Имитационное моделирование Составитель: Шаповалова С.В.

Имитационное моделирование Имитационное моделирование – это метод, позволяющий строить модели, учитывающие время выполнения операций, и обеспечивающий наиболее полные средства анализа динамики бизнес-процессов. Имитационные модели описывают не только потоки сущностей, информации и управления, но и различные метрики. Полученную модель можно «проиграть» во времени и получить статистику происходящих процессов так, как это было бы в реальности.

В имитационной модели изменения процессов и данных ассоциируются с событиями. «Проигрывание» модели заключается в последовательном переходе от одного события к другому. Связь между имитационными моделями и моделями процессов заключается в возможности преобразования модели процессов в имитационную модель. Имитационная модель дает больше информации для анализа системы, в свою очередь результаты такого анализа могут быть причиной модификации модели процессов.

Одним из наиболее эффективных инструментов имитационного моделирования является система ARENA, разработанная фирмой System Modeling Corporation. Система позволяет строить имитационные модели, проигрывать их и анализировать результаты. Простейшая имитационная модель

Имитационная модель включает следующие основные элементы: Источники и стоки (Create и Dispose). Источники это элементы, от которых в модель поступает информация или объекты. По смыслу они близки к понятиям «внешняя ссылка» на DFD-диаграммах или «объект ссылки» на диаграммах IDEF3. Скорость поступления данных или объектов от источника обычно задается статистической функцией. Сток это устройство для приема информации или объектов.

Очереди (Queues). Понятие очереди близко к понятию хранилища данных на DFD-диаграммах – это место, где объекты ожидают обработки. Время обработки объектов в разных работах может быть разным. В результате перед некоторыми работами могут накапливаться объекты, ожидающие своей очереди. Часто целью моделирования является минимизация количества объектов в очередях. Очередь может быть похожа на стек - пришедшие последними в очередь объекты первыми отправляются на дальнейшую обработку (LIFO: last-in-first-out).

Альтернативой стеку может быть последовательная обработка, когда первыми на дальнейшую обработку отправляются объекты, пришедшие первыми (FIFO: first -in-first-out). Могут быть заданы и более сложные алгоритмы обработки очереди. Процессы - это аналог работ в функциональной модели. В имитационной модели может быть задана производительность процессов. Процессы (Process) – это аналог работ в модели процессов. В имитационной модели может быть задана производительность процессов.

Для построения моделей Arena имеет набор средств, которые включают палитру инструментов, набор гидов и др. Для создания модели сначала нужно щелкнуть по кнопке New на панели инструментов. Слева появляется палитра инструментов, которая содержит два типа модулей.

Модули типа Flowchart (в том числе Create, Dispose и Process) служат для отображения потоков объектов и могут быть перенесены на рабочее пространство модели drag&drop. Модули типа Data (например Queue) не могут быть размещены в рабочее пространство модели и служат для настройки параметров модели. Окно редактирования параметров появляется в нижней части модели, когда фокус установлен на модуле типа Data. Связи между модулями устанавливаются автоматически (но могут быть переопределены вручную).

Модуль Create является источником сущностей в системе (если описывается изготовление изделий, то модуль Create может описывать поступление заготовок на конвейер). Модуль Process отвечает за обработку сущностей (может имитировать станок, обрабатывающий заготовки). Модуль Dispose является стоком сущностей из системы (может моделировать снятие готовых изделий с конвейера).

Для задания свойств модулю типа Flowchart необходимо дважды щелкнуть по нему и в появившемся диалоге задать значения параметров. Для задания свойств модулю Resourse (типа Data) необходимо щелкнуть по нему один раз на панели инструментов и в нижнем окне внести значения параметров (например Busy/Hour = 15, Idle/Hour = 15 и Per Use =2.5). Для контроля проигрывания модели необходимо внести в модель модуль Simulate и задать параметры этого модуля (например, Run Length = 40, Hours/Day = 8).

Для проигрывания модели необходимо перейти в меню Run/Go. После проигрывания модели автоматически генерируются отчеты в формате Crystal Reports. Отчет по результатам проигрывания модели.

Модули, обрабатывающие сущности могут иметь различные состояния, например ожидание или работа. Каждому состоянию можно поставить в соответствие определенное изображение и, тем самым, анимировать имитационную модель. В поставку Arena входит набор примеров. Один из примеров (файл Mortgage Extention 1.doe) приведен на рисунке Модель показывает систему обработки документа (закладной).

Очередь документов показывается в виде набора иконок сверху от процесса ReviewApplication и в виде графика в правой нижней части рисунка. Сначала документ регистрирует секретарша (иконка слева в нижней части рисунка, затем просматривает клерк (иконка справа). Затем клерк либо принимает документ, либо возвращает. Иконки, отображающие секретаря и клерка могут быть разными в зависимости от состояния (занят – ожидает), т.е., модель может быть анимирована.

