Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ экономических имитационных моделей и возможностей их применения на учебно-тренировочной фирме 12
1.1. Современные образовательные технологии, место в них учебно-тренировочной фирмы 12
1.2. Экономико-математический инструментарий, позволяющий дополнить учебно-тренировочную фирму имитацией экономических процессов 17
1.3. Выбор программного инструментария для построения имитационной модели 19
1.3.1. Современные методы и средства разработки экономических имитационных моделей 19'
1.3.2. Структура имитационной модели Pilgrim 29
1.4. Задача разработки инструментария имитации экономических процессов для учебно-тренировочной фирмы 34
Выводы по главе 37
Глава 2. Методы автоматизации учебно-тренировочной фирмы и оценка эффективности применения имитационной модели 39
2.1. Критерии оценки эффективности применения имитационной модели на учебной фирме 39
2.2. Экономико-математический инструментарий оценки времени разработки имитационной модели 51
2.3. Требования к инструментальным средствам создания имитационных моделей 64
2.3.1. Интеграция конструктора моделей и системы имитационного моделирования 64
2.3.2. Требования к методам и средствам конструктора, способы их реализации 65
2.4. Использование графического конструктора для создания иерархически структурированных имитационных моделей 75
2.4.1. Проектирование структуры имитационной модели 75
2.4.2. Пользовательский интерфейс и его интеграция с моделью 83
Выводы по главе 86
Глава 3. Разработка имитационной модели для учебно-тренировочной фирмы 89
3.1. Разработка и использование конструктора имитационных моделей 89
3.2. Построение имитационной модели для учебно-тренировочной фирмы с использованием конструктора моделей 103
3.3. Тестирование имитационной модели и анализ результатов выполнения 119
3.4. Использование модели торговой фирмы на учебно-тренировочной фирме 124
Выводы по главе 131
Заключение 133
Список литературы 136
Приложения 144
- Экономико-математический инструментарий, позволяющий дополнить учебно-тренировочную фирму имитацией экономических процессов
- Задача разработки инструментария имитации экономических процессов для учебно-тренировочной фирмы
- Экономико-математический инструментарий оценки времени разработки имитационной модели
- Построение имитационной модели для учебно-тренировочной фирмы с использованием конструктора моделей
Введение к работе
Подготовка квалифицированного персонала в учебных заведениях всего мира требует создания и развития новых форм и методов обучения, использующихся совместно с традиционными, такими как очное и заочное обучение, проведение лекций и семинаров. Учебное заведение, использующее новые методы обучения, помимо подготовки квалифицированных специалистов, способно привлечь большее количество абитуриентов. Некоторые методы и формы обучения также могут позволить рациональнее использовать время обучающего персонала и самих учащихся. В последние годы большая часть нововведений в методах обучения связана с использованием вычислительной техники. Компьютеры не только предоставляют пользователям вычислительные возможности для решения сложных задач, но и применяются благодаря накопленной базе прикладных программ, базам данных и знаний в различных областях экономики.
Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ) в последнее время использует учебно-тренировочные фирмы (УТФ) для подготовки учащихся экономических специальностей. Учебные фирмы, в рамках которых проводятся деловые игры, в некоторых учебных заведениях используются достаточно давно, но в настоящее время возникла необходимость дополнения деловых игр компьютерной имитацией экономических процессов.
Совмещение новых образовательных технологий и возможностей современной вычислительной техники позволяет находить новые способы повышения эффективности подготовки специалистов на базе УТФ. Деловая игра, проводимая на УТФ, имитирует деятельность сотрудников коммерческих организаций, однако не имеет средств интерпретации более сложных экономических процессов. Действительно, организация в рамках УТФ реальных производственных, торговых или других экономических процессов невозможна, хотя изучение таких процессов способно улучшить понимание учащимися изучаемого материала и приблизить атмосферу деловой игры к реальным условиям. Поэтому предлагается использовать имитационные модели - специальное программное обеспечение, с помощью которого на персональном компьютере осуществляется имитация различных процессов, в том числе экономических, - в заданном масштабе времени. Установленная на учебной фирме модель может выполняться в ускоренном масштабе времени, за несколько минут имитируя экономические процессы, в действительности занимающие месяцы. Во время и по окончании имитации модель выдает результаты выполнения, на основании которых учащиеся УТФ могут судить об эффективности выполняющихся процессов и стараться оптимизировать их, используя параметры для настройки модели. Таким образом, имитационная модель способна заменить реальные экономические процессы для изучения учащимися УТФ.
