Современные системы имитационного моделирования

Информация о наиболее популярных современных системах имитационного моделирования представлена на официальном сайте Национального общества имитационного моделирования[1]. Приведем сведения о некоторых из них.

1. Среда моделирования Aimsun предназначена для моделирования транспортных потоков.

Разработчик: компания TSS — Transport Simulation Systems, S. L, Испания.

Сайт: www.aimsun.com. Дистрибьютор в России — www.ripas.ru.

2. Система Actor Pilgrim — система имитационного моделирования временной, пространственной и финансовой динамики экономических процессов. Система позволяет работать с многослойными имитационными моделями[2]. Поддерживаемые виды (технологии) моделирования: дискретное и дискретно-непрерывное, механизм виртуального таймера дискретнособытийный, одновременная реализация временной, пространственной и финансовой динамики.

Разработчики: А. А. Емельянов, Н. 3. Емельянова (Москва).

3. AGNES (AGent NEtwork Simulator)[3] — система имитационного моделирования больших систем с дискретными событиями. Система AGNES является кроссплатформенпой (Java-upиложе11ие), возможен распределенный запуск (на локальной сети или вычислительном кластере). Область применения: локальные компьютерные сети, беспроводные сенсорные сети, вычисления на суперЭВМ. AGNES распространяется бесплатно по лицензии LGPL.

Разработчик системы: Д. И. Подкорытов, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН.

4. Система моделирования AnyLogic поддерживает три подхода к созданию имитационных моделей: процессно-ориентированный (дискретнособытийный), системно-динамический и агентный, а также любую их комбинацию. Графический интерфейс AnyLogic, инструменты и библиотеки позволяют быстро создавать модели для широкого спектра задач — от моделирования производства, логистики, бизнес-процессов до стратегических моделей развития компании и рынков. AnyLogic стал корпоративным стандартом на бизнес-моделирование во многих транснациональных компаниях, широко используется в образовании[4]. Многочисленные примеры имитационных моделей, построенных средствами AnyLogic, приведены на сайте www.runthemodel.com.

Разработчик: The AnyLogic Company. Сайт: www.anylogic.ru.

5. Arena — система дискретного моделирования. Сфера основных приложений системы — имитационное моделирование производственных технологических процессов и операций, складской учет, банковская деятельность, оптимизация обслуживания клиентов в сфере услуг, транспортные задачи[5]. Arena снабжена удобным объектно-ориентированным интерфейсом и обладает возможностями адаптации к различным предметным областям. Система не требует написания программного кода и исключительно проста в использовании, но для ее освоения требуются значительное время и достаточно глубокие знания теории вероятностей, математической статистики, теории систем массового обслуживания, сетей Петри.

Основа технологий Arena — язык моделирования SIMAN и система Cinema Animation. Для отображения результатов моделирования используется анимационная система Cinema animation. Интерфейс Arena включает в себя всевозможные средства для работы с данными.

Разработчик: Rockwell Automation Inc., Wexford, PA, США. Сайт: www. arenasimulation.com.

6. Система AutoMod предназначена для моделирования систем логистики и производства. Программное обеспечение разработано для детального анализа операций и потоков. Гибкая архитектура AutoMod позволяет использовать ее в широком диапазоне прикладных областей, от аэропортов до промышленности полупроводников.

Разработчик: Brooks Automation, США. Сайг: www.automod.se/eng/home. html.

7. AweSim — универсальная система имитационного моделирования для сети с дискретной или непрерывной интерпретацией. Возможные области применения: бизнес, промышленность, здравоохранение, военное дело. Продукт включает построение интерактивной модели, одновременную и последующую анимацию, статистическую информацию в текстовом и графическом видах, интерактивное представление и выбор сценариев. Сетевые модели строятся графически и могут быть иерархическими. Они могут быть расширены по заданным пользователем правилам, написанным на языке C/C++ или Visual Basic. Одновременно могут отображаться несколько анимированных изображений. Сценарии сравниваются статистически, после чего из них выбирают набор альтернатив с лучшими показателями.

Разработчик: Symix Systems Inc., США. Сайт: https://awesim.org.

