Имитационное моделирование экономических процессов в среде Arena

Е.Н. Гусева 

Имитационное  моделирование 
экономических процессов  
в среде Arena 

Учебно-методическое пособие 

Москва
Издательство «ФЛИНТА» 
2021

4-е издание, стереотипное

УДК 330.115 
ББК 65.39 
     Г96 

Г96        

Р е ц е н з е н т: 
канд. техн. наук, доцент П.В. Стащук 

    Гусева Е.Н. 
Имитационное моделирование экономических процессов          
в среде Arena [Электронный ресурс] : учеб.-метод. 
пособие / Е.Н. Гусева. – 4-е изд. стереотип. – М. : 
ФЛИНТА, 2021. – 132 с. 

    ISBN 978-5-9765-1195-8 

Пособие содержит материал практического характера по
дисциплине «Имитационное моделирование экономических
процессов», основные методы и приемы разработки
компьютерных моделей в среде Arena. Оно адресовано
студентам очного и заочного отделений высших учебных
заведений, обучающимся по направлениям подготовки: 
080801 – прикладная информатика в экономике, 080700 – 
бизнес-информатика. 

УДК 330.115 
ББК 65.39 

ISBN 978-5-9765-1195-8
© Гусева Е.Н., 2016
© Издательство «ФЛИНТА», 2016 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

§ 1. Система имитационного моделирования Arena .....................4 
§ 2. Порядок разработки моделей ...................................................8 
§ 3. Пользовательский интерфейс системы Arena.......................12 
§ 4. Построение модели процесса  обработки документов................28 
§ 5. Разработка  модели производственного цеха .......................51 
§ 6. Модель  поточного производства...........................................61 
§ 7. Элементы программирования интерфейса моделей в среде
Visual Basic......................................................................................86 
§ 8. Моделирование нагрузки специалистов научного отдела.102
§ 9. Анимация движущихся объектов в Arena...........................112 
§ 10. Моделирование систем массового обслуживания ...........124 
Список литературы.......................................................................129 

§ 1. Система имитационного моделирования Arena 

Система имитационного моделирования Arena разработана корпорацией Rockwell Automation Incorporation.  Arena является универсальной программой для решения широкого круга задач. К таким задачам относятся: моделирование бизнеспроцессов, сложных экономических систем. Кроме того, Arena 
представляет собой удобную образовательную среду для разработки учебных имитационных моделей. Освоить функции программы помогает бесплатная библиотека, содержащая более 
двухсот учебных моделей и подробная справочная система с 
комментариями и примерами реализации. Особенно важным фактором для использования программы в учебном процессе вуза 
является тот факт, что полнофункциональная версия этого продукта Arena 12.00.00 является бесплатной для образовательных 
учреждений. 
Arena может быть использована для:  

 
исследования и анализа бизнес-процессов промышленных 
предприятий, страховых компаний,  банковской сферы; 

 
прогнозирования  рентабельности внедрения новых технологий и капитальных вложений в оборудование;  

 
анализа сложных производственных процессов, включающих интенсивные операции по транспортировке материалов;  

 
определения оптимальных режимов производственных 
линий и программ обслуживания клиентов в системах 
массового обслуживания;  

 
совершенствования сложных экономических процессов и 
систем  на глобальном и локальном уровне;  

 
эффективного управления складскими запасами, снабжения и перевозок; 

 
создания моделей сложных динамических систем. 
Под имитационным моделированием в системе Arena понимают создание компьютерной модели реальной или предполагаемой 
системы: физической, технологической, финансовой и проведение 
на построенной модели экспериментов с целью описания наблюдаемых результатов и предсказания будущих параметров системы. 
Очевидно, что замена реального эксперимента имитационным моделированием позволяет сократить затраты, необходимые 
для проведения исследований. Кроме того, в некоторых ситуациях 
эксперименты на реальных системах могут быть либо невозможны, 
либо нецелесообразны. Программа позволяет: 
 избежать дорогостоящих ошибок, вызываемых реализацией ис
ключительно интуитивных решений; 

 разработать процессы, ориентированные на учет неопределен
ности и случайности как внешних условий, так и самой моделируемой системы; 

 обнаружить скрытые резервы и устранить факторы, негативно 

влияющие на внутренние процессы системы. 

Основа технологий Arena – язык моделирования SIMAN и 

система Cinema Animation. SIMAN, впервые реализованный в 
1982 г., чрезвычайно гибкий и выразительный язык моделирования. 
Он постоянно совершенствуется путем добавления в него новых 
возможностей. Для отображения хода моделирования используется 
анимационная система Cinema animation, известная с 1984 г. 

Интерфейс Arena включает в себя всевозможные средства 

для работы с данными, в том числе электронные таблицы, базы данных, интерфейсы ODBC, OLE DB, ADO, а также поддержку формата 
DXF. Общий вид системы Arena показан на рис. 1. 

