Научная статья на тему 'Моделирование эколого-экономической системы региона на основе системы Pilgrim'

Моделирование эколого-экономической системы региона на основе системы Pilgrim Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
321
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Прикладная информатика
ВАК
RSCI
Область наук
Ключевые слова
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / УПРАВЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТЬЮ / ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / SIMULATION / РILGRIM / MATHCAD / ECOLOGIC-ECONOMIC SYSTEMS / STABILITY MANAGEMENT / PILGRIM

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Царегородцев Е.И., Войтко П.Ф., Петрова Л.В., Баранов А.В.

В статье описаны возможности использования пакета Pilgrim при моделировании эколого-экономической системы региона. Основное внимание уделено долговременным экономическим расчетам и повышению точности и надежности расчетов посредством более глубокой детализации процесса математического моделирования. Существует несколько путей исследования в зависимости от точности, надежности, величины горизонта планирования (на макроуровне). В связи с этим именно управление устойчивостью, по мнению авторов, является действенным инструментом для сохранения природной среды. Вопросам управления устойчивостью эколого-экономической системы региона уделено основное внимание в данной работе. В качестве примера приведены результаты расчетов ЭЭС «На рейде приплава» с использованием CASE-технологии конструирования моделей «без программирования» Pilgrim.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Modelling ecological-economic system of the region using Pilgrim system

The article presents possibilities of Pilgrim Packed application in modelling ecological-economic system of the region. Principal attention is paid to long-term economic calculations and to raising precision and reliability of calculations by means of more detailed elaboration of mathematical modelling process. There exist several ways of research depending on precision, reliability, value of planning horizon (at macrolevel). In our opinion, in connection with this steadiness management is the most efficient tool for preservation the environment. That’s why in this paper the authors pay special attention to problems of ecological-economic stability (EES) in the region. The EES calculation results «Floating at Road-stead» with application of CASE-technology in designing models «with no programming» Pilgrim (with Visual Studio) are given as an example.

Текст научной работы на тему «Моделирование эколого-экономической системы региона на основе системы Pilgrim»

Том 10. № 1 (55). 2015

Е. И. Царегородцев, профессор Марийского государственного университета,

г. Йошкар-Ола, baranovaleks@yandex.ru

П. Ф. Войтко, профессор Поволжского государственного технологического университета,

г. Йошкар-Ола, baranovaleks@yandex.ru

Л. В. Петрова, доцент Поволжского государственного технологического университета,

г. Йошкар-Ола, baranovaleks@yandex.ru

А. В. Баранов, доцент Марийского государственного университета, г. Йошкар-Ола, baranovaleks@yandex.ru

Моделирование эколого-экономической системы региона на основе системы Pilgrim

В статье описаны возможности использования пакета Pilgrim при моделировании эколого-эко-номической системы региона . Основное внимание уделено долговременным экономическим расчетам и повышению точности и надежности расчетов посредством более глубокой детализации процесса математического моделирования . Существует несколько путей исследования в зависимости от точности, надежности, величины горизонта планирования (на макроуровне) . В связи с этим именно управление устойчивостью, по мнению авторов, является действенным инструментом для сохранения природной среды . Вопросам управления устойчивостью эколо-го-экономической системы региона уделено основное внимание в данной работе . В качестве примера приведены результаты расчетов ЭЭС «На рейде приплава» с использованием CASE-технологии конструирования моделей «без программирования» Pilgrim .

Ключевые слова: эколого-экономические системы, управление устойчивостью, имитационное моделирование, Pilgrim, Mathcad .

введение

Вопросы управления устойчивостью эколого-экономических систем (ЭЭС) давно интересуют человечество, и этот интерес будет усиливаться по мере развития общества. Сохранение ЭЭС — требование государственной политики управления устойчивостью региона. Устойчивым экономическим развитием считается такое, которое не приводит к деградации природной среды региона.

Из всех сценариев развития мировой цивилизации человечество должно выбирать те, которые позволяют сохранять природную среду, при этом экономическая составляющая не может быть определяющей. Внедрять какие-либо технологии целесообразно там, где это не только экономиче-

ски приемлемо, но и оправдано в отношении экологии.

Целью настоящей работы является исследование возможностей использования пакета Pilgrim при моделировании эколого-экономической системы региона. Основное внимание исследования сфокусировано не на долговременных экономических расчетах, а на более глубокой детализации процесса в его математической модели.

