Для реализации соответствующей математической схемы возможно применение двух методов.

1. Аналитическое моделирование предполагает использование систем алгебраических, дифференциальных, интегральных уравнений, связывающих выходные данные с входными. Уравнения дополняются системой ограничений.

Аналитическое решение можно найти, если параметров немного и система обладает линейным поведением. Главным препятствием в реализации этого метода может оказаться полное или частичное отсутствие «формул» процессов.

Самым доступным инструментом аналитического моделирования является Excel. Возможности этой среды для создания моделей обеспечиваются наличием инструментов анализа, большого количества математических функций, реализацией численных методов, встроенной поддержки Visual Basic for Applications. Имитационный потенциал Excel ограничен, и построение моделей динамических систем представляет определенные трудности. Использование программных возможностей этого пакета позволяет частично преодолевать эту проблему.

2. Имитационное моделирование. Здесь математическая модель воспроизводит алгоритм («логику») функционирования исследуемой системы во времени при различных сочетаниях значений параметров системы и внешней среды.

Имитационное моделирование – это построение компьютерных моделей и проведение экспериментов над ними.

Имитационный подход применяют, когда параметров много, зависимости не линейны, система имеет качественно различные состояния (непрерывные процессы прерываются дискретными переходами), траекторию во времени (объект эволюционирует), обладает вероятностным поведением и обратными связями. Имитационный подход незаменим, когда нужно сопроводить модель анимационной презентацией (симуляцией). При создании виртуальных тренажеров, моделей движения транспорта и пешеходов это может оказаться главной задачей моделирования.

Сочетание имитационного и аналитического методов возможно в рамках одной комбинированной модели и способно реализовать практически любые задачи.

Направления и инструменты имитационного моделирования

Несмотря на широту понятия «имитационное моделирование», существует определенная специализация его задач. В связи с этим выделяют следующие направления этого метода и наиболее соответствующее им программное обеспечение:

· моделирование динамических систем (MATLAB, Vis-Sim, Lab View, Easy5);

· дискретно-событийное моделирование (GPSS, SYMULA, Arena, AutoMod, Enterprise Dynamics, FlexSim);

· агентное моделирование (Net Logo, Swarm, Repast, ASCAPE);

· системная динамика (VenSim, PowerSim, iSink).

Перечисленные программные пакеты обладают как несомненными достоинствами, так и имеют свои недостатки, к которым относятся – узкая направленность, нелокализованный интерфейс, привязка моделей к среде разработки (не автономность) и дороговизна (MATLAB). Следствие этого – формирование непредставительных сообществ разработчиков.

Инструмент имитационного моделирования AnyLogic обладает рядом преимуществ, главное из которых – возможность реализации всех подходов имитационного моделирования в одной модели.

Основы моделирования в среде AnyLogic

Общие сведения

Использование AnyLogic предоставляет уникальную возможность войти в мир моделирования, имея лишь базовую подготовку в области информационных технологий.

Это современная среда разработки моделей на языке Java с русскоязычным графическим интерфейсом и тщательно продуманной контекстной справочной системой. AnyLogic содержит большую библиотеку визуальных компонентов. Разработчик может также создавать и добавлять в среду собственные компоненты. Модели сохраняются как Java-апплеты. В профессиональной версии работает отладчик и можно создавать автономные JAR-файлы. AnyLogic - модели обладают хорошими средствами 2D–3D симуляции, интерактивности и развитыми возможностями проведения экспериментов (в том числе оптимизационных).

После установки программы нужно пройти регистрацию на сайте компании и получить ключ. Регистрация дает возможность получать от группы поддержки помощь в разработке моделей по Интернету, а также обновления программы. Необходимо отметить, что разработчики регулярно обновляют учебную версию AnyLogic Personal Learning Edition, сближая ее возможности с профессиональной версией более ранних релизов.

При запуске AnyLogic отображается начальная страница (рисунок 2.1). После этого можно выбрать пример из обширного списка учебных моделей и посмотреть ее работу.

Рисунок 2.1 – Стартовая страница AnyLogic Personal Learning Edition 7

Другой вариант – закрыть стартовую страницу и начать работу «с нуля». Перед этим можно снять флажок у метки «Показывать при запуске», чтобы в следующий раз сразу же начинать работу с моделью.