Создавать имитационные модели без предварительного анализа бизнес-процессов не всегда представляется возможным. Поэтому функциональные модели и имитационные модели не заменяют, а дополняют друг друга. Имитационная модель дает больше информации для анализа системы, результаты такого анализа могут стать причиной модификации модели процессов. Целесообразно сначала создать функциональную модель, а затем на ее основе строить модель имитационную.

Для поддержки такой технологии инструментальное средство функционального моделирования BPwin 4.0 имеет возможность преобразования диаграмм IDEF3 в имитационную модель Arena. Для преобразования диаграммы IDEF3 в модель Arena необходимо, чтобы BPwin 4.0 и Arena одновременно были запущены. В BPwin 4.0 следует открыть диаграму IDEF3 и, затем выбрать меню File/Export/Arena. Далее экспорт производится автоматически.

Имитационная модель имеет гораздо больше параметров, чем диаграмма IDEF3, в BPwin 4.0 имеется возможность задать эти параметры с помощью свойств, определяемых пользователем (UDP). Поставляемые с BPwin примеры после экспорта в Arena не могут быть сразу же «проиграны» т.к. в свойствах модели содержатся ошибки. Arena не допускает использования символа & в названии работы и в качестве разделителя дробной части для действительных чисел используется не запятая, а точка.

Ресурсы объектов модели могут быть исправлены, после чего успешно «проиграны». В поставку BPwin 4.0 входят примеры моделей с предварительно внесенными UDP для экспорта в Arena (Program Files/Computer Associates/BPwin 4.0/Samples/Arena/) и модель ArenaBEUDPs.bp1, в которой определены все необходимые для экспорта UDP и которую можно использовать в качестве шаблона для создания новых моделей.

Имитационная модель Arena – результат импорта из BPwin. Диаграмма IDEF3 – пример для иллюстрации экспорта в Arena.

Совместное использование CASE- инструмента построения функциональной модели BPwin и системы имитационного моделирования Arena позволяет наиболее эффективно оптимизировать технологические процессы практически в любой сфере деятельности.

Литература 1. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем М: «Финансы и статистика», Проектирование информационных систем М: «Компьютер Пресс», 9, Колтунова Е. Требования к информационной системе и модели жизненного цикла Требования к информационной системе и модели жизненного цикла 4. Автоматизированные Системы Стадии создания. ГОСТ Комплекс стандартов на автоматизированные системы ИПК издательство стандартов ISO/IEC 12207: Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. М.: ДМК, Thiele D. Life cycle management using life cycle process standards. Abstract. Life cycle management using life cycle process standards. Abstract. 8. Козленко Л. Проектирование информационных систем. Проектирование информационных систем.

9.Clegg, Dai and Richard Barker Case Method Fast-track: A RAD Approach Adison-Wesley, Смирнова Г.Н., Сорокин А.А., Тельнов Ю.Ф. Проектирование экономических информационных систем М.: Финансы и статистика, Построение и совершенствование систем управления.Построение и совершенствование систем управления. 12. Елиферов В.Г., Репин В.В. Бизнес-процессы: регламентация и управление М.: ИНФРА-М, Основы организационного бизнеса ( , Эмитент. Существенные факторы, события, действия) 14. Кондратьев В.В., Краснова В.Б. Модульная программа для менеджеров. Реструктуризация управления компанией М.: Инфра-М, Калянов Г.Н. Теория и практика реорганизации бизнес-процессов М.: СИНТЕГ, Калянов Г.Н. Структурный системный анализ М.: Лори, 1996

17. Калянов Г.Н. Структурный системный анализ М.: Лори, Марка Д.А., Мак Гоуэн К. SADT методология структурного анализа и проектирования М.: Метатехнология, Маклаков С.В. Создание информационных систем с AllFusion Modelling Suite М.: Диалог-МИФИ, Черемных С.В., Ручкин В.С., Семенов И.О. Структурный анализ систем. IDEF-технологии М.: Финансы и статистика, Смирнова Г.Н.,Сорокин А.А., Тельнов Ю.Ф. Проектирование экономических информационных систем. Учебник М.: «Финансы и статистика», ГОСТ Единая система классификации и кодирования технико- экономической информации М.: Изд. стандартов, Маклаков С.В. Создание информационных систем с AllFusion Modelling Suite М.: Диалог-МИФИ, Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения М.: Конкорд, Нейбург Э. Д., Максимчук Р.А. Проектирование баз данных с помощью UML М.: Издательский дом «Вильямс», 2002