обзор применяемых подходов

Существует несколько путей исследования в зависимости от точности, надежности, величины горизонта планирования (на макроуровне). По мнению авторов, наиболее действенным инструментом для сохранения природной среды является управление

\ 85

Vol. 10. No. 1 (55). 2015

устойчивостью, которой в данной работе уделено основное внимание, — моделирование эколого-экономических систем с помощью пакета Pilgrim.

Эколого-экономические системы (ЭЭС) относятся к сложным системам, и интерес к их исследованию не уменьшается. Задачи, решаемые учеными на основе моделирования эколого-экономических систем, поведение которых, кроме всего прочего, связано с высокой степенью неопределенности и рисками, относятся к одним из наиболее сложных и интересных.

В работе [2] исследуются проблемы, связанные с управлением развитием эколого-экономических систем, в которых основное внимание уделяется вопросам устойчивости ЭЭС в процессе эволюции. Делаются попытки математического определения критериев устойчивости. Рассматривается аппарат теории форрестеровской динамики как наиболее адекватный метод исследования ЭЭС.

Основное внимание в данной статье уделяется вопросам использования методологии системного анализа и применения информационной технологии к расчету параметров ЭЭС с использованием CASE-технологии конструирования моделей «без программирования» Pilgrim. Созданная программная модель реализуется в среде пакета Visual Studio [3]. Система разработана доктором экономических наук, профессором Национального исследовательского университета «МЭИ» (г. Москва), членом правления Национального общества имитационного моделирования (г. Санкт-Петербург) Александром Анатольевичем Емельяновым, использует концепцию ак-торного моделирования [7, 8, 10], позволяя строить модели сложных экономических [4] и инвестиционных [6] процессов с использованием специальных инструментальных средств [5, 9], а также пространственно протекающих процессов [13].

Математическое моделирование биологических (экологических) задач является в настоящее время быстро развивающим-

ся направлением в биологии и экологии. Перечислим несколько направлений математического моделирования, которые могут быть интересны биологам, экологам и экономистам:

1) построение экологических моделей и экологического прогнозирования;

2) построение биофизических моделей;

3) развитие методов обработки экспериментальных данных применительно к различным типам экологических и биологических задач.

Разумеется, данный список не исчерпывает все возможные направления моделирования этих задач.

На практике в качестве примеров чаще всего используются исключительно линейные уравнения. Между тем нелинейные уравнения более точно описывают многие происходящие в эколого-экономических системах процессы, причем решение большинства из них можно получить лишь численно.

К примерам моделей динамических систем на основе обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) относятся модели динамики популяций (Вольтерры) и их аналоги: модели генератора автоколебаний (Ван дер Поля), турбулентной конвекции (Лоренца) и химической реакции с диффузией (Пригожина). Все они, как известно, содержат производные по времени t и описывают динамику различных физических параметров.

Задачи Коши для таких моделей называют динамическими системами, где основным объектом изучения является анализ фазовых портретов, т. е. решений, получающихся при выборе всевозможных начальных условий.

В большинстве указанных выше случаев для построения фазового портрета рассчитывается несколько вариантов для разных начальных условий.

Важнейшей задачей при прогнозировании ЭЭС является обеспечение устойчивости полученного решения. Решение системы дифференциальных уравнений, описывающих конкретный эколого-экономический

86

Том 10. № 1 (55). 2015

процесс, зависит от начальных и граничных условий и правой части неоднородного уравнения. Это означает, что, если задается малое отклонение указанных параметров от исходных данных, соответствующие решения также должны незначительно отличаться друг от друга. В противном случае два различных процесса будут соответствовать одной и той же математической постановке задачи.

На практике в ЭЭС, как правило, протекают нелинейные процессы, которые сложно формализуются, а решение полученной модели затруднено, и требуется его анализ, который подразумевает проверку непрерывности построенной функции от ее параметров. В связи с рассматриваемой проблемой в задачах математической физики вводится понятие корректность. Математическая задача считается поставленной корректно, если решение задачи:

• существует;

• единственно;

• устойчиво.

Некорректно поставленные задачи довольно часто встречаются в приложениях. В частности, проблемы устойчивости нередко возникают при построении обыкновенных дифференциальных уравнений и особенно дифференциальных уравнений в частных производных.

При моделировании прикладных задач ЭЭС необходимо построить систему математических уравнений, для которой при отсутствии аналитического решения находится численное решение.

