Имитационное моделирование процессов планирования на промышленном предприятии

Имитационная игра включает в себя пять крупных составляющих: игроки, эксперты, организаторы игры, материал по изучаемой проблеме и экспериментальная ситуация, которую образуют игровая обстановка, сценарий и регламент игры (рис. 1.2). Важной составляющей управленческой имитационной игры является имитационная модель среды, в которой изучаемая система осуществляет свою деятельность.

Имитационная модель некоторого промышленного предприятия есть компьютерная программа, которая позволяет исследовать процесс функционирования предприятия путем проведения экспериментов на компьютере и, следовательно, может считаться виртуальной версией данного предприятия [4, 32].

Для любого промышленного предприятия нельзя построить универсальную имитационную модель, позволяющую описывать все его сферы деятельности по причине его большой размерности, сложности и неформализуемости части процессов. Каждое предприятие имеет свои особенности в планировании, организации производства, постановке задачи моделирования, поэтому и процесс построения имитационной модели для каждого предприятия уникален [86]. Наиболее целесообразным подходом для промышленного предприятия в этом случае представляется создание комплекса имитационных моделей с использованием системы имитационного моделирования [32].

Итак, имитационная модель создается индивидуально для каждого процесса, причем любые изменения какой-либо части модели могут привести к существенным изменениям всей модели. Имитационная модель какого-либо объекта должна или быть точной копией этого объекта, или отображать некоторые существенные свойства объекта в абстрактной форме.

Рис. 1.2. Состав управленческой имитационной игры [68]

В работе [47] замечено, что имитационная модель в управлении промышленным предприятием может восприниматься как своеобразный «тренажер», позволяющий руководителю любого подразделения прогнозировать деятельность предприятия при наличии различных контролируемых и неконтролируемых факторов внешней и внутренней среды.

В подавляющем большинстве имитационные модели создаются при проектировании новых или реконструкции существующих производственных систем [124]. Основные цели, которые обычно преследует специалист по имитационному моделированию при исследовании таких систем, – это анализ плана производства и движения материальных потоков, а также выявление и устранение «узких мест» в организации технологических и производственных процессов [157].

1.5. Парадигмы и пакеты имитационного моделирования

Термин «парадигма» происходит от греческого слова «par'adeigma», что означает «пример, образец». Парадигмы (подходы) в имитационном моделировании – системы взглядов, концепций и приемов, стилей моделирования, используемых в качестве «фундамента» при построении моделей [22].

В настоящее время существуют пять наиболее распространенных подходов к имитационному моделированию:

1. Дискретно-событийное моделирование.

2. Системная динамика (непрерывное моделирование).

3. Агентное моделирование.

4. Динамические системы.

5. Метод Монте-Карло.

Каждая из этих парадигм применяется и продвигается специалистами различных школ [63, 111]. Кроме того, они соответствуют разным уровням абстракции (уровень, по которому можно определить, что важно, а что нет в процессе моделирования) при создании модели, что обуславливает применение того или иного подхода.

Дискретно-событийное моделирование – подход, основанный на концепции заявок (пассивных объектов, транзактов, entities), ресурсов и потоковых диаграмм (flowcharts), определяющих потоки транзактов и использование ресурсов [42]. Транзакты, например, детали, требующие обработки на станках. Ресурсы – станки, на которых эти детали обрабатываются. Дискретно-событийное моделирование было открыто Д. Гордоном из IBM (разработчик General Purpose Simulation System, GPSS) в 1960-х гг. Дискретно-событийное моделирование работает на низком и среднем уровнях абстракции [24].

Системная динамика – парадигма моделирования, где для исследуемой системы строятся графические диаграммы причинных связей и влияний одних параметров на другие во времени, а затем созданная на основе этих диаграмм модель «проигрывается» на компьютере [36]. Системная динамика была открыта профессором Sloan School of Management Д. Форрестером во второй половине 1950-х гг. [132]. В 1960-х гг. концепция системной динамики была применена им при моделировании систем на крупных промышленных предприятиях. Это направление получило название индустриальной динамики, широкое применение которой актуально и в настоящее время [80]. Системная динамика, заменяя индивидуальные объекты их агрегатами, предполагает наивысший уровень абстракции [22].