AnyLogic

AnyLogic — программное обеспечение для имитационного моделирования сложных систем и процессов, разработанное российской компанией «Экс Джей Текнолоджис». Программа обладает графической средой пользователя и позволяет использовать язык Java для разработки моделей ^[1].

AnyLogic - инструмент имитационного моделирования, с которым работают более 15000 пользователей в 60 странах мира. Программный продукт предназначен для проектирования и оптимизации бизнес-процессов или любых сложных систем, таких как производственный цех, аэропорт, госпиталь и т.д. Инструмент поддерживает все методы бизнес моделирования – системную динамику, дискретно-событийное (процессное) и агентное моделирование. Основной упор в разработке продукта сделан на его гибкость и простоту использования для неопытных в создании моделей пользователей. Среди пользователей крупные международные компании, государственные структуры, международные альянсы: НАТО, НАСА, Boeing, HP, IBM, General Motors, HSBS, PWC, Accenture, Jonson&Jonson.

2014: AnyLogic 7

4 марта 2014 года компания AnyLogic объявила о выходе новой версии инструмента имитационного моделирования AnyLogic 7.

AnyLogic 7 – самое значительное обновление программы в течение 6 лет. По мнению разработчиков, этот релиз - большой шаг вперед в развитии продукта. Результат выразился в значительном упрощении и ускорении работы программы, расширении её функциональности.

Описание

В новой версии программы разработчики усовершенствовали поддержку многоподходного моделирования – основного конкурентного преимущества продукта. Процесс создания многоподходных моделей упрощен за счет объединения понятий из разных методов моделирования. Упрощено создание агентных моделей – теперь вместо написания Java-кода во многих случаях достаточно использования специально созданных помощников.

Одно из важнейших усовершенствований AnyLogic 7 - новая библиотека для дискретно-событийного моделирования, которая расширяет возможности имитации операций на производстве (поддержка pull-модели работы с потоком заявок вместе с push-моделью). Посредством использования новой библиотеки гораздо проще описывать бизнес-процессы, требующие сложного управления ресурсами (например, управление персоналом в больницах).

Пешеходная библиотека, предназначенная для моделирования пешеходных потоков в общественных местах и на объектах транспорта подверглась модернизации - появилась возможность создания моделей с большим количеством пешеходов без потери производительности. Сделать удобнее работу с транспортными сетями и пешеходными зонами в программе помогает новая палитра элементов разметки пространства. Все объекты взаимодействуют в едином 3D-пространстве.

Специально для удобства пользователей переработан программный интерфейс. Элементы управления расположены в соответствии с типичной логикой поведения человека и теперь, для выполнения часто повторяющихся действий нужно делать меньше манипуляций "мышью".

Сохранена совместимость: все модели, созданные в AnyLogic 6, поддерживаются в AnyLogic 7.

Пробная версия AnyLogic 7 доступна для загрузки на сайте разработчика.

2009-2010

AnyLogic 6.6

В версии AnyLogic 6.6 по-новому реализован один из основных подходов в моделировании – системная динамика. Среди других нововведений версии разработчики выделяют экспорт моделей на портал Runthemodel.com, новую библиотеку для имитации дорожного движения, интеграцию с программой ExpertFit для автоматического подбора распределений вероятностей исходных данных.

Перспективным новшеством разработчики считают запуск сервиса для публикации моделей Runthemodel.com. 15 000 пользователей AnyLogic могут использовать ресурс для демонстрации своих работ клиентам, партнерам и поклонникам имитационного моделирования. Размещенную на сайте модель можно сделать доступной всем или скрыть, предоставить ограниченный доступ. Для поиска наиболее удачных работ действует система оценок и тегов. "В будущем Runthemodel должен стать платформой для обмена опытом и поиска компетентных разработчиков моделей", считают в "Экс Джей Текнолоджис". Сейчас сервис работает в тестовом режиме.

