УДК

621.398

Е 70

УДК [621.398 = 506.29 + 519.816] (072)

Утверждено учебным управлением МЭИ

Рецензент: канд. техн. наук В.А. Логинов

Подготовлено на кафедре прикладной математики

Еремеев А.П., Шутова П.В.

Моделирование процессов принятия решений на основе системы интеллектуального имитационного моделирования РДО: Методическое пособие./ Под ред. В.Н. Вагина.
 М.: Издательство МЭИ, 2002. – 84 с.

Описаны возможности моделирования процессов принятия решений в реальном масштабе времени на основе системы интеллектуального имитационного моделирования сложных дискретных систем и процессов РДО (Ресурсы-Действия-Операции). Изложены основные конструкции языка моделирования РДО продукционного типа, описаны редактор и имитатор языка, рассмотрены возможности работы в среде РДО. Приведены два демонстрационных примера на использование РДО при моделировании (причем в первом примере особое внимание уделено временному фактору).

Для студентов и слушателей ФПКПиС, выполняющих практические, лабораторные, курсовые и исследовательские задания по дисциплинам "Теория принятия решений", "Экспертные системы", "Современные системы управления", а также для аспирантов, научных сотрудников и специалистов, занимающихся проектированием интеллектуальных систем и интеллектуальным моделированием сложных объектов и процессов.

ВВЕДЕНИЕ

В работах [1–5] рассмотрены модели, методы и инструментальные средства конструирования интеллектуальных систем поддержки принятия решений и управления сложными объектами и процессами в реальном масштабе времени в условиях различного типа неопределенностей на основе знаний специалистов-экспертов. Отмечено, что современные интеллектуальные системы поддержки принятия решений и управления реального времени должны конструироваться по принципу систем семиотического типа [6], интегрирующих различные модели и методы представления экспертных знаний и поиска решения на их основе, а также методы эффективного выбора адекватных сложившейся проблемной ситуации моделей, правил их пополнения и необходимой модификации (адаптации). В перечисленных работах основное внимание уделено логико-лингвистичеким моделям и методам поиска решения.

В данном пособии рассматриваются модели и средства моделирования процессов принятия решений на основе системы интеллектуального имитационного моделирования сложных дискретных систем и процессов РДО (Ресурсы-Действия-Операции) [7], разработанной в МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством профессора В.В. Емельянова и используемой с 2001 г. в учебном процессе кафедры прикладной математики МЭИ (ТУ). Описание системы и языка моделирования РДО базируется на работе [7], демонстрационные примеры разработаны на кафедре прикладной математики.

В первой главе даны основные понятия системы имитационного моделирования РДО. Во второй, третьей и четвертой главах подробно описаны все допустимые объекты моделей. В пятой главе изложена технология работы в среде РДО (описаны редактор и имитатор языка ресурсов, действий и операций), а также представлена справочная информация по зарезервированным словам и стандартным функциям языка. В шестой главе приведены демонстрационные примеры на использование системы РДО. В седьмой показано содержимое каталога системы РДО.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМЫ РДО

При моделировании в среде РДО используются следующие понятия.

Объект  совокупность информации, предназначенной для определения целей и имеющей смысл для имитационной программы. Состав объектов обусловлен РДО-методом, определяющим парадигму представления сложных динамических систем (СДС) на языке РДО.

Объекты исходных данных:

• типы ресурсов (располагаются в файле с расширением .rtp);

• ресурсы (с расширением .rss);

• образцы операций (с расширением .pat);

• операции (с расширением .opr);

• точки принятия решений (с расширением .dpt);

• константы, функции и последовательности (с расширением .fun);

• кадры анимации (с расширением .frm);

• требуемая статистика (с расширением .pmd);

Объектами, создаваемыми РДО-имитатором при выполнении прогона являются:

• результаты (с расширением .pmv);

• трассировка (с расширением .trc).

Подробнее перечисленные объекты будут рассмотрены далее по мере изложения материала.

Модель  совокупность объектов РДО-языка, описывающая какой-то реальный объект, собираемые в процессе имитации показатели, кадры анимации и графические элементы, используемые при анимации, результаты трассировки. Создавая модель, исследователь обеспечивает отображение элементов СДС и протекающих в ней процессов в формализм РДО. В минимальный состав имитационной модели (ИМ), созданной в РДО, входят следующие объекты: типы ресурсов, ресурсы, образцы операций, операции либо точки принятия решений. Последние два объекта являются взаимоисключающими.

Прогон  это единая неделимая точка имитационного эксперимента, характеризуемая совокупностью объектов, представляющих собой исходные данные и результаты, полученные при запуске имитатора с этими исходными данными.

Проект  один или более прогонов, объединенных какой-либо общей целью. Например, целью может быть исследование одного конкретного объекта или выполнение контракта на имитационное исследование по одному или нескольким объектам.

2. НЕОБХОДИМЫЕ ОБЪЕКТЫ МОДЕЛИ

2.1. Объект типов ресурсов

Объект типов ресурсов служит для описания всех включаемых в модель типов ресурсов. Ресурсы моделируемой СДС должны быть описаны одним из типов, определяющих предметную область и свойственных именно ей. Ресурсы модели, имеющие одинаковый тип, имеют и одинаковый состав параметров. В объекте должны быть описаны все параметры ресурсов СДС, требующиеся исследователю для имитационного эксперимента. Кроме того, исследователь может вводить в рассмотрение абстрактные (не измеряемые и не наблюдаемые, а задаваемые или вычисляемые) параметры ресурсов и абстрактные ресурсы, отсутствующие в моделируемой СДС, если это требуется для моделирования (например, для анимации или сбора статистических данных).