В работе [2] представлены расчеты ЭЭС («Национальный Парк» на примере Волго-Вятского экономического региона) с использованием системы Mathcad. Расчеты по работе «На рейде приплава» выполнены с применением CASE-технологии конструирования моделей Pilgrim. Выбор системы для решения был обусловлен рядом ее достоинств, к числу которых относятся [3]:

• компактность описания модели на языке моделирования Pilgrim (например, объем программной модели по сравнению с опи-

санием на языке Visual Basic оказывается меньше в десятки и даже сотни раз);

• наличие высокоуровневого графического интерфейса, обеспечивающего проведение структурного анализа моделируемых процессов;

• наличие версий системы для платформ Unix и Windows и мобильность;

• реализация системы в среде компилятора, что обеспечивает высокое быстродействие, важное для управленческих решений и адаптивного выбора вариантов в ускоренном масштабе времени и позволяет встраивать исполнительный модуль модели в программные комплексы;

• широкое распространение в экономических вузах России.

Для построения адаптивных управляющих систем, как правило, разрабатывается математическая модель объекта, с помощью которой определяются наиболее приемлемые варианты управления и значения управляющих параметров. Применяются методы выбора лучшего варианта управления для случаев, учитывающих воздействия стохастических параметров в течение всего планового периода, а также корректирующие значения параметра в узловых точках. К числу наиболее эффективных методов решения этой задачи относится подход на основе имитационного моделирования, позволяющий найти наилучший вариант решения исследователю, не имеющему специальных знаний в области программирования, в режиме диалога [3].

Для осуществления адаптивного управления необходимо понимание не только сущности нового метода и наличие разработанных программных моделей управляемого процесса, но и органов адаптивного управления на всех его уровнях, созданных на основе системных принципов.

Эколого-экономические модели включают совокупность математических зависимостей, логических построений, схем, матриц и т. п., связанных в единую систему, имеющую экологический смысл. Такая модель может быть представлена в виде иконографической модели (рис. 1) и в виде

v_87

Управление объектом (G)

Рис. 1. Схема модели объекта Fig. 1. Object model diagram

Входные факторы

Переменные факторы (Хер)

Начальные значения факторов

(Х)

Модель объекта

(A)

Переменные состояния

Апер)

Начальные условия состояния объекта

(А)

Внешняя

среда

(Q)

Входная

среда

(QJ

функциональной зависимости состояния объекта Ф^) = f{X, /4, G, Y, Q, 0, которая является функцией времени от входных факторов состояния объекта, состояния управления, выходных факторов и факторов внешней среды соответственно (см. рис. 1).

Все факторы следует рассматривать в данном случае как изменяющиеся с течением времени векторные величины. При моделировании подобного объекта могут быть применены различного вида модели для исследования тех или иных его частей с различным целевым назначением.

Требования к моделям

Независимо от вида модели объектов их нужно сравнивать с реальными объектами, что чаще всего требует проведения эксперимента (натурного испытания). Модели экологических систем отличаются тем, что их очень трудно соотнести с реальными объектами, что обусловлено значительной продолжительностью моделируемых процессов и проблемой воспроизводимости эксперимента. Поэтому основным подходом, применяемым к решению экологических задач, является создание изоморфных абстрактных имитационных моделей, в которых каждому элементу структуры объекта соответствует один элемент структуры модели, построенный на основе применения математических и логических методов и реализуемый

на ЭВМ. Главные принципы при построении моделей экологических объектов — интегра-тизм, неопределенность, инвариантность, принцип главных видов деятельности [11].

Принцип интегратизма предполагает наличие у системы следующих свойств:

а) взаимодействие подсистем, составляющих части рассматриваемой системы;

б) утрата некоторых свойств подсистем при образовании системы;

в) появление у системы свойств, отсутствующих у образующих ее подсистем.

При этом обязательны упорядоченность частей, детерминированность их пространственного и функционального взаимоотношений, часть становится компонентом интегрального целого, внутренне объединенного.

При построении модели системы необходимо исходить из простых условий и шаг за шагом подниматься по ступеням описания, переходя к более детализированным и сложным моделям. Этот принцип пересекается с известным положением У. Эшби, который рассматривает общую теорию систем как общую теорию упрощения.

Принцип неопределенности предполагает, что «по краям» экологические процессы расплывчаты и неопределенны. Протекая во времени, они постоянно изменяются, и если нам даже удастся установить какое-либо свойство или качество процесса, оно действительно только в рассматриваемый момент времени и в данной ситуации. Другими

88

Том 10. № 1 (55). 2015

словами, на микроуровне экологические процессы необходимо изучать с учетом случайного характера изменения факторов. Принцип неопределенности позволяет также утверждать, что существует уровень значений факторов, когда их малые отклонения не влекут изменений состояния системы. Однако чем сложнее модель системы, чем глубже попытки анализировать ее, тем неопределеннее становится решение задачи, а ее результаты — дальше от практического смысла.

