Имитационное моделирование

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет) УТВЕРЖДАЮ Ректор СПбГИТМО(ТУ) _______________________В.Н.Васильев "_____"__________________200__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Имитационное моделирование по направлению(ям) подготовки

Бизнес-информатика

Специальности(ям)

513200

Факультет(ы)

Информационных технологий и программирования

Председатель УМC университета

А.А.Шехонин

2

1. Цели и задачи дисциплины Целью курса «Имитационное моделирование» является приобретение студентами теоретических знаний и практических навыков анализа эффективности профессиональноориентированных информационных систем (ИС) в области экономики. Задачи дисциплины: • приобретение студентами способности ориентироваться в широком спектре современных методов цифровой обработки экономических данных; • формирование системного подхода к построению моделей финансовых временных рядов 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны: – знать Понятия: • материальные, денежные и информационные понятия; • процессы массового обслуживания; • функциональная модель фирмы и ее диаграммы; • динамическая модель бизнес процесса; • генераторы, очереди, узлы обслуживания и терминаторы; • компьютерный эксперимент, датчики случайных чисел; • эмпирический риск, проверка статистических гипотез; Методы: • минимизации затрат; • «диффузионной» аппроксимации; • временной и пространственной имитации; • сетевого представления модели экономической системы; • статистического моделирования; • ускоренного решения «задачи коммивояжера»; • группового учета аргументов; – уметь: • анализировать эффективность экономической информационной системы, компьютерных сетей и их компонентов; • практически применять имитационные модели в системах управления экономическими объектами; • проводить компьютерный эксперимент с целью оценки имитационной модели. 3. Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы

Всего часов

Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции Практические занятия (ПЗ) Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

108 54 18 36 зачет

Семестры 5 108 54 18 36 зачет

3

4. Содержание дисциплины 4.1. Разделы дисциплин и виды занятий № п/п 1 2 3 4 5 6 7

Раздел дисциплины Предмет, содержание и задачи курса Теоретические основы имитационного моделирования Графические схемы имитационных моделей Языковые средства имитационного моделирования Внутренняя функциональная структура систем имитационного моделирования Математический аппарат, используемый системой имитационного моделирования Примеры и решение практических задач имитационного моделирования

Лекции 2 2

ПЗ

4 2

4 2

2

6

4

8

2

14

2

4.2. Содержание разделов дисциплины 1. Предмет, содержание и задачи курса Представление о достижениях математических методов анализа сложных дискретнонепрерывных процессов: модели массового обслуживания, стохастические сети, методы «диффузионной» аппроксимации. Границы практического использования математических методов и недостатки этих методов. Необходимость применения имитационного моделирования для анализа сложных систем. Примеры использования имитационных моделей в системах управления. Хронологические данные по развитию методов имитационного моделирования. Цели и задачи имитационного моделирования: предметные области применения. 2. Теоретические основы имитационного моделирования Основные определения теории имитационного моделирования. Дискретные объекты имитационной модели. Простейшая модель вычислительного процесса. Имитация непрерывных компонентов модели. Отображение пространства, окружающего систем. имитация финансово-хозяйственной деятельности и получения финансовых результатов. Методы временной и пространственной имитации. Способы организации единого модельного времени: имитация процессов в реальном, в пропорционально-ускоренном и в максимально-ускоренном масштабах времени. Общий вид компьютерной экономической информационной системы с адаптивным управлением. 3. Графические схемы имитационных моделей Основные понятия, необходимые для изображения графической схемы (графа) имитационной модели. Сетевое представление модели экономической системы. сетевое моделирование в терминах транзактно-ориентированного имитационного моделирования. Основные типы узлов графа модели: сервер, очередь, генератор транзактов, терминатор, транзактно-управляемый генератор, транзактно-управляемый терминатор, очередь с пространственно-зависимыми приоритетами, транзактно-управляемый непрерывный или пространственный процесс, операция со стоимостью, диспетчер стоимости, правило отображения атрибутов узлов графической схемы. Правила обозначения атрибутов транзактов на путях графа модели. 4. Языковые средства имитационного моделирования Инициализация модели. Структурные операторы forward и network. Функции modbeg и modent. Операторы описания графической схемы модели. Основные операторы описания узлов графа: serv, queue, ag, term, creat, delet, key, dynam, proc, send, direct. Атрибуты для имитации пространства. Атрибуты для имитации финансово-хозяйственной

4

деятельности, динамики сальдо, задолженностей. Операторы динамического управления генераторами, процессами и клапанами. Ветвления по условию и вероятностные мультиветвления; описание условий. Включение в модель блоков и функций на языке Си. 5. Внутренняя функциональная структура систем имитационного моделирования Функциональная структура системы компилирующего типа. Управляющая программа системы имитационного моделирования: координация параллельных процессов управления транзактами, синхронизация событий, внутренний таймер единого модельного времени. Атрибуты узлов модели. Атрибуты транзактов. Внутренние атрибуты событий в модели. Средства динамической отладки модели. Датчики псевдослучайных и случайных величин. Отображение динамики управляемого процесса, динамики очереди, динамики потока транзактов. Программа определения расстояний в сферическом и декартовом пространстве. Подсчет статистических результатов моделирования. 6. Математический аппарат, используемый системой имитационного моделирования Методы теории вероятностей и математической статистика. Передаточная функция для анализа процесса восстановления дискретной адаптивной системы. Устойчивости и показатели качества адаптивной информационной системы. Оптимизация очереди с пространственно-зависимыми динамическими приоритетами (алгоритм «скорой помощи»). Методы ускоренного решения «задачи коммивояжера» и определение расстояний на поверхности земли для анализа эффективности компьютерных коммуникационных систем. Моделирования несовершенства физической организации баз данных. Моделирование ненадежной работы компьютерного и связного оборудования. 7. Примеры и решение практических задач имитационного моделирования 1. Расчет параметров надежности разомкнутой системы обработки информации с одним компьютером. Расчет производительности информационной системы с коллективным доступом на примере сети продажи авиабилетов с учетом параметров надежности. Модель для оценки эффективности управления процессами в операционной системе УМХ. Анализ адаптивных свойств и живучести региональной банковской компьютерной сети. Модель гипотетической распределенной трехуровневой государственной автоматизированной информационной управляющей системы. 2. Пример обслуживания клиентов в банковской системе. Прогнозирование финансовых результатов деятельности предприятия за отчетный период. Моделирование бизнес-реинжиниринга «несостоятельного» предприятия. 5. Практические занятия и лабораторные работы 5.1. Практические занятия № п/п 1