8. Система Boson NetSim — коммерческий симулятор сетевых устройств компании Cisco. Данная система позволяет получить практические знания по работе с сетевыми устройствами. В поставку включается утилита для моделирования сети. Сертификация специалистов Cisco CCNP (Cisco Certified Network Professional) проходит именно в этой программе. Система по причине низкой стоимости при достаточном функционале используется в более чем 250 университетах мира.

Разработчик: Boson, США. Сайт: www.boson.com.

9. Среда моделирования Deneb / Quest — трехмерная среда для имитации и анализа поточных процессов. Это гибкая объектно-ориентированная среда имитации дискретных процессов, соединенная с визуализацией и системой импорта/экспорта моделей. Производственники, технологи и менеджеры могут разработать и проверить варианты потоков на имитационных моделях. В модели вводят план технологического оборудования, размещения ресурсов и рабочих бригад. Экспериментатор оценивает влияние своих решений на ход производства и себестоимость продукции.

Разработчик: BNP Deneb Pty Ltd., Австралия. Сайт: http://deneb.com.au.

10. Среда моделирования еМ-Plant (Tecnomatix Plant Simulation Tool) относится к классу так называемых индустриальных симуляторов. Представляет собой визуальную объектно-ориентированную среду для построения имитационных моделей широкого класса систем. Модели строятся из имеющейся библиотеки стандартных объектов. Поддерживаются иерархический принцип создания моделей и возможность расширения библиотеки объектов. Используется для моделирования дискретных производств (автомобильная отрасль, электроника, судостроение, станкостроение, сборочные линии и т.д.), логистики, сбыта, консалтинга, симуляции бизнес- процессов.

Разработчик: Siemens PLM Software, Германия. Сайт: www.plm. automation.siemens.com/ru_ru/products/tecnomatix/plant_design/plant_ simulation.shtml.

11. Система ExtendSim — инструмент имитационного моделирования. ExtendSim — мультисистемная окружающая среда. Позволяет моделировать непрерывные, дискретно-событийные, основанные на агентах, линейные, нелинейные и смешанного типа процессы.

Разработчик: Imagine That Inc., San Jose, Калифорния, США. Сайт: www. extendsim.com/index.html; http://imaginethatinc.com/pages/demo.html.

12. Среда моделирования Entei'prise Dynamics — программная платформа для бизнес-моделирования, позволяющая анализировать и оптимизировать текущее и будущее поведение системы или инфраструктуры, обнаруживать узкие места, оценивать возможности и распределение персонала, прогнозировать развитие событий.

Разработчик: INCONTROL Simulation Solutions, Голландия. Сайт: www. incontrolsim.com.

13. Flexsim — система имитационного моделирования, предназначенная для моделирования и визуализации бизнес-процессов. Flexsim позволяет определить пропускные мощности предприятия, баланс производственных линий, выявить узкие места, проверить новые методы планирования, оптимизировать производственные показатели, обосновать капиталовложения. Каждая модель в Flexsim может быть рассмотрена в трехмерной мультипликации виртуальной реальности. Помимо прочего, Flexsim предоставляет возможности для создания моделей и подмоделей непосредственно в C++, основываясь на симуляционных и графических библиотеках Flexsim.

Разработчик: FlexSim Software Products Inc. (FSP), Orem, Юта, США. Сайт: www.flexsim.com.

14. Система GPSS/H — это среда моделирования общего назначения, охватывает области как дискретного, так и непрерывного моделирования.

Разработчик: компания Wolverine Software Corp., США. Сайт: www. wolverinesoftware.com.

15. Система GPSS World — это среда моделирования общего назначения, охватывает области как дискретного, так и непрерывного моделирования. GPSS World включает PLUS — язык программирования нижнего уровня моделирования. Моделирование с использованием PLUS выражений может быть включено почти везде в GP55-программы, в любом блоке или процедуре вызова. Язык PLUS позволяет программно управлять размещением результатов. Система GPSS World разрешает многозадачность, позволяя нескольким имитационным процессам выполняться одновременно.

Разработчик: компания Minuteman Software Со?р., США. Сайт: www. m i n u temansoftware.com.