Эффективность использования модели зависит от точности и эффективности имитации экономических процессов. Точность моделирования зависит от средства построения модели - системы имитационного моделирования, точности описания имитируемых процессов, наличия сведений об объекте моделирования. Поскольку для учебной фирмы могут использоваться различные модели, большая часть которых будет создаваться и подвергаться модификациям в будущем, выбор средства построения моделей является наиболее важным вопросом. Система имитационного моделирования, помимо наличия эффективных средств имитации экономических процессов, должна иметь удобный инструментарий, позволяющий в сравнительно короткие сроки проектировать, создавать и изменять модели.
Необходимость создания экономико-математического инструментария и информационной технологии, позволяющей дополнить набор методов и средств УТФ возможностью компьютерной имитации экономических процессов, указывают на актуальность диссертационного исследования.
Цель исследования заключается в разработке экономико-математического инструментария, обеспечивающего учебно-тренировочную фирму технологией компьютерной имитации экономических процессов. В основе технологии заложена имитационная модель, создаваемая с помощью специального программного обеспечения.
Таким образом, предмет исследования - это модель, имитирующая деятельность коммерческой организации.
Объект исследования - новые образовательные технологии, применяемые в учебно-тренировочной фирме.
Главной задачей исследования является выбор средства и методики построения экономических имитационных моделей для их использования на учебно-тренировочных фирмах.
Для достижения цели исследования были определены следующие частные задачи:
- создание метода автоматизированного проектирования структурированных имитационных моделей;
- разработка экономико-математического средства - конструктора моделей, использующего методы структурной организации моделей, для его использования при построении моделей в учебно-тренировочной фирме;
- формулирование правил использования имитационной модели в учебно-тренировочной фирме;
- определение объекта моделирования и сбор сведений о его структуре, составляющих процессах и их параметрах;
- разработка имитационной модели, моделирующей основные экономические процессы объекта моделирования и адекватно реагирующей на изменения, касающиеся рыночной политики фирмы, вносимые учащимися.
Методика исследования.
При работе над диссертацией использовались методы структурного системного анализа, теории графов, иерархических организаций, массового обслуживания, имитационного моделирования процессов, связанных с материальными и финансовыми потоками в объектах экономики, и методы синтеза информационных технологий.
Во время решения поставленных задач использовалась литература по системному анализу, экономико-математическим методам, программированию, экономической направленности. При проектировании конструктора имитационных моделей, а также методов, применяемых для построения моделей, использовалась литература по системному анализу, экономико-математическим методам и смежным областям. При проектировании экономической модели предприятия использовалась литература экономической направленности, в которой рассматриваются процессы, схожие с моделируемыми. Для реализации конструктора и имитационной модели использовалась литература по прикладному программированию.
Научная новизна.
В диссертации поставлена и решена новая актуальная задача разработки метода и инструментального средства структуризации имитационных моделей на основе декомпозиционного подхода. Получены следующие результаты, обладающие научной новизной:
1. Определены критерии выбора системы имитационного моделирования для использования на учебно-тренировочной фирме;
2. Предложен метод оценки эффективности использования имитационной модели на учебно-тренировочной фирме;
3. Получены соотношения для подсчета эффективности использования технологии, предлагающей автоматизированные средства построения иерархических имитационных моделей;
4. Получен метод использования иерархической организации для описания имитационных моделей;
5. Сформулированы принципы построения имитационной модели для учебно-тренировочной фирмы, а также организации отдельных ее модулей;
6. Определены механизмы взаимодействия учащихся учебно-тренировочной фирмы с имитационной моделью и методы их реализации.
Практическая значимость заключается в использовании созданного в процессе диссертационного исследования инструментария, позволяющего автоматизировать имитацию экономических процессов, как для развития учебно-тренировочных фирм, так и для эволюции системы имитационного моделирования, использующейся в МЭСИ.
