Имитационное моделирование

В учебно-методическом пособии содержатся общие понятия системотехники и системного анализа, также представлены основы теории киберфизических строительных систем. Рассмотрены вопросы проектирования и представления строительства как системы. Даны пример и рекомендации по разработке имитационной модели строительной системы на языке PHP (Personal Home Page). Для обучающихся по направлениям подготовки 09.06.01 Информатика и вычислительная техника и 27.06.01 Управление в технических системах.

Учебное пособие содержит изложение основ и механизмов применения современных имитационных моделей для решения разнообразных задач в области экономики, бизнеса и управления. Теоретической основой курса являются знания, полученные обучающимися при изучении математики, информатики, теории систем и системного анализа. Раскрываются понятие и сущность имитационного моделирования, его роль и место в исследовании социально-экономических систем. Теоретический материал иллюстрируется многочисленными примерами, способствует развитию навыков самостоятельной исследовательской работы. Учебное пособие разработано на основе нормативных документов Министерства образования и науки Российской Федерации, теории образовательной квалиметрии и современных технологий дидактического обеспечения учебного процесса. Адресовано студентам, магистрантам, аспирантам, работникам высшей школы, специализирующимся в области бизнес-информатики, экономики и менеджмента.

Decision making by the aircrafts services of the international airport, which provides for intensive traffic of aircraft and their ground handling, becomes a very topical issue. If earlier it was believed that the intensity is provided only by the number of runways, nowadays a large accumulation of aircraft on the airport platform-field creates equally complex difficulties in comparison with aircraft take-offs and landings. Solving such problems with the use of «crisp methods» of queuing theory gives little. This article deals with modern «fuzzy methods» based on simulation modeling and fuzzy logic.

В связи с разрастающейся проблемой выработки полезных ископаемых в данной статье представлена разработка и анализ имитационной модели истощения запасов соли в среде iThink. Модель позволяет в зависимости от ряда входных данных сымитировать процесс добычи соли с отображением динамики истощения этих запасов в табличном и графическом виде по годам, а также посмотреть, как будут изменяться наряду с входными параметрами производительность скважин, число введенных в строй и законсервированных скважин и другие параметры, которые следует учитывать при планировании деятельности предприятия.

Рассмотрены основные особенности движения автотранспортных средств в крупных городах на примере г. Перми. Подробно изложены алгоритмы расчета, подходы и методы учета технических характеристик автомобилей и транспортного потока в процессе имитационного моделирования. Приводятся способы наблюдения и учета психофизиологических параметров поведения водителей при движении в городском транспортном потоке. Даны практические рекомендации по применению результатов расчетов, подходов и методов наблюдения в процессе имитационного моделирования. Для специалистов в области организации дорожного движения, транспортного моделирования, студентов, аспирантов и преподавателей транспортных вузов и специальностей. Представляет интерес для руководитей и специалистов исполнительных органов власти крупных городов и других населенных пунктов, участвующих в решении вопросов транспортного планирования и дорожного строительства.

Учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Модели оптимизации развития электроэнергетических систем», кроме того, может быть использовано при изучении отдельных разделов спецкурсов и дисциплины «Электроэнергетические системы и сети». Наряду с изложением традиционных методов решения задач развития ЭЭС в предлагаемом учебном пособии рассмотрены новые подходы, нацеленные на решение задач развития в условиях перехода к рыночной экономике. К ним относятся формирование критериев в задачах управления и развития электроэнергетики с учетом многосубъектности, методы технико-экономических расчетов, модели экологических критериев, многокритериальный анализ в условиях неопределенности и другие.

С помощью пакета программ ScicosLab проведено исследование устройства имитозащиты контролируемых объектов с повышенной структурной скрытностью сигналов-переносчиков с новым набором хаотических сигналов. В результате моделирования на основе качественных показателей, представляющих собой временные и спектральные диаграммы, установлено, что приемо-передающая часть устройства имитозащиты контролируемых объектов с новым набором хаотических сигналов позволяет решить задачу по зашифровке и восстановлению информационных сигналов.

В работе предложена модель динамики финансовых ресурсов банка с учетом инвестирования в безрисковые активы в условиях инфляции. Представлен алгоритм имитационного моделирования финансовых ресурсов, описано программное средство. Проведена апробация модели. Предложенная модель позволяет оценить финансовые ресурсы банка в определенный период времени, собрать описательную статистику распределений финансовых ресурсов. Предложен подход к оценке финансовых рисков банка.

