CC BY
221
В связи с этим не следует чересчур увлекаться тестами, выбирать их как основную форму контроля знаний студентов. Тестовый контроль должен чередоваться или сочетаться с традиционным устным контролем.
Литература:
1. Ефремова Н.Ф. Тестовый контроль в образовании: учебное пособие / Н.Ф. Ефремова. М.: Логос, 2007. 368 с.
2. Кадневский В.М. История тестов / В.М. Кадневский. Москва: Народное образование, 2004. 458 с.
3. Майоров А.Н. Теория и практика создания тестов для системы образования (как выбирать, создавать и использовать тесты для целей образования) / А.Н.Майоров. М: Интеллект-центр, 2002. 296 с.
4. Самылкина Н.Н. Современные средства оценивания результатов обучения /
Н.Н. Самылкина. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 172 с.
УДК 681.324
ШЕВЧЕНКО Ю. Д.
кандидат технических наук Дмитровский институт (филиал)
Российского экономического университета им. Г.В. Плеханова г. Дмитров
ail: [email protected]
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫЖИВАНИЯ НЕБОЛЬШОЙ ПОПУЛЯЦИИ В ПАКЕТЕ
В статье рассматривается модель выживания маленького кочевого африканского племени, проживающего в пустынной жаркой местности, первоначально идеально уравновешенной окружающей среде обитания. В ней идентифицированы четыре простых взаимосвязанных подмодели: люди, стада животных, растительность, вода как важнейшая необходимость для всех подсистем.
Ключевые слова: имитационная модель, пакет iThink, станции, потоки, конвертеры, соединители.
IMITATON MODELLING OF SMALL POPULATIOON’S LIFE USING ITHINK
YURI D. SHEVCHENKO
Dmitrov institute (Branch)
PlekhanovRussian University of Economics Dmitrov
78
The actual and modern method of imitation modeling of population surviving is using. The iThink model scheme, its elements, parameters and results are presented. The note may be used by managers economists, teachers and students.
Keywords: imitation modeling, software iThink, Stock, Flow, Converter, Connector.
Цель данной статьи - описание применения имитационного моделирования (ИМ) в социально - экономической деятельности и современных информационных технологий,предоставляющихразличныевозможностидляанализаматематических моделей социальных и экономических систем.
Имитационную модель необходимо создавать. Для этого нужно специальное программное обеспечение - система моделирования. Специфика такой системы определяетсятехнологией работы, набором языковых средств, сервисных программ и приемов моделирования. ИМ контролируемого процесса или управляемого объекта - это высокоуровневая информационная технология, которая обеспечивает действия по созданию или модификации имитационной модели, а также ее работу и результаты.
Сложностьреальныхсоциально-экономическихпроцессовприводитктому,что для ИМ этих процессов применяются достаточно технологичные инструментальные средства имитационного моделирования, обладающие собственными языковыми средствами [2, с.5]. Развитие средств ИМ связано с необходимостью исследования весьма сложных систем. Имитация - это своеобразная попытка дублировать особенности, внешний вид и характеристики реальной системы. Применение ИМ оправдано, если вопросы, ответы на которые должна дать модель, относятся не к выяснению фундаментальных законов и причин, определяющих динамику реальной системы, а к практическому анализу поведения системы [1-3,8].
«Имитационное моделирование - это распространенная разновидность аналогового моделирования, реализуемого с помощью набора математических инструментальных средств, специальных имитирующих компьютерных программ и технологий программирования, позволяющих посредством процессов-аналогов провести целенаправленное исследование структуры и функций реального сложного процесса в памяти компьютера в режиме «имитации» и выполнить оптимизацию некоторых его параметров» [2].
Пакет Ithink использует систему обозначений, которая в основном ориентирована на непрерывное моделирование. Для реализации этой системы служат конструкции четырех типов: станции, потоки, конвертеры и соединители, соответствующие связям. Чтобы создавать дискретные модели, Ithink использует три специальные станции:
- очереди, в которых элементы обрабатываются по принципу: первым пришел - первым обслужен;
- хранилища, которые перед началом обслуживания накапливают заданное количество элементов и удобны при пакетной обработке;
- транспортеры, которые передают элементы между станциями.