Современные учебно-тренировочные фирмы, очевидно, должны оснащаться автоматизированными средствами, улучшающими деловую атмосферу и позволяющими глубже понять природу изучаемых экономических процессов. Разработанные средства - конструктор имитационных моделей и имитационная модель торговой организации, а также рассмотренные подходы к организации структурированных экономических имитационных моделей позволяют дополнить учебную фирму готовой имитационной моделью и открывают пространство для дальнейших разработок.
Система имитационного моделирования, не имея конструктора моделей, сложна в изучении, легкости проектирования моделей и понятности их представления. Использование системы имитационного моделирования без конструктора моделей вынуждает к пониманию основ языка программирования. Использование конструктора сводит к минимуму требования к знанию языка программирования, ограничивая их математическими операциями и операциями отношения. Для обучения студентов МЭСИ имитационному моделированию используется пакет Pilgrim, дополнение которого конструктором имитационных моделей позволит упростить процедуру описания моделей, акцентировав большее внимание на проектировании структур рассматриваемых процессов.
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в пяти публикациях (в т.ч. три работы в соавторстве), авторские 1.3 п.л.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Имеется 5 приложений.
Задачи и цель исследования рассматриваются в первой главе. В части 1.1 определено назначение и актуальность учебно-тренировочных фирм, выделены особенности деловой игры. Особенности использования имитационной модели для имитации экономических процессов на УТФ рассматриваются в части 1.2. Здесь же приводятся определения имитационной модели и системы имитационного моделирования.
Для использования имитационной модели необходимо выбрать систему имитационного моделирования. В части 1.3 проводится сравнительный анализ современных систем имитационного моделирования и выбирается система Pilgrim как оптимальный выбор с точки зрения выбранных критериев. Далее в части 1.3 анализируется построение моделей Pilgrim и делается вывод о необходимости дополнения Pilgrim конструктором моделей, позволяющим строить иерархически организованные графы модели с помощью графических средств персонального компьютера.
В части 1.4 формулируются задачи исследования.
Очевидно, применение имитационных моделей и конструктора моделей на учебной фирме должно предоставлять какие-либо преимущества. Критерии оценки эффективности использования модели рассмотрены в частях 2.1 и 2.2. При том, что качественно применение модели должно принести несомненный выигрыш по причине большей наглядности протекания экономических процессов, необходимо также оценить количественный выигрыш в виде затраченных часов на обучение студентов и разработку модели. Показано, что использование модели оправдано, поскольку позволяет сократить время обучения студентов и время работы преподавателей за счет ускорения генерации новых задач и автоматического подсчета результатов. Также показано, что применение автоматизированного средства разработки моделей конструктора, позволит снизить время, затрачиваемое на разработку моделей для УТФ.
Для построения графического конструктора в части 2.3 рассмотрены средства, решающие аналогичные задачи и позволяющие использовать принципы структурного системного анализа. Для применения методов структурного системного анализа к разработке моделей Pilgrim, выделены особенности построения моделей данной системы и выделены подходы к организации иерархически организованных графов моделей. Также, рассмотрены механизмы интеграции Pilgrim и конструктора моделей. Для разработки конструктора выделен ряд требований к его функциональности и интерфейсу.
Для построения модели, решающей поставленную задачу, и адекватной области моделирования, необходимо определить последовательность шагов и результатов как при сборе сведений об объекте, так и при реализации модели. Поэтому в части 2.4 рассмотрена последовательность действий, предпринимаемая исследователем для имитации объекта моделирования. Особенное внимание уделено построению экономически - ориентированных моделей с использованием конструктора.
В главе 3 приведены результаты практической реализации рассмотренных методов решения задач. Разработан графический конструктор Pilgrim, позволяющий строить иерархически организованные модели и далее генерировать на их основе программный файл Pilgrim. В части 3.1 рассмотрена структура конструктора, организация управления функциональными модулями, а также алгоритм генерации программного файла.
Использование конструктора моделей для построения модели рассмотрено в части 3.2. Также здесь сформулирован объект моделирования, выделены основные его процессы и их параметры, задачи и цели моделирования. Рассмотрены принципы организации пользовательского интерфейса и его реализация.
