Учебник
Рассылка
Курс лекций
Статьи
Программы
Ссылки

Информационные технологии

Инф. системы
Технология .Net
Модель города
Книги и статьи
ЭРА

Интересное

Психология
Философия
Фантастика
Помощь студенту
Гостевая книга
Ссылки

Форум

2.3 Программная реализация имитационной модели

Большинство современных систем моделирования имеют удобный, легко интерпретируемый графический интерфейс, системные потоковые диаграммы или блок-схемы реализуются на идеографическом уровне, т.е. рисуются, параметры моделей определяются через подменю. Сохраняются элементы программирования (на языках общего назначения или объектно-ориентированных) для отдельных элементов модели или создания специализированных блоков подготовленным пользователем, так называемое авторское моделирование (например, в системе Extend существует встроенный язык Modl для создания специализированных блоков). Системы моделирования имеют развитые средства мультипликации (animation), подчас мультипликация весьма сложная, в реальном времени, как, например, в TAYLOR.

Имитационные системы становятся все более проблемно-ориентированными. Известны системы моделирования производственных систем различного назначения (TOMAC, SIRE и др.), медицинского обслуживания (MEDMODEL), в области телекоммуникаций (COMNET) и др. Для этого в проблемно-ориентированные системы моделирования включаются абстрактные элементы, языковые конструкции и наборы понятий, взятые непосредственно из предметной области исследований. Определенные преимущества имеют системы моделирования, декларирующие свою проблемную ориентацию, например, пакет Rethink, ориентирующийся на реинжиниринг. Все это, конечно, влияет на доступность и привлекательность имитационного моделирования.

В современных системах моделирования появляется некоторый инструментарий для создания стратифицированных моделей. Стратификация систем, являясь общим принципом системного моделирования, реализуется в технологии имитационного моделирования либо путем детализации, итерационной процедуры эволюции имитационной модели, - либо путем создания комплекса взаимосвязанных моделей, с развитыми информационными связями между моделями. Стратифицированные модели представляют собой машинно-ориентированные  понятия, предполагающие конструирование баз данных и знаний, над которыми определены вычислительные процессы решения задач системного анализа и принятия решения. Разработчики систем моделирования используют различные подходы для реализации стратифицированных моделей. Ряд программных продуктов, такие как AUTOMOD, ProModel, TAYLOR, WITNESS и др. поддерживают интеграцию моделей на основе создания вложенных структур. В системах Arena, Extend  реализован подход к стратификации, основанный на построении иерархических многоуровневых структур. Наиболее перспективным является структурно-функциональный подход, реализованный, например, в системах моделирования Ithink, Rethink, базирующийся на методологии структурного анализа и проектирования. При такой технологии есть возможность для реализации нескольких уровней представления моделей, - высокоуровневое представление в виде блок-схем, с использованием CASE-средств, а на нижнем уровне модели могут отображаться, например, потоковыми схемами и диаграммами.

В настоящее время имеется несколько систем моделирования, поддерживающих построение моделей системной динамики. Их технические характеристики представлены ниже в таб.3 (по материалам сайта www.bizcom.ru):

Таблица 3.

Наиболее легким в освоении и эффективным для отображения потоковых диаграмм, причинно-следственных связей и для моделирования динамических систем является пакет Vensim.

Vensim содержит набор удобных инструментов для построения модели. Vensim имеет много встроенных функций, включая логические операторы, генераторы случайных чисел, непрерывные и дискретные задержки, научные функции.

В Vensim предусмотрена возможность хранения огромных наборов данных и возможность замены входных переменных перед каждым началом моделирования. Можно создавать внешние данные в текстовых редакторах или импортировать (экспортировать) значения крупноформатной таблицы и базы данных. Главные достоинства этого продукта следующие: построение причинно-следственных диаграмм; построение потоковых диаграмм; построение зависимостей в виде дерева; создание документации к модели; выявление циклов взаимосвязи; наличие редактора выражений; наличие встроенных функций; проверка единиц измерений; трассировка условий; проверка диаграммы; возможность проведения эксперимента; построение графиков, позволяющих определить чувствительность к изменяемым параметрам; генерация табличных отчетов; возможность сравнения результатов экспериментов.

  Для построения модели системной динамики города в данной работе была использована система моделирования Vensim PLE.

  Ниже на рис.5 представлены системные потоковые диаграммы (СПД), выполненные средствами системы моделирования Vensim.

Основные переменные модели

Уровни модели

1. Бюджет
2. Население
3. Жилой фонд муниципальный новый
4. Жилой фонд муниципальный нормальный
5. Жилой фонд муниципальный изношенный
6. Жилой фонд немуниципальный новый
7. Жилой фонд немуниципальный нормальный
8. Жилой фонд немуниципальный изношенный
9. Активные строительные предприятия
10. Активные обслуживающие предприятия
11. Свободная для застройки земля

Темпы, влияющие на уровни, представлены в таб. 4

Таблица 4.