16. Расширенный редактор GPSS World — это универсальная система имитационного моделирования, охватывающая весь цикл имитационных исследований, от постановки задачи до документирования результатов. Основные особенности системы: высокий уровень интерактивности при проведении исследования, упрощение разработки моделей и проведения исследований, большой объем текстовой документации и оперативных подсказок. Введены понятия имитационного проекта и имитационного приложения (независимого от редактора исполняемого кода модели). Проекты и приложения имеют интегрированные базы данных моделей и результатов исследования. Имитационное приложение может быть отделено от среды разработки и представлено в виде исполняемого модуля. Возможно использование клиентской части и системы GPSS World как на одном компьютере, так и удаленное в ЛВС. Возможна организация облачного моделирования в сети Интернет. Имеется бесплатная студенческая версия системы (работает только при наличии студенческой лицензии GPSS World, отключена опция создания автономных исполняемых еге-модулей, нет удаленного и облачного использования GPSS World). Для академического и коммерческого использования имеется несколько видов лицензий. Более подробная информация о продукте и порядке лицензирования дана на сайте разработчика.

Разработчик: компания ООО «Элина-компьютер», Казань, Россия. Сайт: www.elina-computer.ru.

17. Система ISSOP — программное обеспечение для имитации и оптимизации в производстве и логистике. Имеет специальный интерфейс для оптимизации моделей, созданных в еМ-Plant, Enterprise Dynamics, ARENA, Automod, D0SIMIS3 и MATLAB.

Разработчик: DUALIS® GmbH IT Solution, Дрезден, Германия. Сайт: www.dualis-it.de.

18. Программное обеспечение iThink и Stella предназначено для моделирования непрерывно-дискретных процессов. По сравнению с iThink в Stella имеются возможности по построению моделей большой размерности и их свертки. Операционные среды — Windows и Macintosh.

Разработчик: Isee systems Inc., Lebanon, NH, США. Сайт: www.iseesystems. com.

19. Система MTSS (Manufacturing and transportation simulation system) — система имитационного моделирования для задач проектирования, разработки, оптимизации технических систем и технологических процессов, информационных и управляющих систем в различных прикладных областях. Программные продукты, построенные на основе системы MTSS, позволяют визуально строить имитационные модели технологических систем и проводить имитационные эксперименты с моделями. Для моделирования технологических систем используются предметные библиотеки элементарных моделей: нефтегазодобывающего предприятия, водоотлива угольной шахты, угольного забоя, системы конвейеров угольной шахты.

Разработчик: С. В. Рудометов, Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН.

20. MvStudium — среда моделирования сложных динамических систем. Позволяет быстро создавать визуальные интерактивные модели многокомпонентных непрерывных, дискретных и гибридных (непрерывно-дискретных) систем и проводить с ними вычислительные эксперименты. Создание модели, визуализация результатов и управление вычислительным экспериментом не требуют написания программного кода. Модели задаются на математическом уровне абстракции. Для описания непрерывного поведения используются дифференциально-алгебраические уравнения. Для описания дискретного и гибридного поведения используются визуальные карты поведения, являющиеся расширением карт состояний UML. MvStudium автоматически создает компьютерную модель, соответствующую заданной математической, и обеспечивает проведение активного вычислительного эксперимента. Поддерживает объектно-ориентированное моделирование и возможность создания пользователем своих собственных компонентов с использованием входного языка. Поддерживается 2D и 3/)-анимация. Пакет MvStudium работает на /^/-совместимых компьютерах в среде Windows.

Авторский коллектив разработчиков — Ю. Б. Колесов (Москва), Д. Б. Инихов, Ю. Б. Сениченков (Санкт-Петербург), Россия. Сайт: www. mvstudium.com.

21. Object GPSS — инструментальное средство для написания моделей в стиле GPSS непосредственно на языке Delphi (Object Pascal). Каждая модель на Object GPSS представляет собой Include-файл (Model.pas), содержащий описание всех объектов модели и набор из шести процедур: Initial, CloseAllObj, ResetAll, ModelTxt, Report, Modeling. Практически все части модели, кроме начинки процедуры ModelTxt, создаются программой- конвертером. Для создания исполняемой модели следует скомпилировать модель вместе с остальными стандартными частями проекта. Полученный ехе-фаил является моделью конкретной системы, и с ней можно проводить эксперименты. В системе легко расширять набор команд и блоков для моделирования. Модели на Object GPSS выглядят более естественно, чем у традиционных версий GPSS. Логика построения моделей более прозрачна и более соответствует логике обычных программ.

