Часть 1 Теоретические аспекты имитационного моделирования

1.1           Понятие имитационного моделирования

Имитационные модели могут применяться:

·  для исследования границ и структур систем с целью решения конкретных проблем;

·   для определения и анализа критических элементов, компонен­тов и точек в исследуемых системах и процессах;

·   для синтеза и оценки предполагаемых решений;

·   для прогнозирования и планирования будущего развития ис­следуемых систем.

Процесс имитационного моделирования начинается с опре­деления подлежащих решению проблем, что в свою очередь определяет состав и границы исследуемой системы. Построение имитационной модели исследуемой системы, хотя и зависит от специфики решаемой проблемы, требует определенной методо­логической схемы. Имитационный язык обеспечивает исследова­теля такой схемой, а также осуществляет трансляцию модели в доступную вычислительной системе форму. Компьютер, на ко­тором исследуется разработанная имитационная модель, выда­ет информацию о поведении модели, которая затем может ана­лизироваться в процессе решения проблемы.

В данной работе будем рассматривать только те имита­ционные модели, которые разрабатываются для проведения ис­следований с помощью цифровых ЭВМ. Таким образом, имита­ционной моделью будем называть логико-математическое описа­ние системы, которое может быть исследовано в ходе проведе­ния экспериментов на цифровой ЭВМ и, следовательно, может считаться лабораторной версией системы. После окончания раз­работки имитационной модели с ней проводятся машинные экс­перименты, которые позволяют сделать выводы о поведении си­стемы:

·  без ее построения, если это проектируемая система;

·  без вмешательства в ее функционирование, если это дейст­вующая система, экспериментирование с которой или слишком дорого, или небезопасно;

·  без ее разрушения, если цель эксперимента состоит в оп­ределении пределов воздействия на систему.

В имитационном моделировании предполагается, что систе­му можно описать в терминах, понятных вычислительной систе­ме. Ключевым моментом при этом является выделение и описа­ние состояний системы. Система характеризуется набором пе­ременных, каждая комбинация значений которых описывает ее конкретное состояние. Следовательно, путем изменения значе­ний переменных можно имитировать переход системы из одно­го состояния в другое. Таким образом, имитационное моделиро­вание - это представление динамического поведения системы посредством продвижения ее от одного состояния к другому в соответствии с хорошо определенными операционными прави­лами.

Изменения состояния системы могут происходить либо не­прерывно, либо в дискретные моменты времени. Хотя процеду­ры описания динамического поведения дискретно и непрерывно изменяющихся моделей различны, основная концепция имита­ции системы - отображение изменений ее состояния с течени­ем времени - остается той же.