Принципы организации деловой игры с использованием имитационной модели приведены в части 3.3. Здесь четко обрисованы обязанности ролей игры, а также задана последовательность шагов, выполняемых при использовании имитационной модели.
В заключении перечислены основные результаты исследования, а также выделены перспективные задачи, которые не удалось решить в рамках поставленной научной задачи, и которые могут служить предметом дальнейших исследований.
Экономико-математический инструментарий, позволяющий дополнить учебно-тренировочную фирму имитацией экономических процессов
Очевидно, разрабатываемая модель должна выполнятся на персональном компьютере как обычное приложение. При этом необходимо, чтобы результатом выполнения модели были не рассчитанные показатели, а поэтапно выполняющийся процесс имитации деятельности фирмы, в определяемом пользователем непосредственно, либо под управлением некоторого набора событий, масштабе времени. Под набором событий здесь понимаются диалоговые запросы модели, ждущие ответа пользователя.
Для разработки корректной модели, отвечающей приведенным выше требованиям, необходимо выбрать инструментарий, позволяющий спроектировать и использовать экономическую модель предприятия. Обращаясь к смежным областям деятельности, где существует потребность в моделировании и прогнозировании, следует обратить внимание на системы имитационного моделирования. Системы имитационного моделирования представляют собой эффективные средства проектирования и анализа моделей различных процессов с использованием вычислительной техники. Популярность таких систем растет по мере роста производительности вычислительной техники, а также мощности самих пакетов имитационного моделирования и удобства их использования. Определимся с терминологией [31]:
Модель есть аналог определенного фрагмента природной или социальной реальности - объекта моделирования, или оригинала модели. Моделирование - это изучение на моделях явлений, по своей сложности, величине или другим причинам плохо поддающихся исследованию в реальности. Имитационная модель - программное обеспечение, позволяющее имитировать деятельность объекта моделирования. Имитационное моделирование - это информационная технология, работающая с имитационной моделью и позволяющая оценивать ее параметры, а, следовательно, эффективность, в измененном масштабе времени. Определим цель исследования как разработку экономико-математического инструментария, обеспечивающего учебно-тренировочную фирму технологией компьютерной имитации экономических процессов и включающего в себя: - имитационную модель - программный продукт, позволяющий имитировать деятельность предприятия с использованием вычислительной техники и имеющий средства наглядного представления выходных данных; - средства разработки и модификации имитационной модели -специализированное программное обеспечение.
Проектируемая имитационная модель должна отличаться: простотой в использовании; корректностью моделирования экономических производственных процессов; гибкостью, т.е. способностью к изменениям внутренних связей на основании задаваемых пользователем сведений.
Средства разработки имитационной модели должны поддерживать инструменты и методы создания экономических процессов, то есть, такие операции, как денежные перевод с одного счета на другой, или разделения ресурсов, должны моделироваться максимально просто средствами самой системы имитационного моделирования.
Системы имитационного моделирования находят применение для анализа, прогнозирования и изучения разнообразных процессов в различных областях экономики, промышленности, научных исследованиях как практического, так и чисто теоретического направления. Применение таких систем наиболее эффективно и оправдано для перспективного прогнозирования и в ситуациях, когда проведение практического эксперимента невозможно или затруднительно. К примеру, может появиться необходимость оценить новую модель производства. Если построить модель, как можно более точно учитывающую особенности производства и оценить ее экономическую эффективность, то в будущем возможно построить реальное эффективное производство. Также имитационные модели применяются для реинжиниринга бизнес - процессов. Под реинжинирингом понимается начальное моделирование реально существующих бизнес-процессов, дальнейшая оптимизация модели, получение результатов ее выполнения и последующее оптимизация конкретных бизнес-процессов.
