ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ»

КАФЕДРА ГОСУДАРСТВЕННОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ 
 
 
 

Курсовая  работа на тему:

«Имитационное моделирование в исследовании и управлении» 
 
 
 

Выполнила

студентка

факультета  ГМУ

группы  №515

Трофименко

Александра

Андреевна

научный руководитель

ст. пр. Хашева

Ирина

Анатольевна 
 
 

г. Ростов-на-Дону

2010

 

Оглавление

Введение 3

Глава 1.Сущность имитационного моделирования. 5

1.1.Понятие  имитационного моделирования и  его структура 5

1.2. Многоподходное имитационное моделирование 8

Глава 2.История и современное использование  имитационного моделирования в  исследовании и управлении 11

2.1.История  становления имитационного моделирования  в России 11

2.2. Примение имитационного моделирования  в России и странах СНГ 16

2.3. Использование систем имитационного  моделирования в современных  условиях 19

Заключение 23

Приложения 25

Литература: 29 

 

     Введение

     Актуальность  темы. Стремительное развитие области информационных технологий и ее преобразующая роль в управлении общественными процессами сделали область информационных технологий катализатором управленческого прогресса. В России в последнее время активно предпринимаются шаги, направленные на превращение страны в современное высокотехнологичное государство.

     Имитационное  моделирование применяется к  процессам, в ход которых может  время от времени вмешиваться  человеческая воля. Человек, руководящий  операцией, может в зависимости  от сложившейся обстановки, принимать  те или другие решения, подобно тому, как шахматист, глядя на доску, выбирает свой очередной ход. Затем приводится в действие математическая модель, которая показывает, какое ожидается  изменение обстановки в ответ  на это решение и к каким  последствиям оно приведет спустя некоторое  время. Следующее «текущее решение» принимается уже с учетом реальной новой обстановки и т.д. В результате многократного повторения такой процедуры руководитель как бы «набирает опыт», учится на своих и чужих ошибках и постепенно выучивается принимать правильные решения – если не оптимальные, то почти оптимальные.

     Степень разработанности. Существует значительное количество опубликованных работ, посвященных  изучению процесса имитационного моделирования. К ним можно отнести труды  таких отечественных ученых как: Девяткова В.В, Якимова И.М, Попова В.М., Солодкова Г.П., Топилина В.М., Кобелева Н.Б.

     Цели  и задачи курсовой работы. Цель данной курсовой работы раскрыть сущность и содержание метода имитационного моделирования в исследовании и управлении и рассмотреть применение этого метода на практике в современных условиях. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

• определить понятия имитационной модели и имитационного моделирования;
• выделить этапы и структуру процесса имитационного моделирования;
• изучить историю становления имитационного моделирования в России;
• проанализировать динамику развития и применения метода имитационного моделирования в России;
• определить как и какие основные системы имитационного моделирования используются в современных условиях для исследования и управления.

Теоретической базой курсовой работы послужили идеи и концепции сформулированные в трудах отечественных ученых, посвященных проблемам разработки и применения систем имитационного моделирования в исследовании и управлении.

Цели  и задачи обусловили логику построения курсовой работы, состоящей из введения, двух глав и заключения. Во введении обосновывается актуальность проблемы и степень ее разработанности. В первой главе «Сущность имитационного моделирования» определяются понятия имитационной модели и имитационного моделирования, а также раскрывается структура метода имитационного моделирования. Вторая глава «История и современное использование имитационного моделирования в исследовании и управлении» посвящена рассмотрению истории становления и практики применения имитационного моделирования. В заключении формулируются общие выводы, которые были получены в результате проделанной работы.

 

     

1.1.Понятие имитационного моделирования и его структура

 

     Слово имитация (от лат. подражание) означает воспроизведение определенным образом явлений, событий, действий объектов и т. п. В определенном смысле термин «имитация» - синоним понятия «модель» ( от лат – мера, образец), которая определяется как любой материальный или нематериальный образ (изображение, описание, схема, воспроизведение, материальное воплощение, представитель и т.п.).

     По  сути, словосочетание «имитационная  модель» некорректно, однако в середине 20 века оно было введено в практику физического и математического  моделирования.1

     Имитационные  модели, являющиеся особым классом  математических моделей, принципиально  отличаются от аналитических тем, что  использование ЭВМ в процессе их реализации играет определяющую роль. Имитационные модели не накладывают  жестких ограничений на используемые исходные данные, позволяют в процессе исследования использовать всю собранную  информацию вне зависимости о ее формы представления и степени ее формализации2.

     Имитационное  моделирование – метод исследования, основанный на том, что изучаемая  система заменяется имитирующей. С  имитирующей системой проводят эксперименты (не прибегая к экспериментам на реальном объекте) и в результате получают информацию об изучаемой системе. Метод позволяет имитировать  выполнение модели бизнес-процессов  так, как оно происходило бы в  действительности, с учетом графиков рабочего времени и занятости  временных ресурсов и наличия  необходимого количества материальных ресурсов. В результате, можно оценить реальное время выполнения как одного процесса, так и заданного их множества3.

     Структура имитационного моделирования представляется последовательно-циклической. Последовательность определяется тем, что процесс имитационного  моделирования можно разбить  на ряд этапов, выполнение которых  осуществляется последовательно от предыдущего к последующему. Цикличность  проявляется в необходимости  возвращения к предыдущим этапам и повторении уже однажды пройденного  пути с измененными в силу необходимости  данными и параметрами модели (схема 1).

     Первый  этап обычен для любого исследования. Он необходим для того, чтобы была оценена потребность изучения объекта  или проблемы, возможность и способы  решения задачи, ожидаемые результаты. Этот этап очень важен для практического  применения метода моделирования. Очень  часто к этому этапу возвращаются после окончания исследования модели и обработки результатов для  изменения постановки задачи, а иногда и самой цели моделирования.

     Второй  этап представляет собой формализацию описания моделируемого объекта  на основе выбранной теоретической  базы. В начале этого этапа на естественном языке дается описание состава исследуемого объекта, взаимодействия между элементами объекта и объекта  с внешней средой. На основе описания объекта выбирается концепция его  формального определения. Таким  образом, в конце этапа словесное  описание исследуемой системы претворяется в абстрактную математическую структуру.

     Третий  этап включает в себя все действия по созданию имитационной модели, которое  заключается в создании программы  для ЭВМ на основе выбранного для  этой цели языка моделирования. На этом этапе осуществляется и проверка полученной моделирующей программы  на соответствие ее той теоретической  схеме, которая была положена в основу формального описания объекта моделирования. Этот процесс часто называют верификацией модели. Заканчивается третий этап проверкой соответствия имитационной модели свойствам реальной системы. Если этого нет, то следует снова вернуться к этапу формализации модели, чтобы провести коррекцию в определении теоретической базы модели.

     Четвертый этап заключается в проведении исследования на разработанной модели путем «прогона»  ее на ЭВМ. Перед началом исследования полезно составить такую последовательность «прогонов» модели, которая позволила  бы получить необходимый объем информации при заданном составе и достоверности  исходных данных. Далее на основе разработанного плана эксперимента осуществляют «прогоны»  имитационной модели на ЭВМ. В конце  этапа осуществляется обработка  результатов с целью представления  их в виде, удобном для анализа.

     Пятый этап представляет собой анализ результатов  исследования. На этом этапе определяются те свойства реальной системы, которые  наиболее важны для исследователя. На основе анализа результатов подготавливаются окончательные выводы по проведенному моделированию.

     Шестой  этап является заключительным. На этом этапе формулируются окончательные  выводы и разрабатываются рекомендации по использованию результатов моделирования  для достижения поставленных целей.

     Часто на основе этих выводов возвращаются к началу процесса моделирования  для необходимых изменений в  теоретической и практической части  модели и повторным исследованиям  с измененной моделью. В результате нескольких подобных циклов получают имитационную модель, наилучшим образом  удовлетворяющую поставленным задачам.4

     Имитационные  модели позволяют проверить, правильно  ли мы понимаем процессы в исследуемом объекте, и выявить в различных конкретных случаях параметры порядка. Знание последних и дает возможность строить простые модели сложных явлений.  

1.2. Многоподходное имитационное моделирование

 

     Рассматривая  имитационное моделирование как  средство решения проблем бизнеса, можно выделить три основных подхода: системная динамика, дискретно-событийное (процессно-ориентированное), агентное моделирование

     Системная динамика - парадигма моделирования, где для исследуемой системы  строятся графические диаграммы  причинных связей и глобальных влияний  одних параметров на другие во времени, а затем созданная на основе этих диаграмм модель имитируется на компьютере. По сути, такой вид моделирования  более всех других парадигм помогает понять суть происходящего выявления  причинно-следственных связей между  объектами и явлениями. С помощью  системной динамики строят модели бизнес-процессов, развития города, модели производства, динамики популяции, экологии и развития эпидемии. Метод основан Джеем Форрестером в 1950 годах.

     Дискретно-событийное моделирование – подход к моделированию, предлагающий абстрагироваться от непрерывной  природы событий и рассматривать  только основные события моделируемой системы, такие как «ожидание», «обработка заказа», «движение с грузом», «разгрузка»  и другие. Дискретно-событийное моделирование  наиболее развито и имеет огромную сферу приложений – от логистики  и систем массового обслуживания до транспортных и производственных процессов. Основан Джеффри Гордоном в 1960-х годах.