Разработчик: А. Г. Королев, Северодонецкий технологический институт, Северодонецк, Украина. Сайты: http://ohjectgpss.narod.ru; http: // objectgpss.ucoz.ru.

22. Система OMNeT++ (OMNeT++ INETFramework') — это свободно распространяемая среда имитационного моделирования дискретных событий и состояний с открытым исходным кодом. Основная область применения OMNeT++ — моделирование сетей передачи данных, ИТ-систем и бизнес-процессов. Изменение состояния моделируемой системы происходит в дискретные моменты времени по списку будущих событий (future event list), отсортированных по времени. Событием может быть начало передачи пакета, тайм-аут и т.п. События происходят на основе выполнения простых модулей (simple module). У такого модуля есть функции инициализации, обработки сообщения, действия и завершения работы. Обмен сообщениями между модулями осуществляется по каналам (channel), с которыми модули соединены своими шлюзами (gate), или непосредственно через шлюзы. Шлюз может быть входящим или исходящим, соответственно для приема и посылки сообщений.

Компоненты OMNeT++ написаны на C++. На базе среды моделирования OMNeT++ построен симулятор различных протоколов беспроводных сенсорных сетей Castalia. В нем также реализована модель, соответствующая стандарту IEEE 802.15.4. На базе рассматриваемой среды моделирования существуют библиотеки INETMANET и MiXiM, которые позволяют создавать модели беспроводных сенсорных сетей, но на текущий момент готовые модели отсутствуют.

Система разработана Андрашем Варга в Техническом университете Будапешта, в настоящее время — Simulcraft Inc., Сейшельские острова. Сайт: www.omnetpp.org.

23. OpenMVLShell — открытая среда для моделирования сложных динамических систем (аналогичная OpenModelica). Среда представляет собой набор модулей, связанных с решением математических задач, возникающих при моделировании многокомпонентных сложных динамических систем. Пользователь может заменить существующий компонент, не меняя остальных, и проверить правильность и эффективность предлагаемых собственных решений.

Авторский коллектив разработчиков — А. А. Исаков, Ю. Б. Сениченков, Санкт-Петербург, Россия. Сайт: https://dcn.ftk.spbstu.ru/index.php9icN275.

24. Система POSES++ предназначена для имитационного моделирования с помощью сетей Петри.

Разработчик: Gesellschaft fur Prozefiautomation & Consulting mbH, Германия. Сайт: www.gpc.de/e_poses.html.

25. Среда моделирования Powersim обладает различными типами инструментов моделирования, которые покрывают все потребности в выполнении моделирования, управления исследованиями или распределенными решениями[6].

Разработчик: компания Powersim Software AS, Норвегия. Сайт: www. powersim.com.

26. Среда моделирования ProModel (ProModel Solutions) — инструмент дискретно-событийного моделирования, также позволяет моделировать непрерывные процессы. ProModel используется для оценки, планирования и проектирования производств, складированная, логистики.

Разработчик: ProModel Corporation, США. Сайт: www.promodel.com.

27. PTV Vision Vissim — пакет программного обеспечения по планированию транспортных потоков и организации дорожного движения (визуализация дорожного и пешеходного движения, сопровождение проектов и анализ схем организации движения, моделирование транспортных потоков для АСУ дорожного движения, оптимизация светофорных циклов).

Поставщик: компания «А+С Консалт», Санкт-Петербург, Россия. Сайт: www.ptv-vision.ru.

28. Среда моделирования Rand Model Designer — высокопроизводительная среда объектно-ориентированного моделирования и проектирования на базе математического моделирования сложных природных и технических объектов. Продукт поддерживает технологии проектирования многокомпонентных иерархических событийно-управляемых систем — компонентное моделирование с ориентированными и неориентированными компонентами (связями). Может использоваться для проектирования систем, работающих в реальном времени.

