ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Специальность

080507.65 Менеджмент организации

Методические указания для контрольной работы студентов

Ставрополь 2011

• что такое система массового обслуживания?

• какова причина возникновения очередей в системе массового

обслуживания?

• что характеризует экономическую систему как систему

массового обслуживания?

• по каким показателям можно оценить работу системы массового

обслуживания?

Тема 2. Структурный анализ экономической системы как этап построения модели

Определение структурного анализа. Структурный анализ как этап проектирования информационно-управляющей системы. Принципы структурного анализа. Принцип иерархической декомпозиции процессов. Элементарные процессы. Диаграммы детализации процессов.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать определение и принципы структурного анализа, основные концепции структурного анализа;

• уметь строить иерархические диаграммы процессов, выделять элементарные процессы, определять уровень декомпозиции процессов.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] п.1.4;

• акцентировать внимание на следующих понятиях:

наследование, абстрагирование, иерархическая декомпозиция, элементарный процесс.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• какую роль играет этап структурного анализа в проектировании информационного управляющей системы?

• что такое элементарный процесс?

• что означает принцип иерархической декомпозиции?

Тема 3. Моделирование случайных процессов

Случайные характеристики систем массового обслуживания. Выбор закона распределения случайной характеристики. Равномерный, нормальный, экспоненциальный и бета - законы. Влияние случайных процессов на задержку в очередях. Формула Поллачека-Хинчина.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать способы задания случайных характеристик систем массового обслуживания; критерии выбора закона распределения случайной характеристики; понятие суперпозиции потоков случайных событий в системе;

• уметь выбирать адекватный закон распределения случайной характеристики; оценивать время ожидания в очереди с помощью формулы Поллачека-Хинчина.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] п. п.1.3, 1.4;

• акцентировать внимание на следующих понятиях: отсутствие последействия; коэффициент использования обслуживающего прибора.

• выполнить задание: привести примеры случайных процессов, описываемых изученными законами распределения.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• что такое случайная характеристика системы массового обслуживания?

• как определяется случайная характеристика в модели?

• какие законы распределения наиболее часто используются при моделировании случайных процессов?

• какие из перечисленных законов распределения позволяют задать случайные характеристики, имеющие соответственно конечную и бесконечную области значений?

• как выбирается значение дисперсии случайной характеристики, задаваемой нормальным законом?

• почему интервал поступления заявок в систему часто может быть задан с помощью экспоненциально распределения?

• в чем состоит смысл свойства отсутствия последействия для экспоненциального распределения?

• что такое коэффициент использования обслуживающего прибора?

• какие характеристики системы массового обслуживания связывает формула Поллачека-Хинчина?

• как разброс значений характеристик системы влияет на время ожидания в очереди?

Тема 4. Основные средства моделирования в системе GPSS World (PILGRIM)

Граф модели. Состав модели: узлы и транзакты. Модельные события. Основные типы узлов модели: генератор, сервер, очередь, терминатор. Параметры узлов. Обслуживание с приоритетами. Графические результаты моделирования. Динамика задержек в очереди. Динамика потока в терминаторе. Модель АРМ бухгалтера. Имитация процессов обработки документа и устранения неисправности в компьютере. Моделирование обслуживания с приоритетами. Настройка переменных параметров обслуживающего прибора. Моделирование ветвлений.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать назначение и параметры основных типы узлов системы GPSS World (PILGRIM): генератора, терминатора, сервера и очереди; способы задания и обработки приоритетов транзактов.

• уметь строить модели обслуживания с приоритетами; с переменными параметрами узлов; моделировать ветвления; получать графики динамики задержек в очереди и потока в терминаторе.

При изучении темы необходимо:

• читать пособия [1] п. п., 4.1; [2] п. 1.2, 2.1.

• акцентировать внимание на следующих понятиях: граф модели, модельное время, транзакт, узел, событие, генератор, сервер, очередь, терминатор, приоритет транзакта, обслуживающий канал.

• выполнить задание: с помощью модели из п.4.1 проверить справедливость формулы Поллачека-Хинчина

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• что называют модельным событием?

• как в процессе работы модели определяется узел, в который должен перейти транзакт во время очередного события?

• могут ли два (или более) модельных события произойти одновременно?

• как соотносится количество генераторов и количество типов транзактов в модели?

• что произойдет, если число каналов сервера окажется равным 0 (как будет выглядеть график динамики задержек в очереди к этому серверу)?

• чем обусловлен выбор законов распределения случайных параметров узлов модели?

