|
Имитационного моделирования
В целом структура книги такова: в первой главе излагаются основные принципы построения моделей экономических процессов, основные этапы проведения исследования экономических процессов с помощью математических моделей, а также основные направления исследования экономико-математических моделей. Следующие пять глав посвящены описанию моделей различного типа, используемых в настоящее время в практических исследованиях. В последней главе излагаются основные понятия имитационного исследования.
Подчеркнем, что главная особенность имитационного исследования состоит в том, что в этом исследовании проводятся эксперименты, но только не с объектом, а с его математической моделью. Такое представление об имитации появилось в 60-х годах нашего столетия. Имитационные исследования используются для анализа сложных систем в таких непохожих областях науки, как исследование ядерных реакторов и изучение психологии человека, моделирование боевых действий и анализ биологических систем в природе, изучение распространения эпидемий и моделирование исторических процессов, автоматизированное проектирование сложных технических систем и оценка воздействия лечебных процедур на организм человека. Особенно важное место имитационные исследования занимают в анализе экономических процессов. В экономических исследованиях имитация используется в широком диапазоне задач, от отдельных вопросов массового обслуживания и оперативного планирования производства до изучения перспектив развития экономики нашей планеты в целом. Такое разнообразие задач затрудняет выработку каких-то единых, универсальных рекомендаций (тем более, что имитационные методы еще крайне молоды — они используются всего лишь около двадцати лет и сейчас бурно развиваются). Имитационное исследование в значительной степени остается задачей, требующей большой творческой активности и самостоятельности человека, их осуществляющего. Тем не менее, уже сейчас возможно выделить основные принципы проведения имитационных экспериментов, которым и будет посвящен этот раздел книги.
Основные этапы исследования экономических процессов на основе их математических моделей были кратко описаны в первой главе книги. Сейчас мы снова вернемся к ним, рассмотрев их с позиций имитационного эксперимента. Это позволит читателю, с одной стороны, более подробно изучить этапы модельного (в данном случае — имитационного) исследования, и, с другой стороны, лучше оценить особенности проведения прикладных имитационных экспериментов.
Далее идет этап построения модели. В имитационном эксперименте, кроме обычных для модельного исследования формулировки модели и оценки ее параметров, важную роль играют выбор языка программирования на ЭВМ, создание специальных машинных средств, необходимых для проведения имитационного исследования, а также проверка модели.
Следующий этап имитационного исследования состоит в проведении самого эксперимента. Возникают вопросы, связанные с рациональным выбором вариантов внешнего воздействия на модель (планирование эксперимента) с таким расчетом, чтобы можно было получить интересующие исследователя результаты (анализ результатов эксперимента) с наименьшими затратами.
Основные этапы имитационного исследования будут рассмотрены в следующих параграфах нашей книги.
Описание этапов имитационного исследования мы будем проводить на примере двух конкретных задач. Первая из них — принятие решения о варианте системы массового обслуживания. Пусть планируется строительство автозаправочной станции, предназначенной для заправки автомобилей бензином. Имеется конечное число вариантов АЗС, которые могут быть построены в интересующем заказчика пункте. Перед ним стоит проблема — выбрать один из этих вариантов. Как читатель знает, анализ систем такого рода обычно относится к исследованию моделей со случайными воздействиями, которые были уже рассмотрены нами. Полученные читателем знания помогут построить модель и оценить преимущества и недостатки имитационного исследования в этом случае. Надо подчеркнуть, что изучение стохастических моделей было первым объектом приложения имитационных исследований к экономическим задачам. Такие исследования относятся к наиболее широко применяемым методам имитации и по настоящее время.
