AnyLogic-те жүйелік-динамикалық модель құру

1.

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі
Әл - Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
Факультеті «____________ЭжБЖМ___________________»
Кафедрасы «__________Бизнес технология________________»
СЕМИНАР
Тақырыбы:AnyLogic-те жүйелік-динамикалық модель құру

2.

Алматы, 2021ж
ЖОСПАР:
1. Кіріспе.
2. Негізгі бөлім.
2.1. Нарықтағы ЖД модельдерінің қолданысы.
2.2. AnyLogic жүйесіндегі жүйенің динамикалық модель.
2.3. AnyLogic-те жүйелік-динамикалық модель құру әдістері.
2.3.1. Жүйелік-динамикалық әдістер:
2.3.2. Модельдеу әдістерін біріктіру.
2.4. AnyLogic процесін модельдеу кітапханасы.
2.5. Неліктен AnyLogic-те модельдеу қажет?
2.6. Мысал.
3. Қорытынды.
4. Пайдаланылған әдебиеттер.

3.

1. Кіріспе.
Жүйелік динамикалық модель. Жүйелік динамика күрделі жүйелерді
ұсақ бөлшектерді ескермей-ақ абстракцияның жоғары деңгейінде
модельдеуге мүмкіндік береді:
• жекелеген өнімдерді;
• оқиғалардың
• адамдардың жеке қасиеттері.
Мұндай модельдер жүйеге шолу жасайды және стратегиялық
жоспарлауға өте қолайлы. Мысалы, ұялы байланыс операторы өзінің
маркетингтік науқанын әзірлеген кезде, оны имитациялай алады және
клиенттермен қарым-қатынас жасаудың жаңа тәсілдерінің тиімділігін әр
клиенттің мінез-құлқын жеке модельдемей-ақ талдай алады
Жүйелік динамикалық модельдердегі себеп-салдар диаграммалары
жүйенің ғаламдық тәртібін сипаттауға мүмкіндік береді
Кері байланыс
тұжырымдамасы.
циклы
-
жүйенің
динамикасының
негізгі
Жарнаманың сапасы мен брендті қабылдау сияқты өзара тәуелділіктер
модельде кері байланыс циклі деп аталатын цикл түрінде ұсынылады.
Мысалы, сіз маркетингке қаншалықты көп ақша салсаңыз, соғұрлым көп
ақша табасыз және маркетингке көбірек ақша жұмсай аласыз. Кері байланыс
циклы - жүйенің динамикасындағы негізгі түсінік.
Кері байланыс циклдарын сипаттауға болады және жүйені
динамикадағы шынайы әлемді сақтау құрылғылары (материалдар, білім,
адамдар, ақша), сақтау құрылғылары мен динамикалық айнымалылар
арасындағы ағындар - уақыт бойынша өзгеретін деректер элементтері
арқылы имитациялауға болады. Жүйелік динамика бір ғана оқиғаларды
ескермейді және әлемдік трендтерге назар аудара отырып, жүйеге шолу
жасайды.

4.

2. Негізгі бөлім.
2.1.
Нарықтағы ЖД модельдерінің қолданысы.
Кешенді қатынастар барлық жерде бизнес пен зерттеулердің барлық
салаларында болады. Жүйелік динамика оларды түсінуге, жүйеге өзгерістер
енгізу нәтижелерін бақылауға, түрлі нұсқаларды тексеруге және олардың
тиімділігін бағалауға көмектеседі.
Мысалы, бизнесте қызметкерлердің мотивациясы өнімділікке әсер
етеді, ал жарнама сапасы брендтің қабылдауына әсер етеді. Әрқашан себеп
пен нәтиже бар, көбіне уақыттың артта қалуы болады: сіздің
инновацияларыңыздың нәтижелері бірден пайда болмайды, олардың
тиімділігін жүйені ұзақ бақылаудан кейін ғана бағалауға болады.
Компьютерлік модельдер бұл мәселені шешуге қабілетті..
2.2.
AnyLogic жүйесіндегі жүйенің динамикалық модель.
AnyLogic ағымдық диаграммалар мен аккумуляторларды, массивтің
айнымалыларын (индекстерін) және көптеген жүйелік динамиканы
модельдеушілердің бәріне белгілі бәрін қолдана отырып, жүйенің
динамикасы тұрғысынан дамуды және модельдеуді қолдайды.
Жүйе динамикасын бірнеше ұқсас құралдар қолдайды.
Неліктен AnyLogic таңдау керек?

5.

