Имитационное моделирование в объектно-ориентированной визуальной инструментальнтальной среде anylogic 6 Professional Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНТАЛЬНОЙ СРЕДЕ ANYLOGIC 6 PROFESSIONAL

© Бабина О.И.*

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск

В мире информационных технологий имитационное моделирование переживает второе рожденье. Интерес к этому виду компьютерного моделирования оживился в связи с существенным технологическим развитием систем моделирования, которые на сегодняшний день являются мощным аналитическим средством, вобравшим в себя весь арсенал новейших информационных технологий. В статье рассматривается система имитационного моделирования Anylogic 6 Professional, раскрываются его особенности, функциональные возможности и области применения.

Ключевые слова Имитация, моделирование, модель, система имитационного моделирования, графическая среда моделирования, AnyLogic, принятие решений, компьютерный эксперимент.

Сегодня на рынке информационных технологий фигурирует порядка 150 программных продуктов аналитического типа, ориентированных на имитационное моделирование. Диапазон и разнообразие такого программного обеспечения продолжает расти, отражая тенденцию устойчивого спроса на него [8]. Однако фактически все они основаны на концепциях, которые были зафиксированы несколько десятилетий назад, которые с тех пор не менялись [7].

Anylogic 6 Professional - новый мир в системе имитационного моделирования, который разработан на основе современных концепций в области информационных технологий и результатов исследований в теории гибридных систем и объектно-ориентированного моделирования [7]. Гибкость AnyLogic позволяет отражать динамику сложных и разнородных экономических и социальных систем на любом желаемом уровне абстракции. AnyLogic включает набор примитивов и библиотечных объектов для эффективного моделирования производства и логистики, бизнес-процессов и персонала, финансов, потребительского рынка, а также окружающей инфраструктуры в их естественном

взаимодействии [11]. . .

Система имитационного моделирования Anylogic 6 Professional:

особенности, функциональные возможности и области применения

* Ассистент кафедры Математическое моделирование и информатики.

AnyLogic - программное обеспечение для имитационного моделирования сложных систем и процессов, разработанное российской компанией «XJ Technologies» в 2000 году [10]. На сегодняшний день это единственная компания в России, создавшая собственный продукт имитационного моделирования, который известен и продается во всем мире. AnyLogic - первый и единственный инструмент имитационного моделирования, объединивший методы системной динамики, «процессного» дискретно-событийного и агентного моделирования в одном языке и одной среде разработки моделей, а также любую комбинацию этих подходов в пределах одной модели (см. рис. 1). Также Anylogic отличает мощное производительное ядро, позволяющее симулировать поведение миллионов агентов; богатые возможности для анимации и графического описания модели; поддержка разнообразных типов экспериментов, включая анализ чувствительности, метод Монте-Карло, встроенный оптимизатор OptQuest; возможности интеграции с базами данных, ERP -, CRM - системами; набор библиотечных объектов из области логистики, бизнес-процессов,

Си стем ная ди н а м и к а Д ис кретно-собыги й кое

Связанные переменные. Заявки, ресурсы, п роцессы

(последовательное^ операций)

Накоп и тел и, О брэгны е сея зи

Индивидуальные свойства и правила поведения. Прямое или косвенное взаимодействие

|_г| i eric -

* * ir

Агенгнсе моделирование

Рис. 1. Три подхода имитационного моделирования [10]

Графическая среда Апу^ю поддерживает проектирование, разработку, документирование модели, визуальную разработку моделей, выполнение компьютерных экспериментов с моделью, включая различные виды анализа, визуальное представление результатов моделирования, а также возможностью использования анимации [6].

Рассмотрим подходы имитационного моделирования на шкале уровня абстракции. Системная динамика, заменяя индивидуальные объекты их агрегатами, предполагает наивысший уровень абстракции. Дискретно-со-

бытийное моделирование работает в низком и среднем диапазоне. Что же касается агентного моделирования, то оно может применяться практически на любом уровне и в любых масштабах. Агенты могут представлять пешеходов, автомобили или роботов в физическом пространстве, клиента или продавца на среднем уровне, или же конкурирующие компании на высоком [4].

Графическая среда моделирования AnyLogic включает в себя следующие элементы [10]:

1. Stock & Flow Diagrams (диаграмма потоков и накопителей) применяется при разработке моделей, используя метод системной динамики.

2. Statecharts (карты состояний) в основном используется в агентных моделях для определения поведения агентов. Но также часто используется в дискретно-событийном моделировании, например для симуляции машинных сбоев.