Конечно, моделировать деятельность любых процессов можно и не используя специализированные системы имитационного моделирования, а просто запрограммировав модель на любом из стандартных языков программирования. Однако, иногда имитируемые объекты могут быть очень сложны и иметь такое большое число параметров, что создание имитационной модели на стандартном языке программирования высокого уровня может потребовать слишком много времени, чтобы оправдать результаты. Более того, слишком длительное построение модели может привести к утрате ее актуальности. В отличие от стандартных языков программирования системы имитационного моделирования имеют собственные языковые и визуальные средства, специально направленные на то, чтобы максимально облегчить процесс создания имитационной модели и наиболее наглядно и информативно отобразить результаты. И хотя сами системы имитационного моделирования в силу своей специфичности могут стоить гораздо больше, чем инструментарий какого-либо популярного стандартного языка, все же затраты на приобретение необходимой системы окупят себя, сэкономив время разработчика.
Определим более детально, что же представляют собой системы имитационного моделирования. Физически любая система имитационного моделирования есть законченное комплексное программное обеспечение, предназначенное для построения имитационных моделей и возможности получения результатов. В то же время математический инструментарий у каждой системы собственный.
Интересно, что многие современные системы имитационного моделирования совмещают в себе как некоторый язык, на котором описываются модели, так и графическую оболочку, использующую мощные средства проектирования. При этом сложность оболочки может быть сопоставима, и даже превышать сложность языка. Язык задает набор узлов, правила их описания, функции, методики построения связанных моделей. Графическая оболочка может служить таким целям, как помощь в составлении модели и наглядное отображение результатов.
Задача разработки инструментария имитации экономических процессов для учебно-тренировочной фирмы
На момент начала исследования УТФ располагает всем необходимым для обучения студентов с использованием модели производства - помещением, вычислительными мощностями, преподавательским составом. Нет только самой имитационной модели. Для ее создания предлагается использовать систему имитационного моделирования Pilgrim. Однако при том, что Pilgrim имеет хорошие возможности имитации экономических процессов, система предоставляет ограниченные возможности создания моделей. В связи с этим необходимо дополнить Pilgrim средством, позволяющим создавать структурированные модели с помощью визуального конструктора. Такой конструктор позволит разработать базовую имитационную модель, а также в дальнейшем модифицировать ее с минимальными временными затратами.
Что касается самой модели, то ее структура должна быть понятна и логична, а имитация правильно отображать основные экономические процессы жизнедеятельности фирмы. В то же время имитационная модель должна принимать изменения в рыночной политике, определяемые учащимися и адекватно на них реагировать.
Необходимо тщательно проработать модель фирмы, отдельно рассмотрев различные ее внутренние процессы, а также смоделировав некоторую внешнюю среду, в которой эта фирма существует. Внутренние процессы модели фирмы - это процессы, моделирующие работу бухгалтерии, склада, торгового зала. К внешней среде могут относиться поставщики, клиенты. Состав как внутренних, так и внешних процессов, в моделировании которых есть необходимость, определяется спецификой фирмы и требованиями заказчика модели.
Отдельно следует рассмотреть создание пользовательского интерфейса модели - средства, позволяющего задавать условия функционирования фирмы посредством специальных диалоговых средств, а также эффективно отображающего выходные данные модели.
Структура модели и интерфейса пользователя в большой мере зависит от условий проведения учебной игры, поэтому при разработке модели им необходимо уделить отдельное внимание.
Таким образом, основной задачей исследования является разработка средства и методики построения экономических имитационных моделей для их использования на УТФ. Полученные средства и методы необходимо примененить для создания структурированной имитационной модели, моделирующей экономические процессы жизнедеятельности фирмы и адекватно реагирующей на изменения, касающиеся рыночной политики фирмы, вносимые пользователем.