Принцип инвариантности заключается в том, что модель системы должна быть инвариантна для любых регионов, организационных форм производства, и изменение каких-либо условий не должно менять существа модели.

Принцип главных видов деятельности состоит в том, что у разных экологических систем существуют «похожие» виды деятельности (управление, регулирование, распределение и т. п.), которые можно выделить как стандартные. Они бывают неизменными на некотором промежутке времени и могут быть описаны некоторыми похожими моделями.

В модели управления эколого-экономи-ческими системами обязательно присутствуют следующие подсистемы:

• природная;

• финансово-экономическая;

• социально-демографическая.

Природная подсистема должна описывать физические и экологические процессы, способствующие загрязнению природных ресурсов или, наоборот, разложению накопленного загрязнения.

выбор инструментальной системы

Анализ наиболее подходящей для построения имитационной модели программной системы состоял в сравнении возможностей двух кандидатов — Mathcad [12] и Pilgrim.

Система Mathcad используется для проведения вычислений после определения целевой функции ЭЭС, определения системы ограничений, построения страт и эшелонов,

тогда как система имитационного моделирования (ИМ) Pilgrim относится к удобным средствам создания имитационных динамических моделей ЭЭС и в частности позволяет [3]:

• проводить декомпозицию процессов с использованием концепции многослойного моделирования;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• воспроизводить процессы, протекающие в системах массового обслуживания;

• строить модели для анализа процессов в условиях рисков;

• имитировать временную, пространственную и финансовую динамику моделируемых объектов;

• создавать дискретно-непрерывные модели;

• использовать для обработки информации вероятностные и статистические методы;

• вставлять в текст модели программные блоки на языке C++;

• переносить исполнительный модуль модели на любую другую платформу, а при наличии компилятора C++ — ее исходный текст;

• учитывать материальные ресурсы, необходимые транзакту для обслуживания в каком-либо узле;

• имитировать финансовые потоки в моделируемом процессе.

Средством построения моделей в системе Pilgrim является графический конструктор Gem (Generator models), создающий модель из набора узлов различного типа. На графе имитационной модели узлом представлен типовой этап процесса в виде определенной функции. При этом элементарный процесс может быть представлен несколькими узлами модели, если этого требует логика его работы. Таким образом, имитационная модель — это направленный граф, вершины которого являются компонентами элементарных процессов, а дуги определяют направление потоков транзактов (заявок) и управляющих воздействий в моделируемой системе.

Процесс построения модели в системе Pilgrim включает в себя следующие этапы:

1) анализ структуры моделируемого процесса;

\ 89

Vol. 10. No. 1 (55). 2015

2) определение входных и выходных параметров модели;

3) построение графа модели с помощью конструктора;

4) описание узлов графа;

5) определение условий выбора узла, если в модели имеются ветвления;

6) компиляция модели.

Исследуемая система может быть замкнутой (отсутствует взаимодействие с окружающей средой).

В работе [3]принята гипотеза о перечислении инвестиционных сумм частями и методика определения объема финансирования с учетом устойчивости инвестиционного процесса.

В [3] рассматривается базовый инструментарий оценки устойчивости процесса освоения инвестиций с упрощенным графиком перечисления инвестиционной суммы, и на его основе предлагается обобщенный метод, пригодный для различных графиков внесения инвестиционных сумм.

Так как вероятность того, что выделенные средства останутся неосвоенными, часто не поддается математическому расчету и может быть оценена только экспертами, т. е. субъективно, в [3] вводится в рассмотрение показатель риска Я, который получается при оценке степени устойчивости. Если нет других способов, он предлагается в качестве объективной приближенной оценки вероятности.

При этом в работе [3] принято, что вероятность риска в какой-то степени можно дополнить или заменить следующим показателем. Если обозначить через дг количество витков годографа при реализации выбранной стратегии управления освоением инвестиций, тогда безразмерная величина Я, имеющая конечное число значений и определяемая как

Я = 1 - дг /п,

может служить одним из экспертных показателей степени риска и характеризовать вероятность (вес) рисковой ситуации. Я имеет аксиоматические свойства:

• показатель степени риска R находится в пределах [0, 1];

• если система устойчива (R = 0), то вероятность риска меньше по сравнению с теми случаями, когда из-за неправильного управления неустойчивость увеличивается;

• если система имеет максимальную неустойчивость (R = 1), то вероятность риска увеличивается.

