AnyLogic е инструмент за симулация с над 15 000 потребители в 60 държави. Софтуерният продукт е предназначен за проектиране и оптимизиране на бизнес процеси или всякакви други сложни системикато производствен цех, летище, болница и др. Инструментът поддържа всички методи за бизнес моделиране - системна динамика, дискретно-събитийно (процесно) и агентно-базирано моделиране. Основният акцент при разработването на продукта е върху неговата гъвкавост и лекота на използване от потребители без опит в създаването на модели. Сред потребителите са големи международни компании, държавни агенции, международни алианси: НАТО, НАСА, Боинг, IBM, Дженерал Мотърс, HSBS, PWC, Accenture, Jonson&Jonson.

2014: AnyLogic 7

1990-1998

В началото на 90-те години имаше голям интерес в компютърните науки към конструирането на математически интерпретируемо описание на взаимодействието на паралелни процеси. Какво повлия на подходите към анализа на коректността на паралелни и разпределени програми. Група учени от Санкт Петербург политехнически университетразвити софтуерда анализира коректността на системата; новият инструмент беше наречен COVERS (паралелна проверка и симулация). Анализираната система от процеси се конкретизира графично, като се описва нейната структура и поведението на отделни паралелни компоненти, които могат да взаимодействат със средата – с други процеси и средата. Инструментът е използван в изследователски проектиКомпания Hewlett-Packard.

През 1998 г. успехът на това изследване вдъхновява лабораторията да започне търговска компания с мисията да създаде нов симулационен софтуер. Акцентът в разработката е поставен върху приложни методи: моделиране на стохастични системи, оптимизация и визуализация на модела. Новият софтуер, пуснат през 2000 г., се основава на най-новите постижения в информационните технологии: обектно-ориентиран подход, елементи на стандарта UML, език за програмиране Java, модерен GUI и др.

Продуктът е наречен AnyLogic, защото поддържа и трите известни метода за симулация:

• динамика на системата;
• моделиране на дискретно събитие|моделиране на дискретно събитие (процес);
• агентно моделиране.

Както и всяка комбинация от тези подходи в рамките на един и същи модел. На първата версия е присвоен индекс 4 - Anylogic 4.0, тъй като номерацията продължава историята на версиите на предишната разработка - COVERS 3.0.

Огромна крачка напред беше направена през 2003 г. с пускането на AnyLogic 5, фокусиран върху бизнес моделирането. С помощта на AnyLogic стана възможно разработването на модели в следните области:

AnyLogic & Java

AnyLogic включва графичен език за моделиране и също така позволява на потребителя да разшири създадените модели с помощта на езика Java. Интегрирането на Java компилатора в AnyLogic предоставя повече възможности за създаване на модели, както и създаване на Java аплети, които могат да се отварят от всеки браузър. Тези аплети улесняват поставянето на модели AnyLogic на уебсайтове. В допълнение към Java аплетите, AnyLogic Professional поддържа създаването на Java приложения, в който случай потребителят може да стартира модела без да инсталира AnyLogic.

Симулационни методи

Моделите на AnyLogic могат да се основават на всяка от основните парадигми за симулационно моделиране: моделиране на дискретни събития, системна динамика и базирано на агент моделиране.

Системната динамика и дискретно-събитийното (процесно) моделиране, под което имаме предвид всяко развитие на GPSS идеи, са традиционни, добре установени подходи, базираното на агенти моделиране е сравнително ново. Системната динамика оперира предимно с процеси, които са непрекъснати във времето, докато дискретно-събитийното и агентно-базираното моделиране – с дискретни.

Системната динамика и моделирането на дискретни събития исторически са били преподавани на напълно различни групи студенти: инженери по управление, производствени инженери и инженери по проектиране на системи за управление. В резултат на това са възникнали три различни почти незастъпващи се общности, които почти никога не общуват помежду си.

Агентно-базираното моделиране доскоро беше строго академична област. Нарастващото търсене на глобална оптимизация от страна на бизнеса обаче принуди водещите анализатори да обърнат внимание на агентно-базираното моделиране и комбинирането му с традиционните подходи, за да се получи по-пълна картина на взаимодействието на сложни процеси от различно естество. Така се роди търсенето на софтуерни платформи, позволяващи интеграция различни подходи.

Сега нека разгледаме подходите за симулационно моделиране на скалата на ниво абстракция. Системната динамика, като заменя отделните обекти с техните съвкупности, предполага най-високо нивоабстракция. Симулацията на дискретни събития работи в нисък и среден диапазон. Що се отнася до моделирането, базирано на агенти, то може да се прилага на почти всяко ниво и във всякакъв мащаб. Агентите могат да представляват пешеходци, автомобили или роботи във физическо пространство, клиент или продавач на средно ниво или конкурентни компании на високо ниво.

