имитатором или имитационной моделью.

Имитационная модель — логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.

 

Пример разработки имитационно-статистической модели

Рассмотрим для примера процесс проведения горной выработки в конкретных горно-геологических условиях с использованием различного набора горнопроходческого оборудования – комплектов машин, комплексов и агрегатов. Схему проходческой системы  (ПС) можно представить в виде структуры (рис.6.1), заимствованной из работы [15].

Целью имитационного моделирования в данном случае является оценка производительности проходческой системы для различных вариантов применяемых технических средств проходки.

Модель формирования производительности (функционирования) ПС должна соответствовать следующим требованиям:

а) учет вероятностного характера внешних (горно-геологических и горнотехнических) и внутренних (надежности, старения оборудования по мере отработки ресурса) воздействий при функционировании ПС;

б) учет выполнения забойных и внезабойных операций при выполнении горнопроходческих работ в объеме, необходимом для своевременного воспроизводства фронта очистных работ;

в) учет чередований событий и структурных состояний системы, в том числе при совмещении операций, как в процессе цикла, так и в процессе всего моделируемого объема проходческих работ;

г) универсальность для любых структур и компоновок ПС, в том числе агрегатированных проходческих систем (АПС).

Формализацию объекта моделирования состоит из следующих этапов:

- декомпозиция системы;

- выбор параметров и переменных;

- выбор критерия эффективности функционирования системы;

- аппроксимация реальных процессов математическими выражениями;

Проходческая Система

горная выработка

средства механизации проведения выработки

связь

условия проведения выработки

проект выполнения проходческих работ

структура

компоновка

конструкция

Комплект - набор операционных машин, объединенных технологическими связями

Агрегатированные проходческие системы (АПС)

Агрегат – конструктивно единый механизм, выполняющий все операции проходческого цикла совмещенно во времени и пространстве

Агрегатированный проходческий полукомплекс –сочетает технологические и кинематические связи

Агрегатированный проходческий комплекс –имеет только кинематические и конструктивные связи

Рис. 6.1 Схема проходческой системы

- учет выдвигаемых гипотез и предположений;

- установление структуры модели.

Детальное описание процедур формализации имитационно-статистической модели ПС представляет собой сложный многоэтапный процесс, детально представленный в работе  [15].