Тема 5. Язык описания моделей

Общая структура программы. Раздел описаний. Стартовые операции. Описание графа модели. Блок описания узла. Операторы пользователя. Настройка параметров узла. Финишные операции. Функции пользователя. Прерывание работы модели. Обработка ошибок перехода транзакта.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать синтаксис GPSS(PILGRIM)-языка, структуру блока описания узла, параметры функции инициализации модели.

уметь восстанавливать граф модели по ее тексту.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] гл. 3, [2] п. 1.5;

• акцентировать внимание на следующих понятиях: операторы пользователя до и после вхождения в узел, переменные параметры узлов.

• выполнить задание: восстановить по тексту граф модели из [1] п. 4.5. Сравнить результат с приведенной схемой.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• каким образом в тексте модели отображается порядок движения транзактов?

• как настраиваются переменные параметры узлов?

• в какой момент выполняются операторы пользователя; в чем разница между операторами до и после вхождения транзакта в узел?

Тема 6. Дополнительные средства моделирования

Моделирование условного прерывания обслуживания. Проверка условий. Команды управления ключом (клапаном). Моделирование клапана с таймером. Семейства транзактов. Генерация семейств. Порожденные и порождающие транзакты. Схема зарядки замкнутой модели. Уничтожение семейств. Моделирование принципа тележки.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать назначение и принципы функционирования узлов типа “Ключ”, Управляемый генератор (мультипликатор)”, “Управляемый терминатор (демультипликатор)”, основные приемы использования этих узлов в моделях;

• уметь строить модельные таймеры, замкнутые модели, работать с семействами транзактов.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] п.2.2, п. п.4.2, 4.3, 4.6, [2] гл. 2;

• акцентировать внимание на следующих понятиях: торможение потока транзактов, семейство транзактов, наследование параметров, схема зарядки, принцип тележки.

• выполнить задание: построить модель остановки автобуса и определить среднее и максимальное время ожидания за определенный период. Условие отправления автобуса - посадка всех находившихся на остановке пассажиров. Возможен одновременный приход на остановку нескольких пассажиров.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• как изменится модель бухгалтерии, если для моделирования сбоя компьютера использовать узел типа “Ключ”?

• как использовать узел типа “Мультипликатор” для моделирования разветвления одного процесса на два параллельно выполняющихся процесса?

• как использовать узел типа “Демультипликатор” для моделирования следующей ситуации: начало некоторого процесса в системе возможно только после завершения нескольких параллельно выполняющихся процессов?

• можно ли решить предыдущую задачу с помощью узла типа “Ключ”?

• что такое замкнутая модель?

Тема 7. Моделирование потоков материальных ресурсов

Определение материального ресурса. Понятие склада ресурса. Запрос ресурса со склада. Возвращение ресурса на склад. Пополнение склада ресурсов. Менеджер ресурсов. Задержка обслуживания запроса. Обслуживание с приоритетами. Остаток ресурса. Дефицит ресурса.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать назначение, принцип функционирования и параметры узлов для работы с материальным ресурсом; команды управления ресурсом.

• уметь моделировать потоки материальных ресурсов с учетом приоритетов обслуживания.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] п.2.2, п.4.5;

• акцентировать внимание на следующих понятиях: склад ресурса, захват и возвращение ресурса, менеджер склада, пополнение ресурса; обслуживание с приоритетами

• выполнить задание:

• привести примеры экономических систем, использующих пополнямые и непополняемые, а также возвращаемые и невозвращаемые материальные ресурсы;

• с помощью модели из [1] п.4.5 определить, как изменится время ожидания ресурсов ЛВС, если их объем увеличить в 10 раз, не изменяя объем запроса.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• в каких единицах может измеряться материальный ресурс?

• какие операции с материальным ресурсам может осуществлять модель?

• за счет чего может увеличиться объем ресурса на модельном складе?

• как задать переменный объем запрашиваемого на складе ресурса?

• что будет, если остаток ресурса на складе превышает объем запроса?

• что такое дефицит ресурса?

• как работает склад в режиме обслуживания с приоритетами?

Тема 8. Моделирование потоков финансовых ресурсов

Бухгалтерский счет как элемент модели. Моделирование бухгалтерских проводок. Обслуживание с приоритетами. Управление счетом. Показатели состояния счета.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать назначение, принцип работы и параметры узлов для имитации финансовых потоков.

• уметь строить модели движения средств по бухгалтерским счетам.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] п.2.2.

• акцентировать внимание на следующих понятиях: узел-счет, узел - финансовый директор, приоритет платежа.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• в чем состоят общие и различные черты моделирования потоков материальных и финансовых ресурсов?