Имитатор получает из объекта типа ресурсов информацию о всех типах ресурсов СДС. Для каждого типа в объекте задаются имя типа ресурса, его вид  постоянный или временный, а также описание состава параметров. Описание каждого типа ресурса имеет следующий формат:

$Resource_type <имя_типа> : <вид_ресурса>

$Parameters

{ <описание_параметра> }

$End

Примечание. Здесь и далее при описании форматов фигурные скобки обозначают одно и более повторений содержимого, квадратные  возможность полного отсутствия, прямая вертикальная черта  возможность выбора из альтернатив.

Имя типа представляет собой простое имя  последовательность русских или латинских букв и цифр, а также символов _ (подчеркивание) и $ (знак доллара). Имя не может начинаться с цифры. Например, тип_ресурса_1. Имена типов должны быть различными для всех типов и не должны совпадать с определенными и ранее использованными именами. Вид ресурсов данного типа может быть одним из следующих:

 permanent  постоянные ресурсы; ресурсы этого вида всегда присутствуют в модели, они не могут быть уничтожены или созданы во время прогона;

 temporary  временные ресурсы; ресурсы этого вида могут во время прогона создаваться и уничтожаться при выполнении операций, правил и совершении нерегулярных событий.

При описании отдельного параметра должен быть указан его тип, например, тип целый. Кроме того, может быть указано значение параметра, задаваемое по умолчанию.

Описание параметра ресурса имеет формат:

<имя_параметра> : <тип_параметра>[ = <значение_по_умолчанию>]

Имя параметра  это простое имя. Имена параметров должны быть различными для всех параметров данного типа ресурсов и не должны совпадать с именами типов ресурсов и зарезервированными словами. Имя параметра может совпадать с именем параметра другого типа ресурсов. Тип параметра  это один из возможных типов данных языка (см. табл. 2.1). Ссылки возможны на параметры ранее описанных типов ресурсов и на ранее описанные параметры данного типа ресурсов.

Для параметра любого типа может быть задано значение по умолчанию. Это значение указывают после знака равенства целой или вещественной численной константой, либо именем значения для перечислимого параметра. При указании типа ссылкой также возможно задание значения по умолчанию. При этом задаваемое значение может отличаться от значения по умолчанию того параметра, на тип которого производится ссылка.

Таблица 2.1

*Указание диапазона позволяет рациональнее использовать память. При присвоении значения проверяется попадание в диапазон, при выходе из него присваивается значение ближайшей границы.

Пример на описание типов ресурсов:

$Resource_type Зачеты : permanent

$Parameters

Номер : integer [1..2]

Количество_студентов_в_очереди : integer [0..60] = 0

Опрошено_студентов : such_as

Зачеты.Количество_студентов_в_очереди = 0

Занятость_экзаменатора : (Свободен, Занят) = Свободен

$End

$Resource_type Студенты : temporary

$Parameters

Зачет : such_as Зачеты.Номер

Время_прихода : real

Состояние : (Пришел, В_очереди)

$End

Примечание. Обратите внимание на обязательность разделителей  пробелы до и после двоеточия, конец строки. Другими разделителями являются знак горизонтальной табуляции, конец объекта, комментарий. Комментарием является любой текст, заключенный в фигурные скобки. Этот текст может содержать разделители (кроме признака конца объекта), а также символы, не входящие в алфавит языка. Вложенные комментарии и фигурные скобки внутри комментария не допускаются.

2.2. Объект ресурсов

После того, как описаны все типы ресурсов, должны быть описаны непосредственно отдельные ресурсы СДС. Для каждого ресурса определяется его имя, тип, к которому он принадлежит и от которого наследует состав параметров, а также значения параметров, неопределенные ранее в объекте типов ресурсов. Если значение параметра определено в объекте типов по умолчанию, и это значение удовлетворяет исследователя, то в объекте ресурсов значение не указывается, и оно наследуется из объекта типов. Ресурсы определяют начальное состояние глобальной базы данных программы (модели).

Объект ресурсов имеет следующий формат:

$Resources

{ <описание_ресурса> }

$End

Описание каждого ресурса имеет следующий формат:

<имя_ресурса> : <имя_типа_ресурса> [trace | no_trace] <начальные_значения_параметров>

Имя ресурса  это простое имя. Имена должны быть различными для всех ресурсов и не должны совпадать с определенными и ранее использованными именами.

Имя типа ресурса  это имя одного из типов ресурсов, описанных в объекте типов.

Начальные значения параметров ресурса задают в позиционном соответствии с порядком следования параметров в описании типа. Значения задают целой или вещественной численной константой, либо именем значения в соответствии с типом параметра. Для тех параметров, у которых при описании типа указано значение по умолчанию, вместо начального значения можно указать символ * (звездочка). В этом случае параметр примет значение по умолчанию. Если для параметра задан диапазон возможных значений, то проверяется соответствие начального значения этому диапазону.

При описании ресурсов, после имени типа ресурса, можно указать признак трассировки (подробнее описано далее при описании объекта трассировки). Этот признак задают одним из двух зарезервированных слов:

trace  производить трассировку состояния ресурсов;

no_trace  не производить трассировку.

По умолчанию принимается значение признака no_trace, поэтому это значение можно не указывать.

Пример на описание ресурса вышеприведенного типа:

$Resources