Критерий Найквиста-Михайлова достаточно успешно реализуется с помощью вышеприведенного аппарата, изложенного в [3], применительно к методике определения устойчивости замкнутой системы управления.

Об оценке эффективности управления того или иного этапа технологического процесса можно судить по проценту загрузки конкретного узла.

Модель процессов выгрузки лесоматериалов с воды на рейде приплава

Ниже рассматривается пример использования системы Pilgrim для имитационного моделирования процессов выгрузки лесоматериалов с воды на рейде приплава лесопромышленных предприятий.

Водный транспорт леса (ВТЛ) является одним из наиболее экономичных видов ле-сотранспорта, а в отдаленных лесных регионах — единственно доступным. Сегодня до 10% древесного сырья поставляется потребителям водным путем, поэтому эффективность работы рейдов приплава основных предприятий ВТЛ — одна из важных составляющих в экономике лесного комплекса России. Целью исследований стало совершенствование процессов выгрузки лесоматериалов с воды на лесопромышленных предприятиях с рейдами приплава методом имитационного моделирования. Использовались методы объектно ориентированного программирования и имитационного моделирования в системе Pilgrim.

Граф имитационной модели «На рейде приплава» показан на рис. 2

Том 10. № 1 (55). 2015

Генератор условия Терминатор условия 111,

Погрузка

и движение к эстакаде

Рис. 2. Граф имитационной модели «На рейде приплава» Fig. 2. Model «On log receiving port» graph

Схема выполнена соответственно технологическому процессу «На рейде приплава», каждый элемент выполняет свои функции в соответствии с его назначением в этом процессе [3]. Узел типа КЛЮЧ «Менеджер погрузки» служит регулятором сгенерированных транзактов (поступающих с рейда приплава бревен), пропуская их по одному на узел «Погрузка и движение к эстакаде». Остальные транзакты отправляются на узел «Движение от эстакады». Это моделирует ситуацию, когда лишние бревна отсекаются от эстакады, не попадая в нее и не создавая заторов. Так как транзакты с помощью узла типа КЛЮЧ отсекаются, очередь перед узлами типа SERV «Погрузка и движение к эстакаде» и «Движение от эстакады» не образуется, соответственно, в модели перед ними отсутствует узел типа QUEUE (очередь).

Узел типа CREAT «Выгрузка на эстакаду» моделирует формирование пачек бревен для дальнейшей погрузки с помощью крана. Так как пачки должны быть сформированы по определенным стандартам, необходим узел данного типа. Сгенерированные узлом «Выгрузка на эстакаду», транзакты (пачки бревен) попадают в очередь на погрузку (узел «Эстакада»). Погрузка осуществляется с помощью крана (узел «Осторожно, работает кран!»).

Для наглядности названия узлов приведены без сокращений, в работающей мо-

дели названия узлов сокращены в соответствии с требованиями системы Pilgrim.

Результаты моделирования

В итоге моделирования получены показатели работы равнинных грузоподъемных машин на выгрузке лесных грузов с воды лесопромышленных предприятий, отличающиеся широким диапазоном исследуемых факторов и учетом специфических условий их эксплуатации на рейдах приплавов.

В качестве критерия оптимизации приняты показатели абсолютной производительности грузоподъемного оборудования и относительной эффективности системы Pilgrim.

Результаты моделирования показаны на рис. 3-6.

Об оценке эффективности управления того или иного этапа технологического процесса можно судить по проценту загрузки конкретного узла (крана) (табл. 1-4).

Заключение

При исследовании возможностей моделирования эколого-экономической системы региона с использованием пакета Pilgrim было установлено, что усложнение такого рода математических моделей и соответственно повышение качества их решения, очевидно, связано с решением про-

Vi1

График задержек в узле N: 107 queue 'Эстакада"

Рис. 3. График задержек «1_5кран»

Fig. 3. Model «1_5crane» delays chart

Таблица 1. Отчет по модели «1_5кран» Table 1. Model «1_5crane» simulation report

Номер узла Наименование узла Тип узла Точка Загрузка, % или путь, км M[t] Среднее время C[t] Квадрат коэффициента вариации Счетчик входов и hold Коли чество каналов Оралось транзак-тов Состояние узла