Теперь можно выделить частные задачи, решение которых производится на различных стадиях выполнения работы: 1. Создание метода автоматизированного проектирования структурированных имитационных моделей; 2. Разработка экономико-математического средства - конструктора моделей, использующего методы структурной организации моделей, для его использования при построении моделей в учебно-тренировочной фирме; 3. Формулирование правил использования имитационной модели в учебно-тренировочной фирме; 4. Определение объекта моделирования и сбор сведений о его структуре, составляющих процессах и их параметрах; 5. Разработка имитационной модели, моделирующей основные экономические процессы объекта моделирования и адекватно реагирующей на изменения, касающиеся рыночной политики фирмы, вносимые учащимися. В первой главе определен предмет исследования - модель, имитирующая деятельность коммерческой организации, а также объект исследования - новые образовательные технологии, применяемые в учебно-тренировочной фирме. Выделена цель исследования: разработка экономико-математического инструментария, обеспечивающего учебно-тренировочную фирму технологией компьютерной имитации экономических процессов. В основе учебного процесса лежит использование модели фирмы. Используя модель, учащиеся могут проводить деловую игру, имитирующую деятельность реальной фирмы, при этом принимая решения, на основании которых можно судить об эффективности работы моделируемой фирмы. Определены требования к модели и порядок работы с ней в рамках учебно-тренировочной фирмы. Создание модели возможно с использованием системы имитационного моделирования - специализированного комплекса программного обеспечения, призванного решать задачи по проектированию моделей и получению от них результатов. Проведен обзор конкурентных продуктов в области систем имитационного моделирования и выбран пакет Pilgrim, позволяющий эффективно моделировать экономические процессы, наглядно для пользователя отображать результаты, и имеющий невысокую стоимость вследствие поставки исполняемого модуля отдельно от системы. Определены слабые места Pilgrim - неудобство создания сложных моделей. Предложен вариант совершенствования пакета - разработка визуального конструктора моделей, использующего технологии структурного анализа и содержащего современные средства работы с графикой и диалогами пользователя. Сформулирована научная задача исследования - разработка средства и методики построения экономических имитационных моделей для их использования на учебно-тренировочной фирме. Для достижения сформулированной цели диссертационного исследования поставлены следующие частные задачи: 1. Создание метода автоматизированного проектирования структурированных имитационных моделей; 2. Разработка экономико-математического средства - конструктора моделей, использующего методы структурной организации моделей, для его использования при построении моделей в учебно-тренировочной фирме; 3. Формулирование правил использования имитационной модели в учебно-тренировочной фирме; 4. Определение объекта моделирования и сбор сведений о его структуре, составляющих процессах и их параметрах; 5. Разработка имитационной модели, моделирующей основные экономические процессы объекта моделирования и адекватно реагирующей на изменения, касающиеся рыночной политики фирмы, вносимые учащимися.
Экономико-математический инструментарий оценки времени разработки имитационной модели
Готовые имитационные модели эффективно использовать на УТФ, однако необходимо также рассмотреть временные затраты на их разработку. В случае затрат на разработку, больших чем ожидаемый выигрыш от применения, использование моделей можно считать неэффективным. В обратном случае использование модели эффективно, и эффективность можно оценить.
В данной части приведены временные параметры, основанные на наблюдениях, полученных в результате практической эксплуатации моделей Pilgrim. При изучении Pilgrim в МЭСИ на кафедре ОТС и СА студентами в рамках лабораторных работ и курсовых проектов строится множество моделей, для части из которых известно время, на них затраченное. Основные полученные результаты представлены в таблице 2.2. Эти данные подтверждают корректность полученных в данной части соотношений.
Имитационная модель может быть реализована с различной точностью имитации и функциональными возможностями. Точность имитации характеризуется подробностью описания производственных процессов фирмы. Функциональные возможности характеризуются способностями модели контролирования пользовательских параметров. Поскольку для повышения точности имитации и улучшения функциональных возможностей модели требуется ее модификация, можно утверждать, что точность имитации и функциональные возможности определяют сложность модели, а также время, затрачиваемое на ее разработку. Выделим основные параметры, по которым далее сможем определить время разработки модели, а также введем для каждого шкалу измерения.
- Точность имитации. Очевидно, точность имитации можно определить числом элементарных процессов модели, то есть числом узлов графа модели. Введем численную шкалу оценки точности имитации, равную числу узлов графа модели.
- Сложность выходных данных определяет пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс, отображающий сведения о текущем состоянии УТФ, может изменяться при увеличении точности имитации. Будем оценивать сложность выходных данных количеством контролируемых моделью параметров, требующих обработки для представления пользователю, то есть являющихся выходной информацией модели. - Возможности координации работы сотрудников УТФ. Параметр определяется числом задач, могущих быть сформулированными моделью для учащихся.
