Тема: построение системно-динамической модели в anylogic

Цель: - изучить интерфейс и возможности пакета AnyLogic для построения моделей системной динамики.

Вид работы: фронтальный

Время выполнения: 2 часа

Теоретические сведения

Динамические системы – это сложные объекты, поведение которых описывается системами алгебраических и дифференциальных уравнений, а также событиями, меняющими либо среду, либо модель, либо даже саму структуру системы. К этому классу относятся системы управления, системы обработки сигналов, а также физические объекты, объекты химической технологии и т. п.

Системная динамика – парадигма моделирования, где для исследуемой системы строятся графические диаграммы причинных связей и глобальных влияний одних параметров на другие во времени, а затем созданная на основе этих диаграмм модель имитируется на компьютере. Такой вид моделирования помогает понять суть происходящего выявления причинно- следственных связей между объектами и явлениями. Системная динамика применяется для решения производственных, организационных и социально- экономических задач.

Системная динамика как метод имитационного моделирования включает в себя:

- структуризацию объекта;

- построение системной диаграммы объекта, где указываются связи между элементами;

- определение переменных для каждого элемента и темпов их роста;

- принятие гипотез о зависимости каждого темпа роста от переменных и формальное описание этих гипотез;

- процесс оценки введенных параметров с помощью имеющейся статистики.

Модель жизненного цикла продукта

Модель представляет собой динамику процесса превращения потенциальных покупателей нового продукта (Potential_Adopters) во владельцев продукта (Adopters). Изначально продукт никому не известен, и для того, чтобы люди начали его приобретать, он рекламируется. В итоге люди покупают продукт либо под воздействием рекламы, либо узнав о нем от знакомых, по «сарафанному радио». Эффективность рекламы пропорциональна числу людей, на которых она действует, т.е. числу потенциальных покупателей. В свою очередь, эффективность «сарафанного радио» зависит от числа людей, уже купивших продукт. Иными словами, в данной модели должна быть отражена структура взаимных зависимостей характеристик и параметров системы.

Для описания модели в терминах системной динамики необходимо определить ключевые переменные модели и их влияние друг на друга, а затем создать потоковую диаграмму модели. При создании потоковой диаграммы нужно учесть, какие переменные должны быть представлены накопителями, какие потоками, а какие – вспомогательными переменными.

Накопители (также называемые уровнями или фондами) представляют собой такие объекты реального мира, в которых сосредотачиваются некоторые ресурсы; их значения изменяются непрерывно.

Потоки – это активные компоненты системы, они изменяют значения накопителей. В свою очередь, накопители системы определяют значения потоков.

Вспомогательные переменные помогают преобразовывать одни числовые значения в другие; они могут произвольно изменять свои значения или быть константами.

При создании потоковой диаграммы выявляются переменные, которые накапливают значения с течением времени. В данной модели численности потребителей и потенциальных потребителей продукта являются накопителями, а процесс приобретения продукта – потоком.

Системно-динамическое представление данной модели показано на рис. 1. Накопители обозначаются прямоугольниками, поток – вентилем, а вспомогательные переменные – кружками. Стрелки обозначают причинно-следственные зависимости в модели.

Рисунок 1 - Системно-динамическое представление

Ход работы

Задание 0. Анализ модели

Вначале мы должны проанализировать нашу модель, чтобы решить, как ее можно описать в терминах системной динамики. Мы должны определить ключевые переменные модели и то, как они влияют друг на друга, а затем создать потоковую диаграмму модели. При создании потоковой диаграммы мы должны учесть, какие переменные должны быть представлены накопителями, какие потоками, а какие – динамическими переменными.

Накопители (также называемые уровнями или фондами) представляют собой такие объекты реального мира, в которых сосредотачиваются некоторые ресурсы; их значения изменяются непрерывно. Потоки – это активные компоненты системы, они изменяют значения накопителей. В свою очередь, накопители системы определяют значения потоков. Динамические переменные помогают преобразовывать одни числовые значения в другие; они могут произвольно изменять свои значения или быть константами.

При создании потоковой диаграммы выявите переменные, которые накапливают значения с течением времени. В нашей модели численности потребителей и потенциальных потребителей продукта являются накопителями, а процесс приобретения продукта – потоком.

Системно-динамическое представление нашей модели показано на рисунке ниже. Накопители обозначаются прямоугольниками, поток—вентилем, а динамические переменные—кружками. Стрелки обозначают причинно-следственные зависимости в модели.

Задание 1. Создание новой модели

Вначале мы создадим новую модель.

  Создайте новую модель

1. Щелкните мышью по кнопке панели инструментов Создать . Появится диалоговое окно Новая модель.

2. Задайте имя новой модели. В поле Имя модели введите Bass Diffusion.

3. Выберите каталог, в котором будут сохранены файлы модели. Если Вы хотите сменить предложенный по умолчанию каталог на какой-то другой, Вы можете ввести путь к нему в поле Местоположение или выбрать этот каталог с помощью диалога навигации по файловой системе, открывающегося по нажатию на кнопку Выбрать.

4. Выберите годы в качестве Единиц модельного времени.

5. Щелкните мышью по кнопке Готово.

Вы создали новую модель. Если Вы еще не знакомы с пользовательским интерфейсом AnyLogic, то давайте уделим пару минут основным его компонентам: