1.6. Методологические подходы в имитационном моделировании

При разработке имитационной модели аналитику необхо­димо выбрать концептуальную схему для описания моделируе­мой системы. Эта схема базируется на определенном методоло­гическом подходе, в рамках которого воспринимаются и опи­сываются   функциональные  взаимосвязи   системы.   Если разработчик модели применяет имитационный язык, методоло­гический подход обычно неявно задается этим языком. Однако, если разработчик использует универсальный язык,  он сам должен разработать такой подход.  В любом случае методологический подход, применяе­мый разработчиком, позволяет ему четко сформулировать опи­сание системы.

1.6.1 Системы и модели

Система — это совокупность элементов, которые принадле­жат ограниченной части реального мира, являющейся объектом исследования. Поэтому система — понятие относительное. В од­ном случае некоторая совокупность элементов может рассмат­риваться только как небольшая часть большой системы, т. е. в качестве подсистемы, а в другом та же совокупность может быть в центре интересов исследователя, т. е. рассматриваться как система. Сфера действия любой системы и любой модели системы однозначно определяется целью, для достижения которой она выделяется и идентифицируется. Сфера действия любой имита­ционной модели определяется также особенностями той про­блемы, для решения которой разрабатывается эта модель.

Для установления сферы действия системы исследователь должен выявить ее границы и состав. При установлении границ системы выявляются не только физические, но и причинно-следственные взаимосвязи между ее элементами. На систему, которой дано предварительное определение, могут воздейство­вать некоторые внешние факторы. Если они существенно вли­яют на поведение системы, экспериментировать с такой систе­мой не имеет смысла, и ее следует, переопределить. Если внешние факторы частично воздействуют на систему, сущест­вуют следующие возможности:

• расширить определение системы, включив в него эти факторы;

• пренебречь этими факторами;

• трактовать их как входы в систему.

Модели систем классифицируются на дискретно и непре­рывно изменяющиеся. Отметим, что эти термины относятся к модели, а не к реальной системе. Практически одну и ту же систему можно представить в виде дискретно изменяющейся модели (далее называемой просто дискретной) либо непрерывно изменяющейся (непрерывной). Как правило, в имитацион­ном моделировании время является основной независимой пе­ременной. Другие переменные, включенные в имитационную модель, являются функциями времени, т. е. зависимыми пе­ременными. Определения «дискретная» и «непрерывная» отно­сятся к поведению зависимых переменных.

При дискретной имитации зависимые переменные изменя­ются дискретно в определенные моменты имитационного време­ни, называемые моментами свершения событий. Переменная времени в имитационной модели может быть либо непрерывной, либо дискретной в зависимости от того, могут ли дискретные изменения зависимых переменных происходить в любые мо­менты времени или только в определенные моменты.

Имитация банковской системы, которая обсуждалась ранее, явля­ется примером дискретной имитации. Зависимыми переменными в этом примере являются состояние кассира и число ожидаю­щих в очереди клиентов. Моменты свершения событий соот­ветствуют моментам времени, когда клиент прибывает в систе­му и покидает ее после окончания обслуживания кассиром. Как правило, в дискретных моделях значения зависимых пере­менных не изменяются в промежутках между моментами свер­шения событий. Пример изменения зависимых переменных в дискретной имитационной модели показан на рис. 1.3.

При непрерывной имитации зависимые переменные модели изменяются непрерывно в течение имитационного времени. Не­прерывная модель может быть либо непрерывной (рис. 1.4), либо дискретной по времени (рис. 1.5) в зависимости от того, будут ли значения зависимых переменных доступны в любой точке или только в определенные моменты имитационного вре­мени.

При комбинированной имитации зависимые переменные мо­дели могут изменяться дискретно, непрерывно или непрерывно с наложенными дискретными скачками. Время изменяется либо дискретно, либо непрерывно. Наиболее важный аспект комби­нированной имитации заключается в возможности взаимодей­ствий между дискретно и непрерывно изменяющимися перемен­ными.

Язык комбинированной имита­ции должен додержать средства для определения условий возникновения таких ситуаций и моделирования их последствий. Пример изменения зависимой переменной в комбинированной имитационной модели приведен на рис. 1.6.