Авторский коллектив разработчиков — Д. Б. Инихов, Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков, Москва — Санкт-Петербург, Россия. Сайт: www. randservice.com.

29. Среда моделирования Renque — программное обеспечение, которое позволяет пользователям выполнять дискретно-событийное моделирование в графической окружающей среде. У приложения есть все необходимые возможности для построения точных имитационных моделей для любой логической системы или процесса. Renque предлагает рациональный пользовательский интерфейс и универсальный симулятор для моделирования.

Разработчик: RND Technology Consultants, Renque software development, Голландия. Сайт: www.renque.com.

30. Среда моделирования SIMSCRIPT III — язык, подобный английскому, и инструмент имитационного моделирования. Среда предназначена для дискретно-событийного и гибридного (дискретное/непрерывное) моделирования. SIMSCRIPT III является открытой окружающей средой и дает возможность функциям, написанным на других языках (таких как С, C++ или Java), быть вызванными простыми командами. Быстрый и легкий способ интерфейсной связи со специализированными библиотеками, базами данных и пакетами, подобными HLA RTI (High Level Architecture Run-Time Infrastructure) .

Разработчик: CACI Advanced Simulation Lab, Сан-Диего, Канада. Сайт: www.simscript.com.

31. Пакет SIMUL8 — среда моделирования, предназначенная для анализа производственных процессов.

Разработчик: Corporate Headquarters, Бостон, США. Сайт: www.simul8. com.

32. Инструментальная среда SLX — язык моделирования общего назначения. Обеспечивает большую гибкость моделей и их расширяемость.

Большие скорости выполнения даже при загрузке сложной, комплексной модели. SLX предлагает многоуровневое приближение к реальной системе при создании имитационной модели. Разработчик моделей может выбирать различные уровни программирования деталей, что позволяет построить наиболее функциональный язык моделирования. Девиз разработчика: «SLX дает инструменты. Все, что требуется от вас — это ваше воображение». Ядро SLX обеспечивает строительные блоки, а расширяемый механизм позволяет осуществлять более простой переход к более высоким уровням моделирования.

Разработчик: компания Wolverine Software Coip., США. Сайт: www. wolverinesoftware.com.

33. Среда моделирования TRUE — программное обеспечение системной динамики, инструмент для имитационного моделирования, анализа и оптимизации динамических систем.

Разработчик: True-System-Dynamics, Страсбург, Франция. Сайт: www. true-world.com.

34. Среда моделирования Vensim используется для того, чтобы создавать и анализировать высококачественные динамические модели обратной связи. Обладает широкими возможностями для построения крупных и сложных моделей. Модели строятся графически или в текстовом редакторе. Особенности: наличие динамических функций, subscripting (множества), анализ чувствительности Монте-Карло, оптимизация, обработка данных, прикладные интерфейсы.

Разработчик: Ventana Systems, Inc., Harvard, Массачусетс, США. Сайт: www.vensim.com/index.html.

35. Система WebGPSS разработана Стокгольмской школой высшей экономики. Система предназначена для изучения языка GPSS и разработки простейших имитационных моделей при работе в сети Интернет. Сейчас WebGPSS — профессиональная система удаленного обучения GPSS. Языком имитационного моделирования в WebGPSS служит модернизированная версия Micro-GPSS. Основными отличиями являются графический интерфейс для работы в сети и некоторые педагогические упрощения. Суть обучения состоит в последовательном выполнении 26 онлайн-уроков по GPSS.

Руководитель проекта — профессор Ингольф Сталл. Сайт: www.webgpss. com.

  • 36. Witness — пакет моделирования производственных систем и бизнес- процессов. Применяется для:
    • • анализа входных данных и результатов экспериментальных данных;
    • • выявления правил и структуры данных;
    • • повышения точности моделей.