101 Генератор ag — — 25 200,00 0,00 2 1 1 Открыт

103 Менеджер погрузки key — % = 41,8 1316,73 0,01 16 1 0 Закрыт

104 Погрузка и движение к эстакаде serv — % = 9,8 308,25 0,00 16 1 0 Открыт

105 Погрузка и отправка леса term — — 12 761,36 0,30 59 0 0 Открыт

106 Движение от эстакады serv — % = 5,8 1317,32 0,01 16 1 1 Открыт

107 Эстакада queue — — 1 108,80 0,19 64 1 4 Открыт

108 Осторожно, работает кран serv — % = 48,6 414,84 0,00 60 1 1 Закрыт

109 Выгрузка на эстакаду creat — — 0,00 1,00 64 1 0 Открыт

110 Генератор условия ag — — 1,00 0,00 50 400 1 1 Открыт

111 Терминатор условия term — — 0,00 1,00 50 399 0 0 Открыт

Том 10. № 1 (55). 2015

График задержек в узле N1107 queue 'Эстакада'

г

J L n J

У p

0.00 12600.00 25200.00 37800.00

Метельное время 50400.00

Рис. 4. График задержек «1_10кран» Fig. 4. Model «1_10crane» delays chart

Таблица 2. Отчет по модели «1_10кран» Table 2. Model «1_10crane» simulation report

Номер узла Наименование узла Тип узла Точка Загрузка, % или путь, км M[t] Среднее время СМ Квадрат коэффициента вариации Счетчик входов и hold Коли чество каналов Оралось транзак-тов Состояние узла

101 Генератор ag — — 25200,00 0,00 2 1 1 Открыт

103 Менеджер погрузки key — % = 31,0 520,24 0,01 30 1 0 Закрыт

104 Погрузка и движение к эстакаде serv — % = 19,3 314,08 0,00 31 1 0 Открыт

105 Погрузка и отправка леса term — — 12923,90 0,31 118 0 0 Открыт

106 Движение от эстакады serv — % = 11,9 509,73 0,02 31 1 1 Открыт

107 Эстакада queue — — 625,98 0,15 124 1 4 Открыт

108 Осторожно, работает кран serv — % = 49,1 419,38 0,00 120 2 2 Закрыт

109 Выгрузка на эстакаду creat — — 0,00 1,00 124 1 0 Открыт

110 Генератор условия ag — — 1,00 0,00 50400 1 1 Открыт

111 Терминатор условия term — — 0,00 1,00 50399 0 0 Открыт

\ 93

График задержек, в узле № 107 queue "Эстакада"

Модельное время 50400.00

Рис. 5. График задержек «2_10кран» Fig. 5. Model «1_5crane» delays chart (diagram of lags «2_10crane»)

Таблица 3. Отчет по модели «2_10кран» Table 3. Model «2_10crane» simulation report

Номер узла Наименование узла Тип узла Точка Загрузка, % или путь, км M[t] Среднее время см Квадрат коэффициента вариации Счетчик входов и hold Коли чество каналов Осталось транзак-тов Состояние узла

101 Генератор ag — — 25 200,00 0,00 2 1 1 Открыт

103 Менеджер погрузки key — % = 0,0 0,00 1,00 0 1 1 Открыт

104 Погрузка и движение к эстакаде serv — % = 30,3 304,96 0,00 50 1 0 Открыт

105 Погрузка и отправка леса term — — 12 887,17 0,31 196 0 0 Открыт

106 Движение от эстакады serv — % = 19,4 199,39 0,00 50 1 1 Открыт

107 Эстакада queue — — 0,02 196,69 200 1 0 Открыт

108 Осторожно, работает кран serv — % = 41,1 419,50 0,00 200 4 4 Открыт

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

109 Выгрузка на эстакаду creat — — 0,00 1,00 200 1 0 Открыт

110 Генератор условия ag — — 1,00 0,00 50 400 1 1 Открыт

111 Терминатор условия term — — 0,00 1,00 50 399 0 0 Открыт

Том 10. № 1 (55). 2015

График задержек в узле N1107 queue 'Эстакада'

n[ nJ -F И и г

1 г If

0.00 12600.00 25200.00 37800.00

Метельное время 50400.00

Рис. 6. График задержек «10_5кран» Fig. 6. Model «10_5crane» delays chart

Таблица 4. Отчет по модели «10_5кран» Table 4. Model «10_5_5crane» simulation report

Номер узла Наименование узла Тип узла Точка Загрузка, % или путь, км MM Среднее время СИ Квадрат коэффициента вариации Счетчик входов и hold Коли чество каналов Оралось транзак-тов Состояние узла