Определим функцию зависимости общего времени разработки модели от перечисленных параметров: А - время разработки имитационной модели для УТФ S - время, затрачиваемое на создание базового проекта и определение будущей структуры системы R - точность имитации С - сложность выходных данных D - возможности координации действий пользователя fl, fl, f3 - функции, приводящие параметры сложности к общей шкале оценки - минутам. Следует отметить, что функции//, fl, /3 могут меняться в зависимости от способа разработки модели, и программных средств, при этом используемых.
Обратим внимание на функцию fl, определяющую время разработки модели с количеством узлов равным R. Разработку модели упрощенно можно рассмотреть как последовательность действий по добавлению узлов [29]. Тогда функцию fl можно определить, зная время, затрачиваемое разработчиком на добавление г-го узла. Задача добавления узла возникает вследствие необходимости модификации какого-либо процесса модели. Любую модель можно условно разбить на набор простых процессов, представляющих собой совокупность узлов, состоящих в определенных зависимостях и имитирующих часть модели, которую удобно рассматривать как единое целое. Например, в модели, описывающей торговую точку, выделяются отдельно процесс покупки товара покупателем и процесс наполнения складов. При необходимости модифицировать часть модели, отвечающей за поведение покупателей, разработчик рассмотрит именно этот процесс, и не будет уделять внимания процессу наполнения складов.
Оценим значения А при составлении модели с использованием стандартных средств Pilgrim и с использованием конструктора моделей.
Сначала рассмотрим случай, когда модель разрабатывается с использованием стандартных средств Pilgrim версии 5.0. В таком случае модель строится в виде обычной программы в оболочке Visual C++. При написании модели пользователь сталкивается с проблемой роста сложности текста программы при увеличении числа узлов модели, что объясняется линейной структурой программы. При добавлении новых узлов, пользователю необходимо по тексту программы воссоздать логику построения модели, чтобы выделить нужный для модификации простой процесс. Итак, оценим время, затрачиваемое разработчиком, на добавление г-го узла.
Предположим, разработчику необходимо добавить узел с порядковым номером г при имеющихся г-1 узлах модели. Рассмотрим последовательность действий, которые необходимо выполнить пользователю для корректного добавления узла в существующую модель, а также оценим среднее время, затрачиваемое на выполнение каждого действия. 1. Выполнение поверхностного просмотра программного текста с целью определения совокупности узлов, описывающих простой процесс, который модифицируется добавлением узла. Время поиска оценим как (г-1) 0.15 минут, т.е. на просмотр одного узла разработчик затрачивает в среднем 0,15 минуты. 2. Рассмотрение логики взаимодействия группы узлов, входящих в описание простого процесса. Время анализа структуры определим как U 1,0 минут, где U - число узлов, описывающих простой процесс. 3. Создание нового узла - включает в себя действия по добавлению оператора узла в текст модели, описанию всех его параметров, и установке связей с другими узлами модели. Оценим среднее время создания нового узла в 5 минут.
Построение имитационной модели для учебно-тренировочной фирмы с использованием конструктора моделей
Для построения имитационной модели для использования на УТФ необходимо детально определить объект моделирования. В крупном городе расположена моделируемая фирма, занимающаяся розничной торговлей продукции пяти различных поставщиков. У каждого поставщика имеется свой уникальный товар, спрос и цена на который никак не зависят от спроса и цен на продукцию других моделируемых поставщиков. Фирма арендует помещение под торговый зал и под склады. График работы фирмы - восьмичасовой рабочий день, 7 дней в неделю. Для упрощения модели будем считать, что в месяце 4 недели. В торговый зал заходят как случайные посетители, так и целенаправленно пришедшие именно в этот магазин. Если количество случайно зашедших посетителей - величина случайная, то количество неслучайных посетителей и регулярность посещения ими магазина зависит от его известности и популярности. При покупке товара покупатель обслуживается продавцом-кассиром и кладовщиком, выдающим товар со склада. При малом количестве продавцов и кладовщиков возможно образование очередей, что может отрицательно сказаться на объеме продаж и популярности фирмы. Количество товаров на складах ограничено площадями. Чем больше арендуемые площади, тем больше арендная плата. Для каждого товара задается периодичность заказов у поставщика, от одной до четырех недель. Раз в неделю в рабочем режиме (т.е. без закрытия магазина) производится учет товара на складах, в результате чего заказывается тот товар, количество которого мало и для которого пришел срок заказа. При заказе на расчетный счет поставщика поступает сумма, определяемая количеством товара, ценой закупки, и существующими скидками на оптовые партии. Поставщик отгружает товар при поступлении денег на свой расчетный счет. В случае отсутствия необходимой суммы на расчетном счету фирмы выполнение бухгалтерской проводки на счет поставщика невозможно, и заказ становится в очередь. Доставка товара производится поставщиком. Ежедневно в конце рабочей смены происходит снятие касс, и инкассаторская машина отвозит наличные деньги в банк, где они переводятся на расчетный счет фирмы.