Witness имеет средства анализа данных, используемых в модели, с целью выявления тенденции и сопоставления данных, а также обеспечивает возможность определения фундаментальных связей, которые могут повысить уровень принимаемых управленческих решений. Пакет поддерживает блочное графическое моделирование, включает более 50 стандартных блоков. Основные блоки Witness: детали, станки, буфера, работы. Имеется программный компонент для разработки собственного кода в М/даж>-модели, что позволяет обеспечить связь с встроенными СОМ-библиотеками и автоматически создать функции в Witness для доступа к необходимым библиотекам.

Поддерживает связь с базами данных (Oracle, SQL Server, Access и т.п.), есть прямой доступ ко всем электронным таблицам, за исключением форматов сообщений — XML, HTML. Интегрирован с 3D/VR views или Post Processed VR. Поддерживает связь с Microsoft Visio, обеспечивает спектр прямых графических решений CAD. Witness позволяет генерировать отчеты (документацию) созданных процессов.

Разработчик: The Lanner Group Ltd., США. Сайт: www.witness-for- simulation.com.

37. Программный комплекс «МВТУ» (SimlnTech) предназначен для исследования динамики и проектирования разнообразных систем и устройств. По своим возможностям является альтернативой зарубежным программным продуктам Simulink, VisSim. Программный комплекс «МВТУ» применяется для проектирования систем автоматического управления, следящих приводов и роботов-манипуляторов, ядерных и тепловых энергетических установок, а также для решения нестационарных краевых задач (теплопроводность, гидродинамика и др.). Может функционировать в многокомпьютерных моделирующих комплексах, в том числе и в режиме удаленного доступа к технологическим и информационным ресурсам.

Авторский коллектив разработчиков — О. С. Козлов, Д. Е. Кондаков, Л. М. Скворцов, К. А. Тимофеев, В. В. Ходяковский, А. М. Щекатуров, Москва, Россия. Сайт: http://3v-services.com.

38. Программный комплекс RDO-Studio — основная часть интеллектуальной интегрированной среды имитационного моделирования. Предназначен для разработки и отладки имитационных моделей на языке РДО (ресурсы — действия — операции). Обеспечивает пользователя легким в обращении, но достаточно мощным средством разработки текстов моделей на языке РДО, которое обладает большинством функций по работе с текстами программ, характерных для сред программирования, а также средствами проведения и обработки результатов имитационных экспериментов.

Разработчики: авторы метода РДО — В. В. Емельянов, М. В. Овсянников, С. И. Ясиновский, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва. Сайт: www.rdo- studio.com.

Выводы

В современном имитационном моделировании существуют три парадигмы, различающиеся уровнем абстракции при создании модели: системная динамика, дискретно-событийное и агентное моделирование. При построении сложных моделей эти подходы могут комбинироваться. Для достижения практических результатов необходимо знать особенности

и ограничения каждого из существующих подходов к построению имитационной модели. Выбор той или иной парадигмы обусловлен нс столько предметной областью, сколько имеющимися в распоряжении исследователя данными и необходимой для полноты исследования степенью детализации описания системы.

Спектр инструментов для имитационного моделирования довольно широк. Выбирая между универсальными языками программирования и системами имитационного моделирования, следует учитывать, что для создания уникальных моделей, когда важна скорость выполнения программы, предпочтительными являются универсальные языки программирования, а для решения типовых задач целесообразно выбирать систему имитационного моделирования, предоставляющую необходимые конструкции и функциональные возможности.

  • [1] URL: http://simulation.su/static/ru-soft.html.
  • [2] Емельянов А. А., Емельянова Н. 3. Имитационное моделирование и компьютерный анализ экономических процессов : учеб, пособие. Смоленск : Универсум, 2013.
  • [3] Подкорытов Д. И. Агентно-ориентированная среда моделирования сетевых системAGNES // Ползуновский вестник. 2012. № 2/1. С. 94—99.
  • [4] Боев В. Д., КирикД. И., Сыпченко Р. П. Компьютерное моделирование: пособие для курсового и дипломного проектирования. СПб.: Военная академия связи, 2011.
  • [5] Щербаков С. М. Имитационное моделирование экономических процессов в системеArena : учеб, пособие. Ростов и/Д : Ростовский государственный экономический университет, 2012.
  • [6] Акопов А. С. Имитационное моделирование: учебник и практикум для академическогобакалавриата., 2015.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >