Введение

Управление в современном мире различными процессами и системами становится всё более трудным делом. Это объясняется усложнением самих объектов системы и связей между ними, а значит и усложнением моделей. В связи с этим одна из методологий системного анализа – имитационное моделирование призвана помочь постичь суть явлений, не прибегая к экспериментам на реальных объектах, а используя построенные модели систем.

Основная идея имитационного моделирования состоит в воспроизведении процесса функционирования системы во времени, согласно логике построенной модели системы. При этом программа, реализующая процесс имитации, пишется не ради воспроизведения самого процесса функционирования, а для того, чтобы в результате моделирования получить накопленные статистические данные о процессе. Они и являются окончательной целью моделирования, позволяют найти количественные характеристики работы системы, а значит провести анализ, оценить эффективность, оптимизировать процессы, оценить влияние различных параметров, прогнозировать поведение системы.

Универсальным инструментальным средством создания моделей являются языки программирования общего пользования (Pascal, C/C++ и др.). На основе этих языков в настоящее время бурное развитие получили средства визуального проектирования программ (Delphi, Visual C++), облегчающие выполнение некоторых трудоёмких операций, например, создание интерфейса программы. Но эти языки сложны и требуют специального изучения и навыков программирования.

Наряду с этим существует множество специализированных средств моделирования, позволяющих быстрее и с меньшими затратами создавать и исследовать модели. Эти языки, по сравнению с универсальными языками программирования, снижают трудоёмкость написания моделирующих программ, т. к. включают специализированные процедуры – блоки, которые могут применяться в любой имитационной модели и позволяют автоматически моделировать элементарные процессы, организовывать сбор статистики и т. д. Фактически имитационная модель строится из этих блоков как из конструктора, и поэтому такое моделирование может проводить не обязательно программист, а просто специалист, хорошо знающий предметную область и знакомый со средой моделирования.

Эта технология бурно начала развиваться в 60-е годы, но и сейчас является основной в области моделирования систем массового обслуживания, реинжиниринга бизнес-процессов, моделирования мультиагентных систем и др. В настоящее время существует несколько сред имитационного моделирования, отличающихся подходами, средствами, функциональными возможностями, из наиболее известных GPSS, Micro Saint, Simpas, Anylogic, Arena и др. В данном пособии технология имитационного моделирования излагается на основе языка GPSS World, достаточного с точки зрения функциональных возможностей для моделирования процессов сервиса и несложного для освоения в рамках учебного курса.

Студенческая версия языка является бесплатной, что позволяет использовать её в учебном процессе в аудитории и дома для самостоятельной работы. Она отличается от обычной лишь ограничением на количество блоков в программе (около 170), но как показывает практика это достаточно для построения учебных моделей. Учебную версию можно скачать на портале разработчиков языка www.minutemansoftware.cоm, также полезную информацию и новости можно найти на русифицированном сайте www.gpss.ru

Первая глава пособия содержит теоретические основы имитационного моделирования. Во второй главе рассматриваются возможности построения аналитических моделей для систем массового обслуживания разного типа. В третьей главе начинается быстрое введение в среду моделирования GPSS, позволяющее строить простейшие модели систем. Рассматриваются специальные возможности языка, позволяющие существенно расширить круг моделируемых задач и детализировать моделируемые процессы. В конце каждой главы имеется набор учебных задач для работы в аудитории и для самостоятельной работы дома (по вариантам). Необходимый справочный материал содержится в приложениях. Построенные в качестве иллюстрирующих примеров модели рекомендуется набирать самостоятельно, компилировать и отправлять на выполнение, получив отчёт результатов моделирования. Затем, проанализировав его, при необходимости подобрать параметры для оптимальной работы системы.

Желаю успехов и интереса в освоении!