Покупатель выбирает товар исходя из следующих требований: приемлемая цена товара, известность торговой марки, не слишком большие очереди в кассу и на получение. Если все требования выполнены, покупатель делает покупку.
Цель выполнения моделируемой фирмы - получение максимальной прибыли. Второстепенными задачами являются повышение популярности и известности фирмы.
Параметры, определяемые пользователями модели, и влияющие на эффективность работы: - ассортимент предлагаемой продукции; - продажные цены продукции; - объемы складов; - периодичность заказов; - численность персонала; Определим ряд параметров моделируемого объекта, предварительно выделив несколько составляющих процессов выполнения модели: - торговый процесс, логику поведения клиентов; - работу с поставщиками; - бухгалтерию фирмы;
Магазин расположен не на самом оживленном месте и торгует товарами не первой необходимости. Тем не менее, рассматриваемый товар доступен и необходим большинству потребителей. Так, в качестве предлагаемого товара можно взять одежду средней ценовой категории. Основываясь на приведенных выше предположениях, а также данных, полученных автором в результате собственных наблюдений за торговым процессом в аналогичных условиях, положим среднее время посещения магазина случайным посетителем, равным 10 минутам. Все временные интервалы будем считать в единицах, равных минутам. Таким образом, рабочий день рассматриваемой фирмы имеет длину 480 единиц модельного времени, рабочая неделя - 3360, а месяц - 13440 единиц. Для корректного моделирования потока случайных посетителей определим закон распределения интервалов времени между соседними посещениями магазина случайными покупателями. Очевидно, поток посетителей формируется как сумма очень большого количества потоков, каждый из которых представляет собой поведение отдельного жителя крупного города. При этом число жителей велико, а средний интервал захождения в магазин любого из них очень мал. Для решения подобных задач в теории массового обслуживания очень часто пользуются потоками с показательным законом распределения времени обслуживания. К такому потоку приводит предельный переход суммы потоков с произвольными параметрами при увеличении их числа и уменьшении интенсивности. Таким образом, поток случайных посетителей будем считать распределенным по экспоненциальному закону с параметром 10.
Очевидно, поток неслучайных посетителей также распределен по экспоненциальному закону. Чтобы найти его параметр, рассмотрим появление неслучайных посетителей подробнее. Неслучайные посетители - зашедшие в магазин фирмы целенаправленно, привлеченные ее известностью или предшествующими удачными покупками (постоянные клиенты). С неслучайными посетителями связана одна из важнейших характеристик фирмы - известность, или узнаваемость. За известность взята вероятность опознания торговой марки фирмы случайно выбранным прохожим. (Т.е., например, известность 10% означает, что каждый десятый опрошенный сможет опознать торговую марку фирмы) Интенсивность потока неслучайных клиентов возрастает при увеличении известности фирмы. Однако, не всегда известность торговой марки значит популярность фирмы. Необходимо рассмотреть популярность как отдельный критерий, определяющий отношение клиентов к фирме. Чем большее количество клиентов уйдет из магазина удовлетворенными покупками и качеством обслуживания, тем большей будет популярность фирмы. Напротив, неудовлетворенность спросом или стояние в очередях может сыграть на падение популярности фирмы при остающейся на прежнем уровне известности. Таким образом, параметр распределения экспоненциального потока неслучайных клиентов будем оценивать исходя из соотношения