Версия AnyLogic 6.6 предлагает полноценную поддержку "классического" способа создания моделей системной динамики. Пользователи AnyLogic получили возможность в прямом смысле рисовать диаграммы причинно-следственных связей между переменными исследуемой системы, а затем вводить формулы, детально описывающие поведение элементов системы. Программа автоматически проверяет соответствие формул заданной графической структуре. Такой способ моделирования привычен поклонникам системной динамики, которые составляют значительное сообщество в среде специалистов по имитационному моделированию. Между тем, разработчики сохранили возможность создания системно-динамических моделей традиционным для AnyLogic методом автоматического выстраивания зависимостей при определении свойств переменных.

Кроме того, в новую версию добавлена библиотека для моделирования автотранспортных потоков по дорогам и магистралям больших городов. Пользователи образовательной лицензии AnyLogic получили доступ к железнодорожной библиотеке для моделирования вокзалов и движения поездов. Дополнительно к уже существующим 2 языковым версиям (английская, русская) интерфейс программы переведен на китайский и немецкий языки. AnyLogic 6.6 интегрирован с программой по подбору распределений ExpertFit, разработанной Аверилл М. Лоу ( Averill M. Law), автором классического труда "Имитационное моделирование" ("Simulation Modeling and Analysis").

AnyLogic 6.5.1

Версия AnyLogic 6.5.1 предлагает пользователям создавать 3D анимацию моделей, содержит новый элемент «Расписание» для удобного моделирования повторяющихся событий, использует возможности многоядерных процессоров.

Ключевые нововведения версии касаются презентационных возможностей инструмента. В AnyLogic 6.5.1 реализована поддержка 3D анимации моделей «пешеходной», «железнодорожной» и базовой библиотеки `Enterprise Library`. 2D анимация моделей, разработанных в предыдущих версиях, может быть конвертирована в 3D за несколько кликов. Новая версия дает возможность создания отчетной документации по модели и включает новые компоненты, упрощающие экспорт данных из Excel на Windows, MacOS, Linux. По мнению специалистов компании, эти изменения должны помочь пользователям в демонстрации результатов работы модели руководству или конечному заказчику.

Следуя концепции упрощения моделирования, разработчики усовершенствовали модуль железнодорожной библиотеки AnyLogic. Теперь библиотека предлагает простой интерфейс для задания логики работы железнодорожных систем, а палитра 3D графики включает трехмерные изображения железнодорожных объектов.

Кроме того была добавлена новая функциональность «Расписание», позволяющая удобно моделировать интенсивность движения объектов, рабочие смены, часы открытия. Если расписание привязано к календарю, AnyLogic автоматически осуществляет переход на летнее/зимнее время, а также учитывает исключения, например, праздники.

В ряду нововведений компания-разработчик выделяет способность инструмента выполнять разные прогоны модели на разных ядрах процессора. Это решение позволяет проводить эксперименты с моделью в 3-4 раза быстрее. Также версия 6.5.1 дополнена набором обучающих моделей и примерами уже готовых моделей: «железнодорожный вокзал», «ресторанный бизнес», «Call-центр».

AnyLogic 6.4.1

14 августа 2009 была выпущена версия программы AnyLogic 6.4.1. AnyLogic 6 написан на языке программирования Java в популярной среде разработки Eclipse. Anylogic 6 является кросс-платформенным программным обеспечением, работает как под управлением операционной системы Windows, так и под Mac OS и Linux.

1990-1998

В начале 1990-х годов в компьютерной науке наблюдался большой интерес к построению математически трактуемого описания взаимодействия параллельных процессов. Что сказалось на подходах к анализу корректности параллельных и распределенных программ. Группа ученых из Санкт-Петербургского политехнического университета разработала программное обеспечение для анализа корректности системы; новый инструмент назвали COVERS (Параллельная Верификация и Моделирование)^[2]. Анализируемая система процессов задавалась графически, с помощью описания её структуры и поведения отдельных параллельных компонентов, которые могли взаимодействовать с окружением — с другими процессами и средой. Инструмент использовался в исследовательских проектах компании Hewlett-Packard.

В 1998 году успех этого исследования вдохновил лабораторию организовать коммерческую компанию с миссией создания нового программного обеспечения для имитационного моделирования. Акцент при разработке ставился на прикладные методы: моделирование стохастических систем, оптимизацию и визуализацию модели. Новое программное обеспечение, выпущенное в 2000 г., было основано на последних преимуществах информационных технологий: объектно-ориентированный подход, элементы стандарта UML, языка программирования Java, современного GUI и т. д.^[3]

Продукт получил название AnyLogic, потому что он поддерживал все три известных метода моделирования^[4]:

• системная динамика;
• дискретно-событийное моделирование|дискретно-событийное (процессное) моделирование;
• агентное моделирование.

А также любую комбинацию этих подходов в пределах одной модели. Первой версии был присвоен индекс 4 — Anylogic 4.0, так как нумерация продолжила историю версий предыдущей разработки — COVERS 3.0.

Огромный шаг вперед был сделан в 2003 году, когда был выпущен AnyLogic 5, ориентированный на бизнес-моделирование. С помощью AnyLogic стало возможным разрабатывать модели в следующих областях^[5]:

• производство;
• логистика^[6] и цепочки поставок^[7];
• рынок и конкуренция;
• бизнес-процессы и сфера обслуживания;
• здравоохранение и фармацевтика;
• управление активами и проектами;
• телекоммуникации и информационные системы;
• социальные и экологические системы;
• пешеходная динамика;
• оборона.

AnyLogic & Java

AnyLogic включает в себя графический язык моделирования, а также позволяет пользователю расширять созданные модели с помощью языка Java. Интеграция компилятора Java в AnyLogic предоставляет более широкие возможности при создании моделей, а также создание Java апплетов, которые могут быть открыты любым браузером. Эти апплеты позволяют легко размещать модели AnyLogic на веб-сайтах. В дополнение к Java апплетам, AnyLogic Professional поддерживает создание Java приложений, в этом случае пользователь может запустить модель без инсталляции AnyLogic.

Методы имитационного моделирования

Модели AnyLogic могут быть основаны на любой из основных парадигм имитационного моделирования: дискретно-событийное моделирование, системная динамика, и агентное моделирование.

Системная динамика и дискретно-событийное (процессное) моделирование, под которым мы понимаем любое развитие идей GPSS — это традиционные устоявшиеся подходы, агентное моделирование — относительно новый. Системная динамика оперирует в основном с непрерывными во времени процессами, тогда как дискретно-событийное и агентное моделирование — с дискретными.

Системная динамика и дискретно-событийное моделирование исторически преподаются совершенно разным группам студентов: менеджмент, инженеры по организации производства и инженеры-разработчики систем управления. В результате возникли три различных практически не пересекающихся сообщества, которые почти никак не общаются друг с другом.

Агентное моделирование до недавнего времени было строго академическим направлением. Однако, растущий спрос на глобальную оптимизацию со стороны бизнеса, заставил ведущих аналитиков обратить внимание именно на агентное моделирование и его объединение с традиционными подходами с целью получения более полной картины взаимодействия сложных процессов различной природы. Так родился спрос на программные платформы, позволяющие интегрировать различные подходы.

Теперь рассмотрим подходы имитационного моделирования на шкале уровня абстракции. Системная динамика, заменяя индивидуальные объекты их агрегатами, предполагает наивысший уровень абстракции. Дискретно-событийное моделирование работает в низком и среднем диапазоне. Что же касается агентного моделирования, то оно может применяться практически на любом уровне и в любых масштабах. Агенты могут представлять пешеходов, автомобили или роботов в физическом пространстве, клиента или продавца на среднем уровне, или же конкурирующие компании на высоком.