§ 8. Формулировка проблемы — первый этап имитационного исследования
Имитационное исследование, как и всякое другое, должно начинаться с формулировки проблемы, т. е. с ясного и четкого изложения целей эксперимента. В прикладном имитационном исследовании целью эксперимента обычно является оценка некоторых воздействий на развитие изучаемой системы, т. е. имитация должна способствовать правильному принятию решения по некоторому вопросу. Необходимо еще раз подчеркнуть, что это решение принимает не математик, а некоторый человек (или группа людей), имеющих соответствующие полномочия, т. е. Лицо, Принимающее Решение (ЛПР), или «заказчик», проблемы которого анализируются в эксперименте и который выделяет средства для проведения имитационного исследования. Прикладное имитационное исследование состоит в анализе системы с точки зрения интересов заказчика. Поэтому формулировку проблемы математик осуществляет совместно с заказчиком. Это утверждение не следует понимать так, что первым этапом и ограничивается участие заказчика в имитационном исследовании. Тем не менее, формулировка проблемы эксперимента — важнейший этап участия заказчика, ибо именно заказчиком определяется цель исследования. Практический опыт заказчика в принятии решений по аналогичным проблемам (если такой имеется) может быть использован и при построении модели. Конечно, заказчик не будет участвовать в построении математической модели, но необходимо участив заказчика в уточнении того, каковы основные характеристики объекта, интересующего заказчика, возможные огра-
ничения на функционирование объекта и т. д. Этот предварительный шаг построения модели обычно называется концептуализацией модели и также относится к первому этапу имитационного исследования — формулировке проблемы. После подэтапа концептуализации следует важнейшая часть формулировки модели — оценка проблемы с точки зрения существования математических моделей, предназначенных для описания объектов интересующего заказчика типа, т. е. решение вопроса о том, могут ли поставленные задачи быть решены с помощью прикладного имитационного исследования или необходимо предварительно провести фундаментальные исследования (имитационные или нет — в данном случае не имеет значения). Таким образом, на первом этапе прикладного имитационного исследования в результате интенсивного взаимодействия с заказчиком должны быть решены следующие вопросы:
3) должен быть решен вопрос о возможности проведения прикладного имитационного исследования.
ление путей такого воздействия требует апробирования найденных решений в условиях натурного эксперимента или искусственным путем, имитируя реальную систему. Первое решение сопряжено с большими трудностями организационного и технического порядка, поэтому его применение практически нереально. Целесообразно проведение экспериментов, связанных с определением оптимальной стратегии, тактики или нахождением решения оперативных вопросов службы управления персоналом, с помощью экон.-математического моделирования. В основе процесса моделирования лежит наше представление о содержании явлений, протекающих в системе управления персоналом, которые формируются опытом. Разработка М.о.с.у.п. требует тщательного изучения экон., соц., организационных процессов, имеющих место в организации, анализа и прогнозирования этих процессов. Структура математического обеспечения системы управления персоналом представлена ниже. Функционирование системы управления персоналом организации основано на использовании большого количества взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Важным качеством этой системы является эмерд-жентность — наличие таких свойств, которые не присущи ни одному из элементов, входящих в систему. Применяемые в науке, технике, экономике модели можно разбить на два класса: физ. и логические (математические). По форме описания математические модели подразделяются на формально-аналитические и имитационные, детерминированные и вероятностные. В формально-аналитических моделях связи между объектами, т.е. процессы, выражаются системами математических выражений, позволяющих исследовать объекты, провести оптимизацию искомого результата. Сфера применения имитационного моделирования — исследование систем, состоящих из большого числа взаимодействующих объектов. Модель системы в целом состоит из моделей отдельных объектов, характеризующих состояние системы в целом. За конечное число имитаций появляется возможность найти оптимальное решение для исследуемой модели. Детерминированные математические модели (балансовые и оптимизационные) не учитывают влияние случайных факторов и описываются в строгих математических и логических правилах. Стохастические (вероятностные) математи-
В более сложных случаях решения задач выбора оптимальных вариантов технологии широко применяются методы прикладной математики, в частности математическое программирование. Так, задача выбора экономически оптимальных допусков для сопряженных деталей может быть решена методом геометрического программирования; оптимизация технологических процессов — путем применения имитационного моделирования и т. д. Годовой эффект от применения наиболее выгодного технологического варианта рассчитывается по ф. 2.1.
Параллельно с выбором вида специализации и формы организации производства проводится анализ производственного процесса в пространстве с учетом характера и объемов намечаемых к выпуску изделий. Производятся расчеты потребного количества оборудования; составляется планировка цеха или участка; определяются потоки материалов, полуфабрикатов и готовой продукции. С применением различных методов оптимизации и имитационного моделирования рассматриваются возможные варианты организационных структур, планировок, маршрутов движения предметов труда и выбираются наиболее рациональные.