AnyLogic жүйенің динамикасына объектіге бағытталған тәсілдің барлық
артықшылықтарын
ұсынады.
Кешенді
модельдер
интерфейс
айнымалыларымен байланысқан объектілерді қолдана отырып жасалған көп
деңгейлі болуы мүмкін. Жүйелік-динамикалық диаграммалар нысандардың
ішінде жасырылады.
Мұндай объектілерден, жүйелік-динамикалық шаблондардан сіз өзіңіздің
кітапханаларыңызды құра аласыз және объектілерді басқа модельдерде
қолдана аласыз.
AnyLogic пайдаланушылары сонымен қатар бірқатар артықшылықтарға
ие: модельдерді экспорттау, оларды бұлтта іске қосу, анимация және басқа
бағдарламалық құралдармен интеграциялау мүмкіндігі.
2.3. AnyLogic-те жүйелік-динамикалық модель құру әдістері.
2.3.1. Жүйелік-динамикалық әдістер:
• Қажет емес бөлшектерсіз дерексіз модельдер жасау.
• Жаһандық қатынастарды қолданыңыз және жүйеде параметрлер мен
айнымалылардың мәндерін орнату.
Нақты әлемде тәуелділіктер ешқашан сызықтық болмайды, сондықтан
оларды модельдеу үшін кестелерге қарағанда күшті құралдар қажет.
Математикалық тұрғыдан жүйелік динамикалық модель дегеніміз - модель
жұмыс істеп тұрған кезде санмен шешілетін дифференциалдық теңдеулер
жүйесі.

6.

2.3.2. Модельдеу әдістерін біріктіру.
AnyLogic - бұл жүйенің динамикасын агенттік және дискреттік оқиғалар
модельдеуімен үйлестіруге мүмкіндік беретін жалғыз құрал. Мұны агентке
негізделген модельдеу көмегімен жасауға болады. Бірін екіншісімен біріктіру
қажетті нәтиже береді: тұтынушылық нарық жеткізілім тізбегін басқарады.
Қала халқын виртуалды агент ретінде ұсыну арқылы және жүйенің
динамикасын қолдана отырып, экономикалық және инфрақұрылымдық
фонды модельдеуге болады.
AnyLogic-те жүйенің динамикасы, агент негізінде немесе дискретті
оқиғаларды
модельдеу
әдістері
арасындағы
интерфейстер
мен
байланыстарды құру өте оңай.
2.4.
AnyLogic процесін модельдеу кітапханасы.
Модельдерді тезірек және оңай құру үшін AnyLogic процестерді және
олардың ресурстарға тәуелділігін сипаттайтын икемді және теңшелетін
объектілердің негізгі жиынтығы - процедураларды модельдеу кітапханасын
ұсынады. Бұл объектілер ағынды модельдеу, трафик, теміржол
кітапханаларының
элементтерімен,
сондай-ақ
AnyLogic
басқа
кітапханаларымен және компоненттерімен оңай әрекеттеседі.

7.

AnyLogic процесін модельдеу кітапханасы AnyLogic анимация
құралдарымен біріктірілген және кез-келген күрделіліктегі процестерді
жандандыруға мүмкіндік береді.
2.5.
НеліктенAnyLogic-те модельдеу қажет?
• тәуекелсіз орта
Модельдеу сценарийлерді қауіпсіз қолдануға және талдауға мүмкіндік
береді. Мысалы, өндіріс процесіне нұқсан келтірмей зауыттағы жұмысшылар
санын өзгертудің әсерін қараңыз. Жүйеге нақты өзгерістер енгізбес бұрын
дұрыс шешім қабылдау!
• уақыт пен ақшаны үнемдеу
Имитациялық модельдермен жасалған виртуалды тәжірибелер нақты
жүйелермен салыстырғанда әлдеқайда арзан және аз уақытты алады.
Мысалы, сіз бәсекелестердің назарын аудармай және қажетсіз шығындардан
аулақ бола отырып, маркетингтік науқанның тиімділігін тексере аласыз.
• көрнекілік
Моделдеуді 2D және 3D форматында ұсыну кез-келген идеялар мен
тұжырымдамаларды интуитивті етеді, оларды тексеру және әріптестерімен
талқылау оңай. Сарапшылар мен инженерлер модельді іс жүзінде көре
отырып, өздері дұрыс қорытынды жасай алады және оларды басшылыққа
нақты жеткізе алады.
• динамиканы түсіну
Кестелік
аналитикадан
немесе
сызықтық
оңтайландырудан
айырмашылығы, модельдеу нақты жүйенің мінез-құлқын уақыттың ішінде
қажетті деталь деңгейімен байқауға мүмкіндік береді. Мысалы, қойманың
жүктеме деңгейін берілген күнге тексеруге болады.
• нақтылықтың жоғарылауы
Модельдеу моделі аналитикалыққа қарағанда анағұрлым егжей-тегжейлі
көрінеді. Бұл модельдеу моделін дәлірек етеді және оған негізделген
болжамдарды нақтырақ етеді. Мысалы, тау-кен компаниялары ресурстарды

8.