При разработке моделей в AnyLogic можно использовать концепции и средства из нескольких методов моделирования, например, в агентной модели использовать методы системной динамики для представления изменений состояния среды или в непрерывной модели динамической системы учесть дискретные события. Например, управление цепочками поставок при помощи имитационного моделирования требует описания участников цепи поставок агентами: производители, продавцы, потребители, сеть складов. При этом производство описывается в рамках дискретно-событийного (процессного) моделирования, где продукт или его части — это заявки, а автомобили, поезда, штабелёры — ресурсы. Сами поставки представляются дискретными событиями, но при этом спрос на товары может описываться непрерывной системно-динамической диаграммой. Возможность смешивать подходы позволяет описывать процессы реальной жизни, а не подгонять процесс под доступный математический аппарат.

Среда моделирования

Графическая среда моделирования AnyLogic включает в себя следующие элементы^[8]:

• Stock & Flow Diagrams (диаграмма потоков и накопителей) применяется при разработке моделей, используя метод системной динамики.
• Statecharts (карты состояний) в основном используется в агентных моделях для определения поведения агентов. Но также часто используется в дискретно-событийном моделировании, например для симуляции машинных сбоев.
• Action charts (блок-схемы) используется для построения алгоритмов. Применяется в дискретно-событийном моделировании (маршрутизация звонков) и агентном моделировании (для логики решений агента).
• Process flowcharts (процессные диаграммы) основная конструкция, используемая для определения процессов в дискретно-событийном моделировании.

Среда моделирования также включает в себя: низкоуровневые конструкции моделирования (переменные, уравнения, параметры, события и т.п), формы представления (линии, квадраты, овалы и т.п), элементы анализа (базы данных, гистограммы, графики), стандартные картинки и формы экспериментов.

Среда моделирования AnyLogic поддерживает проектирование, разработку, документирование модели, выполнение компьютерных экспериментов с моделью, включая различные виды анализа — от анализа чувствительности до оптимизации параметров модели относительно некоторого критерия.

Библиотеки AnyLogic

AnyLogic включает в себя набор следующих стандартных библиотек:

• Enterprise Library разработана для поддержки дискретно-событийного моделирования в таких областях как Производство, Цепи поставок, Логистика и Здравоохранение. Используя Enterprise Library, Вы можете смоделировать системы реального мира с точки зрения заявок (англ. entity) (сделок, клиентов, продуктов, транспортных средств, и т. д.), процессов (последовательности операций, очередей, задержек), и ресурсов. Процессы определены в форме блочной диаграммы.
• Pedestrian Library создана для моделирования пешеходных потоков в «физической» окружающей среде. Это позволяет Вам создавать модели с большим количеством пешеходного трафика (как станции метро, проверки безопасности, улицы и т. д.). Модели поддерживают учет статистики плотности движения в различных областях. Это гарантирует приемлемую работу пунктов обслуживания с ограничениями по загруженности, оценивает длину простаивания в определенных областях, и обнаруживает потенциальные проблемы с внутренней геометрией — такие как эффект добавления слишком большого числа препятствий — и другими явлениями. В моделях, созданных с помощью Pedestrian Library, пешеходы двигаются непрерывно, реагируя на различные виды препятствий (стены, различные виды областей) так же как и обычные пешеходы. Пешеходы моделируются как взаимодействующие агенты со сложным поведением. Для быстрого описания потоков пешеходов Pedestrian Library обеспечивает высокоуровневый интерфейс в виде блочной диаграммы.
• Rail Yard Library поддерживает моделирование, имитацию и визуализацию операций сортировочной станции любой сложности и масштаба. Модели сортировочной станции могут использовать комбинированные методы моделирования (дискретно-событийное и агентное моделирование), связанные с действиями при транспортировке: погрузками и разгрузками, распределением ресурсов, обслуживанием, различными бизнес-процессами.

Примечания

Литература

• Карпов, Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. — СПб: БХВ-Петербург, 2006. — 400 с. — ISBN 5-94157-148-8

Ссылки

• Официальный сайт разработчика
• Видео с демонстрацией работы AnyLogic