Имитационное моделирование, теория массового обслуживания, ТМО и СМО

Введение

Как любая фундаментальная наука, теоретическая информатика (в тесном взаимодействии с философией и кибернетикой) занимается созданием системы понятий, выявлением общих закономерностей, позволяющих описывать информацию и информационные процессы, протекающие в различных сферах (в природе, обществе, человеческом организме, технических системах).

Имитационное моделирование

Виды моделей схема картинка
Виды моделей. Имитационное моделирование выделено красным.

Имитационное моделирование — это частный случай математического моделирования. Существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, либо не разработаны методы решения полученной модели

Как характеризуется имитационное моделирование

Они характеризуются определенной структурой, выполняемыми функциями, принципами управления, перераспределением функций по подсистемам и т.д. Возникает задача исследования таких систем на предмет эффективности, надежности, быстродействия и т.д. Эта задача в свою очередь связана с оценкой вариантов структуры системы, эффективности различных алгоритмов управления, устойчивости системы к изменению параметров и т.д.

Очевидно, что, пытаясь детально описать весь процесс функционирования такой системы (а это в большинстве случаев невозможно вследствие присутствия субъективных факторов), мы рискуем завязнуть в расчетах и “за листьями не увидеть леса”.

Для исследования реальных систем с помощью компьютера необходимо иметь их математические модели. Имитационное моделирование систем — это наука, которая создает и использует специальные приемы воспроизведения процессов, протекающих в реальных объектах, в машинных моделях.

Существуют различные виды машинного моделирования, в том числе имитационное. Эти методы нашли широкое распространение при моделировании процессов, протекающих в системах.

Имитационное моделирование связано с моделированием динамических объектов, процессов и явлений. С помощью них изучается изменение ситуаций во времени. И необходимо это для грамотного принятия решений по управлению объектом.

Подход

Этот подход как бы создает и запускает в работу формальную систему, которая является моделью реальной системы, позволяет ей жить по ее правилам и смотрит, что при этом получается. Если удается на основании анализа поведения имитационной модели системы выявить основные закономерности ее поведения, то такой уровень анализа называется аналитическим, а имитационное моделирование — имитационно-аналитическим. Применяются в технике, в прогнозировании развития экономической ситуации, катастроф, социальных процессах, в лечении живых организмов, в проектировании персональных компьютеров нового поколения и, конечно же, проектировании АСУ и вычислительных систем.

Теория массового обслуживания

Весьма широкий класс моделей передачи и переработки информации изучает теория массового обслуживания. Нам хорошо известны эти системы как источники очередей.

Это предварительная продажа билетов, обслуживание в магазине, производственный процесс, вычислительный процесс, ремонт автомобилей, банковское обслуживание, прием у врача и т.д.

СМО характеризуется некоторым набором характеристик: средней длиной очереди, средним временем ожидания обслуживания, пропускной способностью (средним числом обслуженных заявок в единицу времени). В ТМО исследуются теоретические модели, связывающие между собой характеристики входного потока заявок с характеристиками СМО. В ряде случаев эти модели позволяют производить аналитический расчет для оценки функционирования СМО и выдачи рекомендаций по ее изменению, чтобы обеспечить нужные характеристики ее работы. В более сложных случаях, когда аналитический расчет невозможен, используется имитационное моделирование СМО.

Имитационное моделирование широко применяется в задачах исследования операций, когда мы должны принять в некотором смысле оптимальное решение. Но связи между факторами могут быть настолько сложны, что решение может быть принято поэтапно, после последовательного моделирования последствий, к которым приводит развитие системы.

Поэтому в системном анализе принят подход — построение модели системы c помощью имитационного моделирования, т.е. описание системы с помощью другой, упрощенной, системы, сохраняющей основные свойства оригинала.

Пожалуйста оцените качество материала

Помогая проекту BEST-EXAM, вы делаете образование более доступным для каждого человека, внесите и вы свой вклад -
поделитесь этой статьей в социальных сетях!

Читайте также:

стрелка вверх best-exam