В учебном пособии отражены аспекты моделирования и принятия решений в организационно-технических системах. Основное внимание уделено моделированию бизнес-процессов с использованием автоматизированных средств поддержки принятия решений. Описаны процессы системного анализа, моделирования и принятия решений на промышленных предприятиях. Рассмотрены методы моделирования организационно-технических систем и существующие системы поддержки принятия решений. Пособие содержит примеры, иллюстрирующие материал. Предназначено для студентов дневной и дистанционной форм обучения направлений 230100 – Информатика и вычислительная техника, 220400 – Управление в технических системах, 080200 – Менеджмент специальности 080502 – Экономика и управление на предприятии (металлургия).

В учебном пособии отражены аспекты моделирования и принятия решений в организационно-технических системах. Основное внимание уделено моделированию бизнес-процессов с использованием автоматизированных средств поддержки принятия решений. Описаны процессы системного анализа, моделирования и принятия решений на промышленных предприятиях. Рассмотрены методы моделирования организационно-технических систем и существующие системы поддержки принятия решений. Пособие содержит примеры, иллюстрирующие материал. Предназначено для студентов дневной и дистанционной форм обучения направлений 230100 – Информатика и вычислительная техника, 220400 – Управление в технических системах, 080200 – Менеджмент специальности 080502 – Экономика и управление на предприятии (металлургия).

Генетические алгоритмы в разных формах применяются к решению разных научно-технических задач. Они используются при создании вычислительных структур, в машинном обучении – при проектировании нейронных сетей или в управлении роботами. Они также применяются при моделировании развития в разных предметных областях, включая социальные-экономические системы. Также возможно и эвристико-математическое применение генетических алгоритмов для оптимизации многопараметрических функций. В случаях, когда точный оптимум не нужен, решением может считаться любое значение, лучшее, чем определенная заданная величина. Тогда генетические алгоритмы – хороший метод поиска «приемлемых» значений. Сила генетического алгоритма состоит в его способности манипулировать одновременно многими параметрами, что используется в разных проектах, включая даже проектирование самолетов. Однако формальное применение таких алгоритмов без учета временных характеристик и других особенностей реальных процессов, где их пытаются применить, может не дать ощутимого эффекта либо привести к выбору ошибочного решения. Один из способов привязки соответствующих моделей к динамике управляемых процессов является комплексное имитационное моделирование этих процессов и систем управления с применением генетических алгоритмов.

В статье рассмотрены вопросы создания ИТ-инструментария, основанного на экономико-математических моделях управления межбюджетным регулированием в структуре (регион – муниципальное образование). Предложена концептуальная модель управления в виде комплекса непрерывной и дискретной динамических моделей. Непрерывная динамическая система представлена имитационной моделью. Дискретная динамическая система, обладающая целесообразным поведением, представлена как стохастический автомат. Для описания поведения автомата получены формальные выражения, позволяющие найти финальные вероятности пребывания автомата в том или ином состоянии. На основе построенной модели создан программный продукт, позволяющий оценивать последствия решений относительно установления нормативов распределения налоговых поступлений между уровнями бюджетной системы.

Задачи назначения приоритетов заявкам, работам, действиям и просто объектам деятельности решаются давно и по‑разному. В чисто технических системах, в том числе в компьютерных и системах связи, там, где можно четко запрограммировать процессы обслуживания, такие задачи считаются практически решенными, поскольку, во‑первых, анализируются два встречных процесса: процесс обслуживания и процесс ожидания, если обслуживающий узел занят, и во‑вторых, в основном учитываются временные параметры. При этом, как правило, минимизируется время ожидания для некоторых классов заявок. Однако в схемах многономенклатурных мелкосерийных производств, особенно наукоемкой продукции, эффективность производства или производственного участка зависит не только от прямых потерь времени, поскольку задержки могут оцениваться и по‑иному, с учетом ресурсов финансирования, ресурсов срочности и даже административного ресурса. Поэтому четкие правила и алгоритмы могут стать нечеткими, а задача минимизации потерь усложняется. Данная статья посвящена совместному применению имитационного моделирования и нечетко-логических алгоритмов в задачах оперативного назначения приоритетов.

Статья посвящена построению системно-динамических моделей кредитного риска предприятий торговой и сельскохозяйственной отраслей российской экономики. Данное исследование демонстрирует возможность использования системно-динамических моделей для определения макроэкономических сценариев, приводящих к дефолту компании. Реализация моделей осуществляется в системе insightmaker.