2 3

№ раздела Наименование практических занятий дисциплины 2 Имитация непрерывных компонентов модели. Отображение пространства, окружающего систем. имитация финансовохозяйственной деятельности и получения финансовых результатов. 3 Сетевое представление модели экономической системы. сетевое моделирование в терминах транзактно-ориентированного имитационного моделирования. 3 Основные типы узлов графа модели: сервер, очередь, генератор транзактов, терминатор, транзактно-управляемый генератор, транзактно-управляемый терминатор, очередь с пространственнозависимыми приоритетами, транзактно-управляемый непрерывный или пространственный процесс, операция со

5

4

4

5

5

6

5

7

5

8

6

9

6

10

6

11

6

12

7

13

7

14

7

15

7

16

7

17 18

7 7

19

7

стоимостью, диспетчер стоимости, правило отображения атрибутов узлов графической схемы. Имитация финансово-хозяйственной деятельности, динамика сальдо, задолженностей. Координация параллельных процессов управления транзактами, синхронизация событий, внутренний таймер единого модельного времени. Отображение динамики управляемого процесса, динамики очереди, динамики потока транзактов. Программа определения расстояний в сферическом и декартовом пространстве. Подсчет статистических результатов моделирования. Оптимизация очереди с пространственно-зависимыми динамическими приоритетами (алгоритм «скорой помощи»). Методы ускоренного решения «задачи коммивояжера» и определение расстояний на поверхности земли для анализа эффективности компьютерных коммуникационных систем. Моделирования несовершенства физической организации баз данных. Моделирование ненадежной работы компьютерного и связного оборудования. Расчет параметров надежности разомкнутой системы обработки информации с одним компьютером. Расчет производительности информационной системы с коллективным доступом на примере сети продажи авиабилетов с учетом параметров надежности. Модель для оценки эффективности управления процессами в операционной системе УМХ. Анализ адаптивных свойств и живучести региональной банковской компьютерной сети. Модель гипотетической распределенной трехуровневой государственной автоматизированной информационной управляющей системы. Пример обслуживания клиентов в банковской системе. Прогнозирование финансовых результатов деятельности предприятия за отчетный период. Моделирование бизнес-реинжиниринга «несостоятельного» предприятия.

5.2. Лабораторные занятия не предусмотрены 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 6.1. Рекомендуемая литература 1. Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование экономических процессов. – М.: Финансы и статистика, 2002. 2. Александровский Н.М., Егоров С.В., Кузин Р.Е. Адаптивные системы управления сложными технологическими процессами. – М.: НРЕ, 1973. 3. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. – М.: Наука, 1978. 4. ГОСТ 24.702 – 85. Эффективность АСУ. Основные положения. – М.: Издательство стандартов, 1985.

6

5. Емельянов А.А., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование в экономических информационных системах. Учебное пособие. - М.: МЭСИ, 1996. 6. Емельянов А.А. Техника разработки и анализа управляемых программ. – М.: Издательство «АтомИнформ», 1984. 7. Емельянов А.А. Системы имитационного моделирования дискретных и дискретнонепрерывных процессов (ПИЛИГРИМ). 10785338.00027-01 92 01-ЛУ. – Тверь: Мобильность, 1992. 8. Емельянов А.А., Мошкина Н.М., Сизов В.И. Методология адаптивного управления процессами сбора информации при возникновении чрезвычайной ситуации и мобильное программное обеспечение регионального пункта управления. – В кн.: Международный симпозиум «Новые информационные технологии» секция «Мобильное программное обеспечение». - Тверь: 1990. 9. Липаев В.В., Яшков С.Ф. эффективность методов организации вычислительного процесса АСУ. – М.: Финансы и статистика, 1975. 10. Назин А.В., Позняк А.С. Адаптивный выбор вариантов. – М.: Наука, 1986. 11. Прицкер А. введение в имитационное моделирование и язык СЛАМ П. – М.: Мир, 1987. 12. Роберте Ф.С. Дискретные математические модели с приложениями к социальным биологическим и экологическим задачам. – М.: Наука, 1986. 13. Шеннон Р. имитационное моделирование систем: наука и искусство. – М.: Мир, 1978. 14. Hanner M., Champy M. reenginiring the Corporation. A Manifesto for business Revolution. – new York, NY 10022, Harper Business, A division of Harper Collins publishers, 1993. 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Стандартное программное обеспечение с установленными программными пакетами MatLab и MathCAD, а также одним из визуальных языков программирования 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Стандартный компьютерный класс с установленными программами из п.6.2. Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины. Программу составили: кафедра компьютерных технологий старший преподаватель кафедры

Ищенко Алексей Петрович

Программа одобрена на заседании УМК факультета (или УМК цикла дисциплин) ___________________________________________________________________ _____________________________

___________________ (подпись) Ф.И.О.