В последние годы на основе теоретического обобщения передовой практики советскими учеными и практическими работниками разработан ряд новых принципов и подходов, способствующих рационализации всею комплекса работ по подготовке производства. Успешно внедряются в практику методы организации комплексной подготовки производства, обеспечивающей реализацию процессов создания и внедрения новой техники По единому плану, во нзаим-ной связи и обусловленности. Значительно расширен диапазон методов технико-экономического анализа технических и организационных решений при проектировании новой техники, технологии и организации производства. Создана методология функционально-стоимостного анализа и определены конкретные пути его реализации в условиях социалистической промышленности. Широкое применение находят программно-целевые методы планирования и организации работ по созданию новых видов продукции. Разработаны процедуры планирования, методические принципы формирования нормативной базы, методы математического и имитационного моделирования. Определены формы и способы организации подготовки производства в системах автоматизированного проектирования.
Очевидно, что существует класс экономических задач Q, в которых присутствуют вероятностные и неопределенные факторы всех типов (квадрант 1 -2-3-4), каждый из которых оказывает весьма существенное влияние на решение исходной задачи. Этот тип задач наиболее трудно формализовать, гак как необходимо не только избавиться от всех неопределенных параметров таким образом, чтобы не исказить суть исходной задачи, но и провести большой объем вычислений. Поэтому, мы считаем, что в таких ситуациях целесообразно использовать метод имитационного моделирования, поскольку имитационные модели позволяют анализировать задачи в условиях большой размерности и неполноты априорной информации, они отличаются доступностью методологии, а использование ЭВМ позволяет достаточно быстро и эффективно обрабатывать полученные результаты.
Для определения пропускной способности ПС в постановке задачи учитывались объективные свойства производственных систем: динамика, стохастика и неопределенность. В нашем подходе предусматривается сочетание пространственной и временной организации ПС. Решение поставленной задачи с помощью динамического (имитационного) моделирования, где в модели системы задается вероятностная логика функционирования ПС, законы распределения надежности отдельных элементов (основанные на статистической информации фактической надежности), наработки на отказ, время простоя по причине отказа, имитируется процесс эксплуатации, - позволило сделать следующие выводы.
чаемых; от уровня адаптивности учебно-информационной среды подготовки современного специалиста к его профессиональной среде; от уровня готовности обучаемых к решению профессионально-ориентированных задач посредством информационных технологий. Эти ресурсы детерминированы инновационной педагогической технологией имитационного моделирования инвариантных меж-
Для написания машинной программы имитационного эксперимента у исследователя имеются две основные возможности: выбрать универсальный язык программирования типа алгол, фортран, лисп, кобол и т. д., либо остановиться на специализированном языке имитационного моделирования типа динамо, GPSS, симула и т. д. Под имитационным языком обычно имеется в виду язык программирования, обладающий некоторыми специфическими чертами, полезными при проведении имитационного исследования некоторого достаточно широкого класса моделей. Основными преимуществами специализированных имитационных языков являются: 1) удобство программирования на этих языках; 2) их концептуальная направленность. Смысл первого фактора и его значение очевидны и будут продемонстрированы в примерах, приведенных ниже. Второй фактор дает возможность заранее определить форму математической модели исследуемого явления, и тем самым упростить процесс ее построения, вплоть до возможности сразу сформулировать математическую модель в виде программы на соответствующем имитационном языке. Концептуальная направленность специализированных языков позволила единообразно описать значительное число имитационных задач, что дало возможность установить связь между различными разработками в области имитационных экспериментов. Еще одним достоинством специализированных имитационных языков является их наглядность, которая позволяет объяснить программу лицам, плохо знакомым с программированием на ЭВМ.
Имитационная модель в отличие от аналитической представляет собой не законченную систему уравнений, а развернутую схему с детально описанной структурой и поведением изучаемого объекта. Для имитационного моделирования характерно воспроизведение явлений, описываемых моделью, с сохранением их логической структуры, последовательности чередования во времени, взаимосвязей между параметрами и переменными исследуемой системы.
Процесс прогнозирования на основе имитационного моделирования включает в себя несколько основных этапов:
В период опытно-конструкторских разработок в прогнозах используются экспертные оценки, анализ патентной информации, экстраполяция, динамический межотраслевой баланс, сетевые модели. Эти же методы с добавлением эконометрического, имитационного моделирования применяются на стадиях прогнозирования
Имущество организации Использование действующих Использование финансовых Использование грузоподъемности Использование индивидуальных Использование источников Использование количественных Использование комплексных Использование кредитной Использование материально Использование мощностей Имущество переходит Использование нормативных вывоз мусора снос зданий
|
|
|
|
Навигация