3. Action charts (блок-схемы) используется для построения алгоритмов. Применяется в дискретно-событийном моделировании (маршрутизация звонков) и агентном моделировании (для логики решений агента).

4. Process flowcharts (процессные диаграммы) основная конструкция, используемая для определения процессов в дискретно-событийном моделировании.

Stock & Flow Dlag rams Statecharts

Action charts -r- Process flowcharts

T

Рис. 2. Конструкции среды моделирования AnyLogic

AnyLogic включает в себя следующие стандартные библиотеки [10]:

1. Enterprise Library (для поддержки дискретно-событийного моделирования в таких областях как Производство, Цепи поставок, Логистика и Здравоохранение).

2. Pedestrian Library (для моделирования пешеходных потоков в «физической» окружающей среде).

3. Rail Yard Library (для моделирования, имитации и визуализации операций сортировочной станции любой сложности и масштаба).

Список возможностей AnyLogicProfessional [11]:

- экспорт моделей в виде отдельных Java приложений;

- разработка собственных библиотек, с возможностью их подключения и совместного использования с другими людьми;

- отладчик моделей на уровне Java кода;

- интеграция с ПО управления версиями;

- легкая интеграция с базами данных, таблицами и текстовыми файлами;

- больше элементов управления;

- внедрение в анимацию чертежей САПР;

- включен OptQuest;

- больше экспериментов;

- интеграция с ГИС (географическая информационная система), поддержка ГИС в агентном моделировании;

- включена библиотека Pedestrian library;

- сохранение, загрузка и экспорт результатов моделирования;

- сохранение и восстановление полного состояния модели во время ее работы.

За последние 5-6 лет картина рынка услуг, связанных с применением метода имитационного моделирования, изменилась кардинально, в силу чего наблюдается устойчивый рост приложений этого метода в самых различных областях, связанных с управлением и принятием решений экономического, организационного, социального, технического характера. С помощью AnyLogic возможно разрабатывать модели в следующих областях [10]:

- производство;

- логистика и цепочки поставок;

- рынок и конкуренция;

- бизнес-процессы и сфера обслуживания;

- здравоохранение и фармацевтика;

- управление активами и проектами;

- телекоммуникации и информационные системы;

- социальные и экологические системы;

- пешеходная динамика;

- оборона.

* * *

Таким образом, система имитационного моделирования Anylogic 6 Professional, основанная на объектно-ориентированной концепции, - это мощная среда компьютерного моделирования общего назначения, разработанная для профессионалов в области моделирования, которая позволяет быстро создавать модели из базовых графических компонентов, выполнять компьютерные эксперименты с моделью, включая различные виды анализа, а также визуально представлять результаты моделирования.

Список литературы:

1. Борщев А.В., Карпов Ю.Г. Профессиональный инструмент имитационного моделирования AnyLogic / А.В. Борщев, Ю.Г. Карпов // ИММОД. - СПб., 2005.

2. Борщев А. Применение имитационного моделирования в России -состояние на 2007 г. / А. Борщев // Бизнес-информатика. - 2008. - № 4. -С. 64-68.

3. Борщев А. Имитационное моделирование: клиенты, модели, разработчики / А Борщев // ИММОД. - СПб., 2005.

4. Борщев А. Практическое агентное моделирование и его место в арсенале аналитика / А. Борщев // Exponenta PRO. - 2004. - № 3-4 (7-8).

5. Карпов Ю. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 400 с.: ил.

6. Карпов Ю.Г. Изучение современных парадигм имитационного моделирования в среде Anylogic / Ю.Г. Карпов // Компьютерные инструменты в образовании. - 2005. - № 4. - С. 3-14.

7. Карпов Ю.Г., Борщев А.В. Anylogic - Инструмент имитационного моделирования нового поколения / Ю.Г. Карпов, А.В. Борщев // XI Всероссийская научно-методическая конференция «Тематика 2004», 2004.

8. Лычкина Н.Н. Современные технологии имитационного моделирования и их применение в информационных бизнес-системах / Н.Н. Лычкина // Банковские технологии. - 2000. - № 9.

9. Сидоренко В.Н., Красносельский А.В. Имитационное моделирование в науке и бизнесе: подходы, инструменты, применение / В.Н. Сидоренко, А.В. Красносельский // Моделирование и анализ бизнес-процессов. - 2009. - № 2 (08). - С. 52-57.

10. AnyLogic [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.ru.wikipe-dia.org/wiki/AnyLogic

11. AnyLogic [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.anylogic.com.