пайдалануды оңтайландырса және жабдыққа қойылатын талаптарды болжаса
шығындарды едәуір азайта алады.
• сенімсіздікті басқару
Уақыт пен операциялар нәтижесіндегі белгісіздік тәуекел дәрежесін
бағалауға және ең сенімді шешімдерді табуға мүмкіндік беретін
имитациялық модель көмегімен оңай көрінеді. Мысалы, модельге жеткізу
уақыты сияқты кездейсоқ шамаларды қосу арқылы логистикалық желінің
нақты көрінісін алуға болады.
2.6.
Мысал.
Кейс-стади: Клиенттерге тиімді қызмет көрсету үшін модельдеу
Төменде келтірілген мысал үлкен есептер класын шешуде қолдануға
болады. Мысалы, адами-техникалық ресурстарды басқару проблемалары.
Модельдеу кез-келген коммерциялық компанияға материалдардың, персонал
мен жабдықтың құнын төмендетуге көмектеседі.
Клиенттерге қажетті деңгейдегі қызмет көрсету үшін жұмысшылардың
оңтайлы санын табу
Бірінші кезеңде банктегі қызмет көрсету деңгейінің негізгі критерийі кезектің орташа мөлшері белгіленеді. Әрі қарай, модель параметрлерін
орнату үшін тиісті жүйелік параметрлер таңдалады: тұтынушылар саны,
олардың келу қарқындылығы, бір клиентті қабылдау уақыты және мезгілмезгіл пайда болатын орташа мәндерден табиғи ауытқулар, мысалы, жұмыс
уақыты және тұтынушының күрделі сұраныстары.
Содан кейін банк филиалының құрылымына және оның бизнеспроцестеріне сәйкес келетін блок-схема құрылады. Модель талданатын
мәселеге әсер ететін факторларды ғана ескереді. Мысалы, корпоративті
қызмет көрсету бөлімінің немесе несие бөлімінің болуы жеке тұлғаларға
қызмет көрсетуге әсер етпейді, өйткені бұл бөлімдер физикалық және
функционалдық жағынан бөлек.

9.

Соңында, модельге енгізілген деректерді жүктегеннен кейін модельдеу
басталады және банк филиалының жұмысын динамикада көруге болады, бұл
нәтижелерді өңдеуге және талдауға мүмкіндік береді. Егер клиент кезегінің
орташа мөлшері көрсетілген шектен асып кетсе, қолда бар қызметкерлер
саны көбейіп, тәжірибе қайталанады. Бұл процесті оңтайлы шешім
табылғанша автоматты түрде орындауға болады.
Блок-схема
Үлгілік кірістерді өзгерту арқылы көптеген сценарийлерді жылдам
зерттеуге болады. Оларды динамикада тексеруге, зерттеуге және бір-бірімен
салыстыруға болады. Осы нәтижелердің арқасында талдаушылар,
инженерлер мен менеджерлер қорытынды жасай алады және сенімділікпен
шешім қабылдай алады.

10.

3. Қорытынды.
Имитация нақты мәселелерді қауіпсіз және ақылды түрде шешеді. Бұл
талдау үшін ыңғайлы құрал: визуалды, түсінуге және тексеруге оңай. Бизнес
пен ғылымның әртүрлі салаларында модельдеу оңтайлы шешімдер табуға
көмектеседі және күрделі жүйелер туралы нақты түсінік береді.
Атомдардың орнына биттер: модельдеу - кез-келген жүйенің сенімді
цифрлық бейнесі бойынша эксперимент. Ғимараттың макетін құру сияқты
физикалық модельден айырмашылығы, модельдеу алгоритмдер мен
теңдеулерді
қолданатын
компьютерлік
технологияға
негізделген.
Имитациялық модель уақыт бойынша талданып, анимацияны 2D немесе 3D
форматында көруге болады.
Компьютерлік имитациялар бизнесте эксперименттерді нақты жүйеде
өткізу мүмкін болмаған немесе мүмкін емес болған кезде қолданылады,
көбінесе олардың құны немесе ұзақтығы.
Модельді іс жүзінде талдау мүмкіндігі модельдеуді Excel, сызықтық
бағдарламалау сияқты басқа әдістерден ерекшелендіреді. Пайдаланушы
процестерді зерттейді және модельдеу моделіне жұмыс барысында өзгерістер
енгізеді, бұл жүйенің жұмысын жақсы талдауға және мәселені тез шешуге
мүмкіндік береді.
4. Пайдаланылған әдебиеттер.
• Stewart Robinson – «Simulation – The practice of model development and
use» ,электрондыүзінділер.
• Matloff, Norm - "Introduction to Discrete-Event Simulation and the SimPy
Language", электрондыүзінділер.
• https://en.wikipedia.org/
• https://www.anylogic.ru/
• AdityaKurve - "An agent-based framework for performance modeling of an
optimistic parallel discrete event simulator", электрондыүзінділер.
• Douglas W. Jones - «Empirical Comparison of Priority Queue and Event Set
Implementations, Communications of the ACM», электрондыүзінділер.