Рис.1. Общий вид системы Arena 

Имитационное моделирование в Arena позволяет проверять 

гипотезы о причинах возникновения тех или иных наблюдаемых явлениях. При этом SIMAN позволяет представлять процессы в различных масштабах времени, выделять переменные, наиболее важные 
для успешного функционирования моделируемой системы, а также анализировать имеющиеся между ними связи. 

Модель, написанная на SIMAN, включает две составляю
щие: MODEL frame и EXPERIMENT frame. 

The Model Frame: описание логики работы системы по
средством специальных блоков (создания и удаления сущностей, обработки, задержки, маршрутизации). 

The Experiment Frame: описание компонентов процесса, по
средством специальных элементов (сущностей, ресурсов, очередей, 
атрибутов и т.д.). 

Взаимодействие указанных составляющих в ходе компиляции 

показано на рис.2. 

 
        NAME.E 

Процесс моделирования организован следующим образом. 

Сначала пользователь шаг за шагом строит в визуальном редакторе 
системы Arena модель. Затем система генерирует по ней соответствующий код на SIMAN. После этого автоматически запускается Cinema 
animation. 

Рис. 1. Процедура выполнения компиляции модели 

MODEL
EXPERIMENT

LINKER

TEXT 
NAME.MOD

NAME.M 

TEXT 
NAME.EXP

NAME.E 

NAME.P 

NAME.OUT 

SIMAN

По завершении моделирования программа генерирует разно
образные отчеты, структура данных которых может быть определена 
пользователем. 

§ 2. Порядок разработки моделей 

В связи с тем, что Arena относится к средствам визуального 

моделирования, этапы моделирования отличаются от традиционных 
стадий (рис. 3). 

Концептуальная (содержательная) модель, показанная на рис. 3 – 

это описательная модель, определяющая состав и структуру моделируемой системы, свойства элементов и причинно-следственные связи, присущие анализируемой системе и существенные для достижения 
целей моделирования. 

В концептуальной модели обычно в словесной форме приводят
ся сведения о природе и параметрах (характеристиках) элементарных 
явлений исследуемой системы, о виде и степени взаимодействия 
между ними, о месте и значении каждого элементарного явления в 
общем процессе функционирования системы. 

Следующим шагом на пути создания концептуальной модели 

служит выбор уровня детализации модели (стратификация). Модель 
системы представляется в виде совокупности частей (подсистем, элементов). В эту совокупность включаются все части, которые обеспечивают сохранение целостности системы, с одной стороны, а с другой – достижение поставленных целей моделирования. 

Рис. 3. Этапы моделирования в среде Arena 

Разработка концептуальной модели

Подготовка области  
исходных данных

Концептуальный 
этап 

Этап интерпретации 
Семантическая интерпретация

Синтаксическая  
интерпретация

Количественнокачественная интерпрета
Планирование вычислительных экспериментов

Моделирование 

Экспериментальный этап  

Интерпретация результатов моделирования

В дальнейшем производится окончательная детализация, ло
кализация (выделение системы из окружающей среды), структуризация 
(указание и общее описание связей между выделенными элементами 
системы), укрупненное описание динамики функционирования системы 
и ее возможных состояний. 

При создании концептуальной модели практически парал
лельно формируется область исходных данных (информационное пространство системы). На данном этапе выявляются количественные характеристики (параметры) функционирования системы и ее элементов, 
численные значения которых составят исходные данные для моделирования. 

Следующий этап технология разработки моделей в среде 

моделирования Arena основывается на механизме интерпретации исходных объектов (элементов системы, процессов, явлений и т.п.). 

В аспекте моделирования интерпретация – это экстраполяция 

исходных положений какого-либо объекта на содержательную основу 
среды Arena, исходные положения которой определены независимо от 
моделируемого объекта. Иными словами, интерпретация – это установление взаимно однозначного соответствия между некоторым 
физическим объектом и объектами Arena. 

Полный спектр этапов интерпретации, отражающий переход от 

исследуемого объекта к конкретной модели, включает три вида интерпретаций: семантическую (смысловую), синтаксическую (структурную) 
и количественно – качественную. 

Семантическая интерпретация предполагает задание смысла 

объектов Arena (сущностей, ресурсов, блоков и т.п.) в терминах 
предметной области объекта моделирования (элементов системы, механизмов, машин, персонала и т.п.). 

Синтаксическая интерпретация определяет отображение мор
фологической организации исходного объекта в структуру объектов 
Arena. 

Наконец, количественно – качественная интерпретация осу
ществляется за счет установления (обоснования) количественно – 
качественных характеристик объектов Arena, определенно вошедших в 
модель. 

Следовательно, в результате трех видов интерпретации проис
ходит поэтапная трансформация анализируемой системы в конкретную модель, оперирующую абстрактными объектами.