Модели, построенные с помощью iThink, состоят из уровней и иерархий. Пользователь строит описание модели на высоком уровне с помощью сред моделирования процессов, каждая из которых позволяет создать модель одной подсистемы, например, такой, как расход ракетного топлива в космическом
79
корабле. Завершив описание, разработчик переходит на следующую ступень детализации и вводит в каждую подмодель необходимые конструкции. Между подмоделями устанавливаются связи, указывающие на взаимодействие подсистем, к примеру, на зависимость между тем, насколько правильно компания составляет счета для оплаты, и количеством телефонных звонков в отдел обслуживания покупателей. Построив модель, снабженную необходимым числом иерархических уровней, разработчик переходит в режим моделирования, чтобы определить математические связи между станциями, потоками и другими конструкциями.
Пакет ¡Шпк предлагает разработчику список допустимых переменных для определения математических связей.
Ограниченные рамки статьи не позволяют подробно осветить полный цикл построения имитационной модели, тем более что существует подробная информация об этом процессе [3-8].
Обратимся к теме статьи. Кочевому племени нелегко было жить в сомнительно уравновешенной окружающей среде, но кочевники сначала выживали довольно хорошо. Они существовали за счет своих стад мелких животных, которые люди поддерживали, двигаясь от одного оазиса до другого. Эти навыки были приобретены за годы, возможно, методом проб и ошибок, приводя к полному пониманию окружающей среды, в которой жили кочевники.
Логикапостроениямоделисредствами/ТЬ/пкпроста:РАСТИТЕЛЬНОСТЬиВОДА
являются константами
в подмодели
ЖИВОТНЫЕ, а все они, в свою очередь, константами для подмодели ЛЮДИ. Каждая подмодель должна находиться в равновесии.
Придерживаемся следующего порядка построения модели: сначала создаем
подмоделиНАСЕЛЕНИЕ и ЖИВОТНЫЕ
и соединяем их с т а н д а р т н ы м и блоками /Шпк, затем добавляем подмодели РАСТИТЕЛЬНОСТЬ и ВОДА. Производим моделирование, если необходимо, изменяем параметры блоков и
Рис.1 - Схема имитационной модели в режиме Interface (Фрейма)
80
удостоверяемся, что подмодели и вся модель находятся в равновесии. Для этого вводим обратные связи.
На рис. 1 изображена схема имитационной модели в режиме фреймов вместе с блоком Графопостроитель (Graph 1)для графической иллюстрации процесса моделирования.
Нажатием левой клавиши мыши раскроем каждую из подмоделей.
Блок-схемы этих подмоделей изображены на рисунках 2 - 5. При этом вся имитационная модель переводится в режим Map (План).
Рис.2 - Подмодель НАСЕЛЕНИЕ
81
С0О РАСТИТЕЛЬНОСТЬ zx З
Рис.4 - Подмодель РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
dS>0 ВОДА 3
water ext fr
Рис.5 - Подмодель ВОДА
На рисунках 6 - 8 показана модель в режиме Equation (Уравнения). В этом режиме по сути описаны математические соотношения, константы, а также графически заданы некоторые функции, когда графическое задание является единственно возможным способом (эмпирические зависимости).
Вследствие ограниченности объема публикации нет возможности раскрыть математическое содержимое каждого блока модели.
На рис. 9 изображен блок population в режиме установки параметров и связей с другими многочисленными блоками из подмодели НАСЕЛЕНИЕ в прямом соответствии с режимом Уравнения для этого блока.
82
щ
со
5
в
V
о
5
с
о
Я
3
сг
ш
ВОДА
□ ground_water(t) = ground_water(t- dt) + (run_off- extraction) * dt INIT ground_water = 500
INFLOWS:
4» run______off = 100+0*NORMAL(1,.1)
OUTFLOWS:
«&> extraction = (ground_water*water_ext_fr)/100
□ surface_storage(t) = surface_storage(t - dt) + (extraction - consumption) * dt INIT surface_storage = 100
INFLOWS:
«&> extraction = (ground_water*water_ext_fr)/100 OUTFLOWS:
«&> consumption = cattle*water_comsumed______per_cattle-0’STEP(cattle*.5,20)
0 water_ext_fr = 20+1 *STEP(20,2)-STEP(0,20)
0 water_comsumed_per_cattle = GRAPH(water_per_cattle)
-(0.00. 0.00), (0.2, 0.27), (0.4, 0.51), (0.6,0.713), (0.8, 0.87), (1.00,1.00), (1.20,1.10), (1.40,1.19),
-—(1.60,1.25), (1.80,1.28), (2.00,1.30)
НАСЕЛЕНИЕ
□ population^) = population^ - dt) + (- deaths) * dt INIT population = 100
OUTFLOWS:
«0» deaths = (p о p u I ati о n/n о rm a I I ife_exp e eta n cy )* effe ct_of_fo о d av_o n_d e ath s
UNATTACHED:
«b births = population*normal_fr_birth_rate’effect_ofJood___av_on_births
0 Food= cattl e *f о о d_p г о d_p e r_cattl e
0 food_per_______capita = (Food/population)+0*(STEP(2,1)-RAMP(1,20))
0 food_____prod_per_cattle = 1
О n о rm a l_f r_b i rth_r ate = 04+0*NORMAL(1,.2)+0*STEP(.02,5)
0 normal_life_expectancy = 25+1*STEP(15,2)
0 effect_of_food____av_on_births = GRAPH(food_per_capita)
/"(О ОО, 0.00), (0.2, 0.09), (0.4, 0.24), (0.6,0.443), (0.8, 0.698), (1.00,1.00), (1.20,1.32), (1.40,1.58), LZ—(1.60,1.78), (1.80,1.91), (2.00,2.00)
0 effect_of_food____av_on_deaths = GRAPH(food_per______capita)
(0.00,10.0), (0.2, 6.15), (0.4, 3.70), (0.6,2.30), (0.8,1.55), (1.00,1.00), (1.20, 0.6), (1.40, 0.5), (1.60, -—0 5). (1.80,0.5), (2.00,0.5)
Рис.6 - Режим Уравнения модели для подмоделей ВОДА и НАСЕЛЕНИЕ
После установки параметров всех блоков модели, проверки правильности ее составления запустим модель на исполнение, выполнив команду run из меню режима Interface (рис. 1). Результаты имитационного моделирования за период 25 лет основных параметров модели показаны на рис. 10 (стр. 1 Графопостроителя). На рис. 11 показано содержимое стр. 2 Graph 1.
83
ЖИВОТНЫЕ
О cattle(t) = cattle(t - dt) + (growth - waste) * dt INIT cattle = 100 INFLOWS:
growth =
(cattle*cattle_growth_fr*effect_of_grass_av_on_cattle_growth*efTect_of_water_av_on_cattle_
growthyiOO
ET
Ш
О
О
О
О
0
\L
0
L
0
£
0
L
OUTFLOWS:
+5t- waste =
cattle*cattle_fr_waste*effect_of_grass_av_on_cattle_waste*effect_of_water_av_on_cattle_w
aste
cattle_fr_waste = 1-STEP(.02,2)
cattle_growth_fr = 10+0*step(2,2)+0*NORMAL(1,.2)
grass_per_cattle = grass/cattle
water_per_cattle = surface_storage/cattle
effe ct_of_g ra s s_av_o n_cattle_g ro wth = GRAPH(grass_per_cattle)
(0.00,0.00), (0.2, 0.1), (0.4,0.23), (0.6,0.4), (0.8, 0.65), (1.00,1.00), (1.20,1.34), (1.40,1.58), (1.60, 1.75), (1.80,1.90), (2.00,2.00)
effect_of_grass_av_on_cattle_waste = GRAPH(grass_per_cattle)
(0.00,10.0), (0.2, 6.40), (0.4,4.05), (0.6,2.60), (0.8,1.70), (1.00,1.00), (1.20,0.75), (1.40,0.7), (1.60, 0.7), (1.SO, 0.7), (2.00, 0.7)
effect_of_water_av_on_cattle_growth = GFiAPH(water_per_cattle)
(0.00, 0.00), (0.5, 0.62), (1.00,1.00), (1.50,1.28), (2.00,1.48), (2.50,1.64), (3.00,1.76), (3.50,1.86), (4.00,1.93), (4.50,1.97), (5.00,2.00) effect_of_water_av_on_cattle_waste = GRAPH(water_per_cattle)
(0.00,10.0), (0.2, 5.50), (0.4,3.35), (0.6,2.15), (0.8,1.45), (1.00,1.00), (1.20,0.8), (1.40,0.7), (1.60, 0.7), [1.&0.0.7), [2.00, 0.7)
Рис.7 - Подмодель ЖИВОТНЫЕ в режиме Уравнения
с
о
го
3
и
ш
РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