Тема 9. Управление моделью и результаты моделирования

Команды управления узлами. Параметры транзактов. Параметры состояния узлов. Датчики псевдослучайных величин. Результаты работы модели.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать команды управления узлами в системе GPSS World (PILGRIM), виды параметров транзактов и их назначение, параметры состояния узлов, виды датчиков случайных величин, содержание таблицы результатов моделирования.

• уметь управлять узлами модели с помощью команд, корректно пользоваться параметрами транзактов и параметрами состояния узлов модели, интерпретировать показатели таблицы моделирования.

При изучении темы необходимо:

• читать пособия [1] п. п., [2] п. п. 3.2, 3.6;

• акцентировать внимание на следующих понятиях: блокировка демультипликатора, перенастройка генератора, пользовательские параметры транзакта, параметр состояния узла, группирование транзактов при поступлении в очередь.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• в какой момент выполняются команды управления узлами?

• значения каких параметров транзактов может изменять пользователь?

• в чем разница между параметром состояния и параметром настройки узла?

• как определить длительность задержки платежей по конкретному счету?

Тема 10. Моделирование бизнес-процесса производственной фирмы

Структурная схема бизнес-процесса. Взаимосвязь потоков заказов и потоков финансовых ресурсов. Ее отображение на схеме имитационной модели. Моделирование платежей. Моделирование проводок с одного и того же счета-источника на различные счета-приемники. Моделирование банковского кредита. Прогноз показателей деятельности фирмы. Моделирование параллельных и порожденных процессов.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать основные приемы моделирования бизнес-процессов;

• уметь использовать имитационные модели для прогнозирования и анализа бизнес-плана.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] п.4.5;

• акцентировать внимание на следующих понятиях:

параллельные процессы, порожденный процесс, порождающий процесс, настройка параметров бухгалтерской проводки.

• выполнить задание:

• составить перечень входных (известных перед началом процесса моделирования) параметров моделируемого процесса из [1] п.4.5;

• с помощью модели из [1] п.4.5 определить значение выходных (определяемых по результатам моделирования) параметров процесса.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• какие события включает в себя конец жизненного цикла заказа в модели?

• какие из этих событий могут наступать последовательно, а какие – параллельно?

Тема 11. Решение задачи минимизации производственных затрат производственной фирмы средствами имитационного моделирования

Постановка задачи. Статьи дневных затрат производственной фирмы. Поверхность дневных расходов. Коэффициент загрузки производственного цеха. Схема имитационной модели предприятия. Понятие замкнутой модели. Зарядка замкнутой модели. Решение задачи аналитическим способом. Погрешность аналитического решения.

Изучив данную тему, студент должен:

• знать аналитический и имитационный способы решения задачи;

• уметь анализировать и сравнивать результаты обоих способов решения.

При изучении темы необходимо:

• читать пособие [1] гл.7;

• акцентировать внимание на следующих понятиях: поверхность дневных расходов, загрузка производственного цеха, погрешность аналитического решения.

Для самооценки темы необходимо ответить на вопросы:

• почему поверхность дневных расходов является дискретной?

• почему аналитическое решение является менее точным, чем решение методами имитационного моделирования?

Литература

Основная литература

1.  Боев систем. Инструментальные средства GPSS World. - Санкт-Петербург:BHV-Санкт-Петербург, 2004 гс.

2.  и др. Имитационное моделирование экономических процессов: Учебное пособие / , , ; Под ред. . – М.: Финансы и статистика, 2004. – 368 с.: ил.

3.  Емельянов анализ и динамические имитационные модели в экономике. - М.: Финансы и статистика, 2001.

4.  , Власова анализ и имитационное моделирование в системе PILGRIM/ Учебное пособие. - М.: МЭСИ, 2000.

5.  CASE структурный системный анализ (автоматизация и применение). - М.: Лори, 1996.

6.  Кобелев имитационного моделирования сложных экономических систем: Учеб. Пособие. – М.: Дело, 2003. – 336 с.

7.  Массовое обслуживание. Теория и приложения.-М.:Мир,1965.

8.  , МакГоуэн структурного анализа и проектирования. - М.: Метатехнология, 1993.

9.  Имитационное моделирование систем: наука и искусство.- М.:Мир, 1978.

Дополнительная литература

1.  Визуальное моделирование в среде MATLAB. –СПб: Питер,2000.– 432 с.

2.  Ларичев и методы принятия решений: Учебник. – М.: Логос, 2000. – 296 с.

3.  Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. –М.:Мир,1975.

4.  ,, Савельев модели теории управления. –М.:Наука,1985.

5.  Введение в имитационное моделирование и язык СЛАМ II. –М.:Мир,1989.