101 Генератор ag — — 25 200,00 0,00 2 1 1 Открыт

103 Менеджер погрузки key — % = 17,4 213,93 0,22 42 1 1 Открыт

104 Погрузка и движение к эстакаде serv — % = 27,3 306,04 0,00 46 1 1 Открыт

105 Погрузка и отправка леса term — — 12 986,04 0,30 177 0 0 Открыт

106 Движение от эстакады serv — % = 17,7 246,99 0,07 45 1 0 Открыт

107 Эстакада queue — — 409,06 0,22 180 1 0 Открыт

108 Осторожно, работает кран serv — % = 49,2 420,12 0,00 180 3 3 Открыт

109 Выгрузка на эстакаду creat — — 0,00 1,00 180 1 0 Открыт

110 Генератор условия ag — — 1,00 0,00 50 400 1 1 Открыт

111 Терминатор условия term — — 0,00 1,00 50 399 0 0 Открыт

\ 95

Vol. 10. No. 1 (55). 2015

блем по совершенствованию экологических нормативов и получением качественных мониторинговых данных (вопросы,связанные с управлением состоянием окружающей природной среды).

Система Pilgrim позволяет имитировать различные варианты загрузок рабочих мест, рассматриваемых в данной задаче, на основе которых можно прийти к оптимальному решению.

Разработанные имитационные модели лесоперевалочных процессов на рейдах приплава могут быть использованы на лесопромышленных предприятиях, в научно-исследовательских институтах, занимающихся разработкой грузоподъемных машин и оборудования для лесной промышленности. Это в конечном итоге позволит более эффективно оценивать состояние новых разработок водного транспорта леса и главное — успешно и своевременно решать экологические проблемы водных магистралей, по которым сплавляется лес.

Список литературы

1. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: Наука, 1978. — 168 с.

2. Баранов А. В. Управление устойчивостью эко-лого-экономических систем региона: монография / А. В. Баранов, Л. В. Петрова. Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2014. — 84 с.

3. Емельянов А. А. Имитационное моделирование экономических процессов: учеб. пособие / А. А. Емельянов, Е. А. Власова, Р. В. Дума. М.: Финансы и статистика, 2006. — 250 с.

4. Емельянов А. А. Имитационное моделирование экономической динамики // Прикладная информатика. 2010. № 1. С. 105.

5. Емельянов А. А. Лаг-генераторы для моделирования рисковых ситуаций в системе Actor Pilgrim // Прикладная информатика. 2011. № 5. С. 98.

6. Емельянов А. А., Власова Е. А., Емельянова Н. З., Прокимнов Н. Н. Имитационное моделирование инвестиционных процессов // Прикладная информатика. 2012. № 2. С. 93.

7. Емельянов А. А. Концепция и возможности ак-торно-ориентированной системы имитационно-

го моделирования «Actor Pilgrim» // Прикладная информатика. 2012. № 6. С. 49.

8. Емельянов А. А. Концепция и возможности ак-торно-ориентированной системы имитационного моделирования «Actor Pilgrim» // Прикладная информатика. 2013. № 1. С. 18.

9. Емельянов А. А. Планирование экстремальных экспериментов с имитационными моделями // Прикладная информатика. 2013. № 3. С. 76.

10. Емельянов А. А., Власова Е. А., Емельянова Н. З, Прокимнов Н. Н. Технология программного моделирования и управления моделями в системе Actor Pilgrim // Прикладная информатика. 2013. № 5. С. 64.

11. Поздеев А. Г. Системный эколого-экономиче-ский анализ состояния водных ресурсов: научное издание / А. Г. Поздеев, Е. Ю. Разумов, Ю. А. Поздеева, Е. В. Моспанова, А. В. Башки-ров. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002. — 47 с.

12. Плис А. И. Математический практикум для экономистов и инженеров: учеб. пособие / А. И. Плис, Н. А. Сливина. М.: Финансы и статистика, 2000. — 656 с.

13. Система имитационного моделирования временной, пространственной и финансовой динамики экономических процессов «Actor Pilgrim» // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014614435. М.: Роспатент, 2014.

References

1. Forrester J. Mirovaya dinamika [World Dynamics]. Moscow: Nauka, 1978. 168 p.

2. Baranov A. V., Petrova L. V. Upravlenie ustoi-chivost'yu ekologo-ekonomicheskikh sistem re-giona: monografiya [Stability management of eco-logic-economic systems of region: monograph], Ioshkar-Ola: Povolzhskii gosudarstvennyi tekhno-logicheskii universitet, 2014, 184 p.

3. Emel'yanov A. A., Vlasova E. A., Duma R. V. Imitatsi-onnoe modelirovanie ekonomicheskikh protsessov: uchebnoe posobie [Simulation of economic processes: school-book], Moscow: Finansy i statistika, 2006. 250 p.