В статье рассматривается вариант построения модели линейной железнодорожной станции на двухпутном железнодорожном участке, содержащей два главных и два вторых пути. Общая постановка задачи моделирования заключается в нахождении оценки математического ожидания показателя моделируемой системы при заданном времени ее функционирования. Имитационная модель создана в среде AnyLogic Personal Learning Edition и позволяет моделировать основные состояния четырехпутной линейной железнодорожной станции в условиях внешнего воздействия, оказываемого средствами разрушения вероятного противника. Предложенная структура модели позволяет воспроизводить логику функционирования железнодорожной станции линейного типа, имеющей четыре пути, расположенной на двухпутном участке пути при ее функционировании в условиях воздействия средств поражения противника. При этом фактически моделируется нахождение каждого из станционных путей в одном из возможных состояний.

PSPICE определяет промышленный стандарт программ-имитаторов и является самым популярным пакетом моделирования для OS/Windows как у профессионалов, так и у любителей по всему миру. Эта книга – лучшее на сегодняшний день учебное пособие по PSPICE. Курс построен по принципу «от простого к сложному». Первая часть посвящена основам работы с программой. В ней говорится о том, как строить и редактировать чертежи электронных схем, находить нужную информацию в выходном файле, моделировать цепи постоянного и переменного тока, строить диаграммы любой сложности, исследовать частотные характеристики схем. Во второй части подробно рассказывается о различных видах анализов, выполняемых с помощью PSPICE (анализ переходных процессов, параметрический анализ и т.д.). Также в ней содержится руководство по цифровому моделированию и использованию программы-осциллографа PROBE. Третья и четвертая части включают сведения об использовании PSPICE для расчета электрических цепей и цепей регулирования. Описывается, как создать и модифицировать модели компонентов схем. Книга адресована пользователям различного уровня подготовки: в первую очередь инженерам и конструкторам, профессиональным разработчикам промышленных изделий (электронных схем, технологического оборудования, автомобилей и т.д.), студентам радиотехнических специальностей, а также радиолюбителям. (Компакт-диск прилагается только к печатному изданию.)

На конкретных практических примерах продемонстрированы принципы и последовательность создания компьютерной модели технологического процесса ректификационного разделения многокомпонентной смеси средствами пакета моделирующих программ ChemCAD. Книга предназначена для изучения методов компьютерного моделирования процессов ректификации одновременно с моделированием систем автоматического управления ректификационными установками и может быть рекомендована студентам, магистрам и аспирантам, а также инженерам-химикам-технологам, занимающимся решением задач расчетно-технологического проектирования и управления технологическими процессами. Изложенный подход к моделированию применим как при создании новых, так и при оптимизации существующих производств.

Приведены отдельные статьи, содержащие результаты исследований по направлению комплексного, экологически сбалансированного освоения рудных месторождений для устойчивого развития минерально-сырьевого комплекса России. Объектами исследований являются месторождения многокомпонентных руд Южного Урала, угля Западной Сибири, железо-рудные месторождения. Приводятся результаты имитационного моделирования горнотехнических систем, раскрыт инструментарий и принципы построения моделей, а также результаты проверки их адекватности реальным условиям. Получены отдельные закономерности функционирования горнотехнических систем с полным экологически сбалансированным циклом комплексного освоения месторождений полезных ископаемых. Развиты направления, связанные с повышением промышленной, экологической безопасности и энергетической эффективности освоения недр в части технологий подготовки горных массивов к выемке, переработки отходов обогащения с извлечением цветных и благородных металлов, изыскания альтернативных источников энергии, применения нового оборудования – мобильного, модульного, конкурентоспособного.

Рассматривается решение оптимизационной задачи продвижения инновационных проектов в регионы с применением комплексной имитационной модели с включением в ее состав модулей бактериальной оптимизации. В качестве объекта исследования выбран процесс формирования инновационного кластера. Комплексная модель выполнена в моделирующей системе «Actor Pilgrim» с реализацией временнóй, пространственной и финансовой динамики (деньги, финансовые инструменты) в едином виртуальном времени. Результаты моделирования привязаны к топографической информации различных масштабов.

Рассмотрены основы теории надежности сложных систем и практические методы расчета показателей надежности в применении к информационным системам. Особое внимание уделено моделированию систем для оценки надежности. Показаны особенности применения аналитических моделей надежности и область применения статистических (имитационных) моделей. Дано подробное описание статистического эксперимента по определению показателей надежности, а также способы вычисления оценок точности и достоверности полученных результатов. Предназначено для бакалавров по направлению подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии» и магистрантов по направлениям подготовки 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» и 09.04.03 «Прикладная информатика».