6.  Семененко в математическое моделирование. М.: СОЛОН-Р, 2002. – 112 с.

7.  Соболь Монте-Карло. – М.: Наука, 1968. – 64 с.

8.  Советов систем. Практикум: Учебное пособие для вузов/ , . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2003. – 295 с.:ил.

9.  , Яковлев систем: учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 2001. – 395 с.

Дополнительные источники информации. Ресурсы Интернет

Поисковые системы и каталоги

1. Поисковая система Яндекс www. *****

2. Поисковая система @RU www. *****

3. Поисковая система Рамблер www. *****

4. Каталог ***** www. *****

5. Каталог Yahoo www.

6. Сайт www. *****

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ

1.  Основные понятия: имитационное моделирование, имитационная модель, система моделирования.

2.  Примеры применения имитационного моделирования экономических процессов.

3.  Цели и задачи теории систем массового обслуживания.

4.  Факторы, определяющие возможность применения теории массового обслуживания для исследования предметной области.

5.  Аналитические методы.

6.  Целесообразность применения имитационного моделирования.

7.  Основные этапы имитационного моделирования как особой информационной технологии.

8.  Математическая модель динамической системы.

9.  Основные подходы при построении математических моделей процессов функционирования систем.

10.  Аналитическое исследование модели систем массового обслуживания.

11.  Метод Монте-Карло.

12.  Практическое значение метода Монте-Карло.

13.  Общая схема метода Монте-Карло.

14.  Пример расчета системы массового обслуживания методом Монте-Карло.

15.  Способы генерации случайных чисел.

16.  Требования, предъявляемые к идеальному генератору случайных чисел.

17.  Методы улучшения качества последовательностей случайных чисел.

18.  Система массового обслуживания, основные элементы системы.

19.  Процесс обслуживания в системе массового обслуживания.

20.  Требование (заявка) в системе массового обслуживания.

21.  Поток событий в системе массового обслуживания.

22.  Задержка в системе массового обслуживания.

23.  Простейший поток событий в системе массового обслуживания.

24.  Распределение равномерное на интервале.

25.  Нормальное распределение (дать экономическую трактовку).

26.  Экспоненциальное распределение (дать интерпретацию применительно к экономическим процессам)?

27.  Обобщенное распределение Эрланга.

28.  Треугольное распределение.

29.  Формула Поллачека-Хинчина.

30.  Свойства система имитационного моделирования, обеспечивающой создание моделей для решения экономических задач.

31.  Архитектура языка имитационного моделирования.

32.  Пакеты систем имитационного моделирования, наиболее распространенные в настоящее время.

33.  Охарактеризуйте систему моделирования GPSS World.

34.  Общая схема проведения имитационного моделирования в системе GPSS World

35.  Статистические результаты имитационной модели, реализованной в любой системе моделирования (например, Pilgrim или GPSS).

36.  Кибернетический подход к организации экспериментальных исследований сложных объектов и процессов.

37.  Характерные признаки пассивного эксперимента.

38.  Активный эксперимент.

39.  Функция (поверхность) отклика. Связь ее с факторным пространством.

40.  Общий вид уравнения регрессии, полученного на основе опыта.

41.  Факторный эксперимент (указать его достоинства и недостатки).

42.  Достоинства и недостатки имеет метод крутого восхождения.

43.  Полный и дробный факторные эксперименты.

44.Модельное время.

45.Масштабы времени при имитационном моделиро­вании (указать разновидности).

46.Типы состоя­ний, характерные для си­стем при рассмотрении процессов их функционирования.

47.Особые состояния системы моделирования

48.Выбор принципа построения машинной модели.

49.  Разомкнутые модели. Замкнутые модели.

50.  Функциональные модели.

51.  Структурные модели.

52.  Динамические модели.

53.  Модель бизнес-процесса «Эффективность предприятия».

54.  Ресурсы, при которых автономные процессы оказывают влияние друг на друга.

55.  Имитация работы производственной мощности фирмы.

56.  Большая модель.

57.  Сформулировать общие требования большой модели.

58.  Основные функции выполняет моделирующая система.

59.  Граф модели.

60.  Транзакт.

61.  Ресурсы (дать определение и указать разновидности).

62.  Связь узлов модели с ее графом.

63.  Пространственное моделирование.

64.  Отличие генератора транзактов с бесконечной емкостью от узлов других типов.

65.  Очередь (с приоритетами или без приоритетов).

66.  Функционирование узла обслуживания с многими параллельными каналами.

67.  Терминатор, убирающий транзакты из модели.

68.  Подходы к построению имитационных моделей.