4. Emel'janov A. A. Imitacionnoe modelirovanie jeko-nomicheskoj dinamiki. [Simulation of economic dynamics]. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2010, no. 1, р. 105.

Том 10. № 1 (55). 2015

5. Emel'janov A. A. Lag-generatory dlja modelirovani-ja riskovyh situacij v sisteme "Actor Pilgrim" [Laggenerators for modeling risk situations in the system "Actor Pilgrim"]. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2011, no. 5, p. 98.

6. Emel'janov A. A., Vlasova E. A., Emel'janova N. Z., Prokimnov N. N. Imitacionnoe modelirovanie in-vesticionnyh processov. [Simulation of investment processes]. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2012, no. 2, p. 93.

7. Emel'janov A. A. Koncepcija i vozmozhnosti ak-torno-orientirovannoj sistemy imitacionnogo mod-elirovanija "Actor Pilgrim" [The concept and possibility of the actor-oriented simulation system "Actor Pilgrim"]. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2012, no. 6, p. 49.

8. Emel'janov A. A. Koncepcija i vozmozhnosti ak-torno-orientirovannoj sistemy imitacionnogo mod-elirovanija "Actor Pilgrim" [The concept and possibility of actor-oriented simulation system "Actor Pilgrim"]. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2013, no. 1, p. 18.

9. Emel'janov A. A. Planirovanie jekstremal'nyh jek-sperimentov s imitacionnymi modeljami. [Planning of extreme experiments with simulation models]. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2013, no. 3, p. 76.

10. Emel'janov A. A., Vlasova E. A., Emel'janova N. Z., Prokimnov N. N. Tehnologija programmnogo mod-elirovanija i upravlenija modeljami v sisteme "Actor Pilgrim" [Technology of software modeling and model management in the system "Actor Pilgrim"].. Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2013, no. 5, p. 64.

11. Pozdeev A. G., Razumov E. Yu., Pozdeeva Yu. A., Mospanova E. V., Bashkirov A. V. Sistemnyi ekolo-go-ekonomicheskii analiz sostoyaniya vodnykh resursov: nauchnoe izdanie [Systems ecologic-economic analysis of condition of water resources: scientific publication], Ioshkar-Ola: Mari state technical university, 2002. 47 p.

12. Plis A. I., Slivina N. A. Matematicheskii praktikum dlya ekonomistov i inzhenerov: uchebnoe posobie [Mathematical workshop for economists and engineers: school-book], Moscow: Finansy i statistika, 2000, 656 p.

13. Sistema imitatsionnogo modelirovaniya vremennoi, prostranstvennoi i finansovoi dinamiki ekonomi-cheskikh protsessov «Actor Pilgrim» [System of simulation of time, dimensional and financial dynamics of economic processes], Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programmy dlya EVM No. 2014614435, Moscow: Rospatent, 2014.

E. Tsaregorodtsev, Mari State University, Yoshkar-Ola, Russia, baranovaleks@yandex.ru P. Voitko, Volga State University of Technology, Yoshkar-Ola, Russia, baranovaleks@yandex.ru L. Petrova, Volga State University of Technology, Yoshkar-Ola, Russia, baranovaleks@yandex.ru A. Baranov, Mari State University, Yoshkar-Ola, Russia, baranovaleks@yandex.ru

Modelling ecological-economic system of the region using Pilgrim system

The article presents possibilities of Pilgrim Packed application in modelling ecological-economic system of the region. Principal attention is paid to long-term economic calculations and to raising precision and reliability of calculations by means of more detailed elaboration of mathematical modelling process. There exist several ways of research depending on precision, reliability, value of planning horizon (at macrolevel). In our opinion, in connection with this steadiness management is the most efficient tool for preservation the environment. That's why in this paper the authors pay special attention to problems of ecological-economic stability (EES) in the region. The EES calculation results «Floating at Road-stead» with application of CASE-technology in designing models «with no programming» Pilgrim (with Visual Studio) are given as an example. Keywords: ecologic-economic systems, stability management, simulation, Pilgrim, Mathcad. About authors: E. Tsaregorodtsev, Professor; P. Voitko, Professor; L. Petrova, Senior Lecturer; A. Baranov, Senior Lecturer

For citation: Tsaregorodtsev E. I., Voitko P. Ph., Petrova L. V., Baranov A. V. Modelling ecological-economic system of the region using Pilgrim system, Prikladnaya informatika — Journal of Applied Informatics, 2015, vol. 10, no. 1 (55), pp. 85—97 (in Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.