Полный список всех переменных, используемых в модели

ПО БЮДЖЕТУ

Бюджетные средства

По доходам бюджета:

Доходы от квартплаты
Квартплата на 1 м²
Доходы от продажи муницип. жилого фонда
Средняя стоимость 1 единицы нового жилого фонда
Средняя стоимость 1 единицы нормального жилого фонда
Средняя стоимость 1 единицы изношенного жилого фонда
Налоговые доходы от предприятий
Ставка налога на прибыль
Доля отчислений в местный бюджет с налога на прибыль
Средняя прибыль 1 предпр.
Ставка НДС
Доля отчислений в местный бюджет с НДС
Средний оборот 1 предпр.
Ставка налога на содержание жилого фонда
Средняя база начисления налога на содержание жилого фонда на 1 предпр.
Подоходный налог с населения
Ставка подоходного налога
Доля отчислений в местный бюджет с под. налога
Средний доход 1 чел.
Прочие доходы в местный бюджет
Нормальный темп прочих доходов

  По расходам бюджета:

Расходы на жилой фонд
% отчислений на ЖКХ от всего бюджета
% отчислений на содержание жилого фонда от средств на ЖКХ
% отчислений на капремонт жилого фонда от средств на ЖКХ
% отчислений на стр-во жилого фонда от средств на ЖКХ
Расходы на содержание жилого фонда
Расходы на кап. ремонт жилого фонда
Расходы на строительство жилого фонда
Социальные расходы на население
Соц. расходы на 1 человека
Прочие расходы местного бюджета
Нормальный темп прочих расходов

ПО НАСЕЛЕНИЮ

Численность населения
Численность прибывающих жителей
Нормальный темп прибытия
Численность выбывающих жителей
Нормальный темп выбытия
Уровень рождаемости
Уровень смертности
Обеспеченность населения жильем (м²/чел)
Притягательность города для населения
Нормальное число вакансий
Нормальная обеспеченность населения жильем
Нормальная квартплата на 1 м²
Нормальные соц. расходы на 1 чел.

ПО ПРЕДПРИЯТИЯМ

Число активных строительных предприятий
Ср. число вакансий на 1 строит. предприятии
Ср. городской заказ на стр-во на 1 строительное предприятие
Активизация строит. предприятий
Деактивизация строит. предприятий
Число активных обслуживающих предприятий
Ср. число вакансий на 1 обслуж. предприятии
Ср. городской заказ на содержание ЖФ на 1 обслуживающее предприятие
Ср. городской заказ на капремонт ЖФ на 1 обслуживающее предприятие
Нормальное соотношение строительных и обслуж. предприятий
Нормальное соотношение населения и обслуж. предприятий
Активизация обслуж. предприятий
Деактивизация обслуж. предприятий
Общее число вакансий на предприятиях
Инвестиционная активность

ПО ЖИЛОМУ ФОНДУ

Площадь нового муниципального жилого фонда (м²)
Площадь нормального муниципального жилого фонда
Площадь изношенного муниципального жилого фонда
Площадь нового немуниципального жилого фонда
Площадь нормального немуниципального жилого фонда
Площадь изношенного немуниципального жилого фонда
Средняя стоимость стр-ва 1 м² жилого фонда
Средняя стоимость содержания 1 м² жил. фонда
Средняя стоимость капремонта 1 м² жил. фонда
Средний % продажи жил. фонда в год
Средний % приватизации жил. фонда в год
Средний % износа жил. фонда в год
Нормальный % сноса изношенного жилого фонда в год

ПО ЗЕМЕЛЬНОМУ РЕСУРСУ

Площадь свободной земли, пригодной для строительства жилья (в метрах жил. площади)
Нормальный темп присоединения земель к городу (в метрах жил. площади)
Освобождение земель при сносе жилого фонда и прочих строений
Застройка земель жилым фондом и прочими строениями

Испытания и исследование имитационной модели

Для повышения уровня доверия к результатам моделирования были проведены процедуры верификации, проверки адекватности, оценки устойчивости и чувствительности. Верификация включала комплексные формальные и неформальные процедуры, подтверждающие верность логической структуры модели.

Проверка адекватности модели проводилась по данным одного из малых городов России с численностью населения 15 тыс. чел. Проведение процедуры поверки адекватности основывалось на сравнении исторических данных и результатов моделирования. Для этого были установлены начальные значения уровней: Бюджет, Население, Жилой фонд и т.д., Данные по жилому фонду и его износу берутся из Бюро технической инвентаризации (БТИ) и городских служб жилищно-коммунального хозяйства. Сведения по предприятиям, их прибыли и обороту – из Налоговой инспекции и Регистрационной палаты. Сведения по бюджету берутся из Городского комитета по бюджету и финансам. Сведения по населению берутся из паспортного стола и управлений социальной защиты населения. На имитационной модели были проиграны 10 лет развития города. После этого полученные выходные данные на модели сравнивались с данными по реальной системе и проверялась статистическая гипотеза о близости двух совокупностей. Проведенные испытания и соответствующие статистические процедуры подтверждают адекватность разработанной модели.

  Чувствительность модели показывает, как сильно изменяется отклик при изменении фактора. Функцией отклика является показатель «Обеспеченность населения жильем», наблюдаемый через 20 лет модельного времени. Ниже в таб. 5 представлены результаты анализа чувствительности и значениями коэффициента эластичности по основным регуляторам, находящимся в компетенции местных органов власти:

Таблица 5.

 Как видно, модель наиболее чувствительна к изменению факторов «Доля местного бюджета на содержание жилого фонда» и «Доля местного бюджета на строительство жилого фонда». Эти факторы являются доминирующими, и для достижения поставленной цели в работе в первую очередь следует варьировать именно эти факторы.

<< Предыдущая глава | Содержание | Следующая глава >>