Когато разработвате модели в AnyLogic, можете да използвате концепции и инструменти от няколко метода за моделиране, например в модел, базиран на агент, да използвате методите на системната динамика, за да представите промени в състоянието на околната среда или в непрекъснат модел на динамична система, отчитат дискретни събития. Например управлението на веригата за доставки с помощта на симулационно моделиране изисква описание на участниците във веригата за доставки от агенти: производители, продавачи, потребители, мрежа от складове. В същото време производството се описва в рамките на дискретно-събитийно (процесно) моделиране, където продуктът или неговите части са приложения, а колите, влаковете, стекерите са ресурси. Самите доставки са представени от отделни събития, но търсенето на стоки може да бъде описано чрез непрекъсната системно-динамична диаграма. Способността да смесвате подходи ви позволява да описвате процеси Истински живот, а не адаптиране на процеса към наличния математически апарат.

Симулационна среда

Средата за моделиране също така включва: конструкти за моделиране на ниско ниво (променливи, уравнения, параметри, събития и т.н.), форми на представяне (линии, квадрати, овали и т.н.), елементи за анализ (бази данни, хистограми, графики), стандартни картини и форми на експерименти.

Симулационната среда AnyLogic подпомага проектирането, разработването, документирането на модела, провеждането на компютърни експерименти с модела, в т.ч. различни видовеанализ - от анализ на чувствителността до оптимизиране на параметрите на модела по някакъв критерий.

Библиотеки AnyLogic

AnyLogic включва набор от следните стандартни библиотеки:

• Корпоративна библиотекапроектиран да поддържа дискретно моделиране на събития в области като производство, верига за доставки, логистика и здравеопазване. С помощта на Enterprise Library можете да моделирате системи от реалния свят по отношение на обекти (транзакции, клиенти, продукти, превозни средства и т.н.), процеси (последователности, опашки, забавяния) и ресурси. Процесите са дефинирани под формата на блокова схема.
• Пешеходна библиотекасъздаден да симулира пешеходни потоци във „физическа“ среда. Това ви позволява да създавате модели с много пешеходен трафик (като метростанции, проверки за сигурност, улици и т.н.). Моделите поддържат отчитане на статистиката за плътността на трафика в различни области. Това гарантира, че съоръженията с ограничения за заетост работят разумно, оценява престоя в определени зони и открива потенциални проблеми с вътрешната геометрия - като ефекта от добавянето на твърде много Голям бройпрепятствия - и други явления. В моделите, създадени с библиотеката за пешеходци, пешеходците се движат непрекъснато, реагирайки на различни видове препятствия (стени, различни видове зони) по същия начин като обикновените пешеходци. Пешеходците са моделирани като взаимодействащи агенти с сложно поведение. За бързо описание на пешеходните потоци, библиотеката за пешеходци предоставя интерфейс с диаграма на високо ниво.
• Библиотека на железопътния дворподдържа моделиране, симулация и визуализация на операции на разпределителните площадки от всякаква сложност и мащаб. Могат да се използват моделите на сортировъчната площадка комбинирани методимоделиране (моделиране на дискретни събития и базирано на агенти), свързано с действия по време на транспортиране: товарене и разтоварване, разпределение на ресурси, поддръжка, различни бизнес процеси.

Бележки

Литература

• Карпов, Ю. Г.Симулационно моделиране на системи. Въведение в моделирането с AnyLogic 5. - Санкт Петербург: BHV-Петербург, 2006. - 400 с. -

Федерална агенция за образование Уралски държавен технически университет – UPI

кръстен на първия президент на Русия Б.Н. Елцин

М. В. Киселева

СИМУЛАЦИОННО МОДЕЛИРАНЕ НА СИСТЕМИ В АНИКОЛОГИЧНА СРЕДА

Учебно помагало

Научен редактор професор, доктор на техническите науки Л. Г. Доросински

Публикувано с решение на редакционно-издателския съвет на USTU-UPI от 26 май 2009 г.

Екатеринбург USTU-UPI

УДК 004.434:004.94(075.8) LBC 32.973.26-018.2а73

Рецензенти:

Катедра "Автоматика и информационни технологии" - Урал държавен колежна името на И. И. Ползунов (доцент, кандидат на техническите науки В. В. Кийко);

С. Н. Киселев, ген. директор на ЗАО Уралски регионален междусекторен център за научно и техническо развитие.

Киселева М.В.

К44 Симулационно моделиране на системи в среда AnyLogic: учебно помагало / М. В. Киселева. Екатеринбург: USTU - UPI,

Урокът е предназначен за изучаване на методите и инструментите за изграждане на симулационни модели в инструменталната среда AnyLogic.

Съдържа три лабораторни упражнения по създаване на симулационни модели – дискретно-събитиен, системно-динамичен и агентно-базиран. За всеки модел е дадено подробно изложение на проблема, анализирана е структурата и реализацията на модела в среда AnyLogic. Изучават се техники за визуална визуализация на изследвания процес, интерактивна анимация с възможност за промяна на параметрите на системата по време на моделирането на процеса.

Библиография: 4 загл. Ориз. 67.

UDC 004.434:004.94(075.8)

ББК 32.973.26-018.2я73

© USTU-UPI, 2009

© Киселева М. В., 2009

ВЪВЕДЕНИЕ Симулационно моделиране

Моделирането е метод за решаване на проблеми, при който изследваната система се заменя с по-прост обект, който описва реалната система и се нарича модел.

Симулацията се използва в случаите, когато е невъзможно или непрактично да се провеждат експерименти върху реална система, например поради високата цена или продължителността на експеримента в реално време.

Има физическо и математическо моделиране. Пример за физически модел е умалено копие на самолет, издухан във въздушен поток. Когато се използва математическо моделиране, поведението на системата се описва с помощта на формули. специален вид математически моделиса симулационни модели.

Симулационният модел е компютърна програма, която описва структурата и възпроизвежда поведението реална системана време. Симулационният модел позволява получаване на подробна статистика за различни аспекти на функционирането на системата в зависимост от входните данни.

Симулационното моделиране е разработването на компютърни модели и поставянето на експерименти върху тях. В крайна сметка целта на моделирането е да се вземат разумни, целесъобразни управленски решения. Компютърното моделиране вече се превръща в задължителна стъпка при вземането на отговорни решения във всички области на човешката дейност поради усложняването на системите, в които човек трябва да действа и които трябва да управлява. Познаването на принципите и възможностите на симулационното моделиране, способността за създаване и прилагане на модели са съществени изисквания за инженер, мениджър, бизнес анализатор.

Предназначение и възможности на инструменталната среда AnyLogic

Съвременните системи за моделиране поддържат целия арсенал от най-новите информационни технологии, включително усъвършенствани графични обвивки за целите на конструиране на модели и интерпретиране на изходните резултати от моделирането, мултимедийни инструменти, анимация в реално време, обектно-ориентирано програмиране, интернет решения и др. ръководството описва методи и техники за конструиране на модели с помощта на инструменталната система AnyLogic.

Пакетът AnyLogic е домашен професионален инструмент от ново поколение, който е предназначен за разработване и изследване на симулационни модели. Разработчик на продукта - XJ Technologies, Санкт Петербург; имейл адрес: www.xjtek.ru.

AnyLogic е разработен на базата на нови идеи в областта на информационните технологии, теорията на паралелно взаимодействащите процеси и теорията на хибридните системи. Благодарение на тези идеи изграждането на сложни симулационни модели е изключително опростено, възможно е да се използва един инструмент при изучаване различни стиловемоделиране.

Софтуерният инструмент AnyLogic се основава на обектно-ориентирана концепция. Друга основна концепция е да се представи модел като набор от взаимодействащи, паралелни дейности. Активен обект в AnyLogic е обект със собствено функциониране, който взаимодейства с околната среда. Може да включва произволен брой екземпляри на други активни обекти.

Средата за графично моделиране поддържа дизайна, разработването, документирането на модела, извършването на компютърни експерименти и оптимизирането на параметри по отношение на някакъв критерий.

Когато разработвате модел, можете да използвате елементи на визуална графика: диаграми на състоянието (statecharts), сигнали, събития (таймери), портове и др.; планиране на синхронни и асинхронни събития; библиотеки с активи

обекти.

Удобен за потребителя интерфейс и множество помощни инструменти за разработване на модели в AnyLogic правят не само използването, но и създаването на компютърни симулационни модели в тази среда за моделиране достъпно дори за начинаещи.

Когато разработвате модел на AnyLogic, можете да използвате концепции и инструменти от няколко класически области на симулация: динамични системи, дискретно-събитийно моделиране, системна динамика, агентно-базирано моделиране. Освен това AnyLogic ви позволява да интегрирате различни подходи, за да получите повече пълна картинавзаимодействия на сложни процеси от различно естество.

Това ръководство описва три симулационни модела: дискретно събитие, системно динамично и базирано на агент. За всеки модел е дадено подробно изложение на проблема, анализирана е структурата на модела, описан е процесът на изграждане на модела в среда AnyLogic и е изследвано поведението му.