Методы имитационного моделирования

Любую социально-экономическую систему можно представить в виде сложной структуры, элементы которой тесно связаны и влияют друг на друга различным образом. Характерной особенностью транспортных систем, в том числе и водных, является подвижность транспортных средств во времени и пространстве, разветвленная связь с грузоотправителями и грузополучателями, смежными видами транспорта, элементами инфраструктуры. Многообразие факторов, воздействующих на транспортный процесс, делает систему управления работой флота, портов и других элементов динамичной и вероятностной, не полностью формально определимой.

Точный эксперимент, построение физических или математических аналогов при моделировании экономических систем в целом и транспортных в частности связаны с большими затратами времени и средств и во многих случаях сопряжены со значительными организационными трудностями. В подобных случаях используют методы имитационного моделирования, которые получили широкое использование при выполнении исследований.

Имитационное моделирование базируется на статистическом (численном) моделировании каких-либо процессов, включая элементы эвристики (система логических приемов и методических правил) и на отдельных этапах – элементы аналитического моделирования. Таким образом, оно позволяет реализовывать синтез формальных и неформальных методов исследований.

Таким образом, сущность имитационного моделирования в том, что процесс функционирования сложной транспортной системы имитируется при помощи арифметических, логических операций и неформальных процедур в той последовательности элементарных актов, которая характерна для моделируемого транспортного процесса (движения судов, обработки их в портах, шлюзования и т.п.).

Разработка имитационного моделирующего алгоритма включает в себя ряд последовательных этапов:

1. Исследование объекта, формулировка задачи и ее содержательное описание.

Здесь в первую очередь изучают структуру строения объекта (грузовые районы и причалы, рейды прибытия и убытия, грузовые самоходные и несамоходные суда, средства комплексного обслуживания и грузовой обработки). Определяются сведения о физической природе, качественных и количественных характеристиках элементов системы, степени и характеристике взаимодействия между ними (число грузовых судов, их тип, грузоподъемность, загрузка, механовооруженность и пропускная способность причалов, частота потока судов, отдаленность рейдов от грузовых причалов и т.п.). Эти сведения отражаются в содержательном описании. Кроме того, описание должно иметь перечень искомых величин и указание их практического назначения и требуемой точности (состав и продолжительность технических и технологических операций, показатели использования флота, числовые характеристики случайных величин, характеризующих исследуемый процесс).

2. Разработка имитационной модели. На этом этапе связываются в единое целое система эвристических правил, логических и аналитических соотношений, характеризующих в логической последовательности элементы системы в процессе ее функционирования.

3. Разработка программы реализации имитационной модели на ЭВМ, определение ее входных и выходных параметров.

Этот этап может отсутствовать, однако, эффективность реализации на ЭВМ сложной имитационной модели значительно увеличивается в силу того, что единожды построенная программа может использоваться многократно. Это обуславливается тем, что элементы системы и технологические последовательности процедур остаются неизменными.

Относительно простые имитационные модели могут быть реализованы языковыми средствами ППП Excel. Для сложных моделей целесообразно использовать специализированные языки (GPSS, Powersim и ряд других).

4. Выполнение экспериментальной проверки моделирующего алгоритма и оценка адекватности модели исследуемой реальной системе.

Необходимость выполнения этого этапа состоит в том, чтобы убедиться в работоспособности алгоритма, в правильности отображения действительных явлений. Адекватность проверяется статистическими данными или аналитическими расчетами.

Как здоровое тело можно быстро привести в негодность, если тянуть в рот всякую гадость, так и не спасет ум никакой его IQ, если кормить его неверной и искаженной информацией.

С. Н. Лысак