□ grass(t) = grass(t - dt) + (regeneration - grass_cons) * dt INIT grass = 100 INFLOWS:
regeneration = (grass_cap-grass)/regen_time OUTFLOWS:
*5t> grass_cons = cattle*grass_consumed_per_cattle 0 grass_cap = grass_cap_norm*WAG 0 grass_cap_norm = 200+0*NORMAL(1,.1)+0*STEP(5,2)
0 grass_ratio= (grass/grass_cap)/(100/200)
0 grass_consumed_per_cattle = GFtAPH(grass_per_cattle)
•"•(0.00, 0.00), (0.2,0.345), (0.4,0.593), (0.6,0.765), (0.8, 0.892), (1.00.1.00), (1.20,1.08), (1.40,1.16), -—(1.60,1.22), (1.80,1.26), (2.00,1.30)
0 regenjime = GRAPH(grass_ratio)
1 (0.00,10.0), (0.2,4.75), (0 4, 3.00), (0.6,1.92), (0.8,1 40), (1.00,1.00), (1.20, 0.75), (1.40, 0.6), (1.60, Lb—0.525), (1.80, 0.5), (2.00,0.5)
0 WAG = GRAPH(surface_storage)
•"•(0.00, 0.00), (20.0, 0.338), (40.0,0.578), (60.0, 0.757), (80.0, 0.892), (100,1.00), (120,1.08), (140,
-—1.16), (160,1.22), (180,1.26), (200,1.30)
Рис.8 - Подмодель РАСТИТЕЛЬНОСТЬ в режиме Уравнения
84
Рис.9 - Содержимое блока population (типовой блок Reservoir)
Из рис. 10 видно, что от первоначального значения численности населения племени в 100 человек оно достигло ~ 115 человек примерно к 9-му году, затем по мере истощения запасов воды, числа животных и корма для них стало равным 107 человек. Примерно в 13-м году от начала моделирования наблюдается минимум запасов воды, травы, животных...
Племя обречено на вымирание.
Рис.10 - Результаты моделирования параметров population - 1, cattle - 2, grass - 3, surface storage - 4, ground water - 5
85
1: extraction 2>ЭП
'1
Раде 2
150-
1М-
о.оо
6.25
2: run off
12.50
Years
Untitled
18.75
25.00 19:02 5 Ноя 2012...
Рис. 11 - Содержимое страницы 2 Г рафопостроителя
Литература:
1. Алгазинов Э.К., Сирота А.А. Анализ и компьютерное моделирование информационных процессов и систем / Под общ. ред. д.т.н. А.А. Сироты. М.: Диалог; МИФИ, 2009. 416 с.: ил.
2. Ю.А. Кузнецов, В.И. Перова. Применение пакетов имитационного моделирования для анализа математических моделей экономических систем. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского университета, 2007. 99 с.: ил.
3. Цисарь И.Ф. Моделирование экономики в iThink_STELLA. Кризисы, налоги, инфляция, банки. М.: “Издательство ДИАЛОГ-МИФИ”, 2009. 224 с. :ил.
4. Шевченко Ю.Д. Имитационное моделирование циклов и кризисов в iThink_ STELLA// Сборник материалов III-ей Международной научно-практической конференции «Экономика и управление в социально-экономических системах», 20 мая 2011г., Дмитровский институт (филиал) РГГУ М.: Издательство Филиал Российского государственного гуманитарного университета в г. Дмитрове, 2011 г. С. 22-30.
5. Шевченко Ю.Д. Имитационное моделирование взаимоудовлетворения обязательств клиентов и сотрудников в iThink. «Развитие мировой экономики: современные тенденции и проблемы»// Сборник научных статей по материалам всероссийской научно - практической конференции. Пятигорск, РИА - КМВ. 2011. С. 240 - 246.
6. Шевченко Ю.Д. Моделирование оптимальной ставки налога в iThink. Современные проблемы и тенденции развития внутренней и внешней торговли// Сб. научных статей междунар. науч. конф., г. Саратов, 11-12 апреля 2011 г. Вып. 6. Саратов: Изд-во Сарат. ин - та РГТЭУ 2011. Ч. 2. С. 224 - 228.
7. Шевченко Ю.Д. Имитационная модель многозвенной цепи поставок розничной торговли в iThink в условиях совершенной конкуренции// Материалы Международной научно-практической конференции Юбилейные Х Румянцевские чтения «Экономика, государство и общество в XXI веке>>. Часть I. М.: Изд-во РГТЭУ, 2012 г. С. 323 - 332.
8. ISee systems [Электронный ресурс]. URL: http://www.iseesystems.com/ (дата обращения: 20.11.2012).
86
