Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Стадиипознания, на которых происходит такая замена, а также формысоответствия модели и оригинала могут быть различными:1) моделирование как познавательный процесс, содержащий пе­реработку информации, поступающей из внешней среды, о проис­ходящих в ней явлениях, в результате чего в сознании появляютсяобразы, соответствующие объектам;б2) моделирование, заключающееся в построении некоторой си­стемы-модели (второй системы), связанной определенными соот­ношениями подобия с системой-оригиналом (первой системой),причем в этом случае отображение одной системы в другую являет­ся средством выявления зависимостей между двумя системами,отраженными в соотношениях подобия, а не результатом непосред­ственного изучения поступающей информации.Следует отметить, что с точки зрения философии моделиро­вание — эффективное средство познания природы.

Процесс мо­делирования предполагает наличие объекта исследования; иссле­дователя, перед которым поставлена конкретная задача; модели,создаваемой для получения информации об объекте и необходи­мой для решения поставленной задачи. Причем по отношениюк модели исследователь является, по сути дела, экспериментатором,только в данном случае эксперимент проводится не с реальнымобъектом, а с его моделью. Такой эксперимент для инженера естьинструмент непосредственного решения организационно-техничес­ких задач.Надо иметь в виду, что любой эксперимент может иметь сущест­венное значение в конкретной области науки только при специаль­ной его обработке и обобщении. Единичный эксперимент никогдане может быть решающим для подтверждения гипотезы, проверкитеории. Поэтому инженеры (исследователи и практики) должныбыть знакомы с элементами современной методологии теории по­знания и, в частности, не должны забывать основного положенияматериалистической философии, что именно экспериментальное ис­следование, опыт, практика являются критерием истины.В.2.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯПРИ ИССЛЕДОВАНИИ И ПРОЕКТИРОВАНИИСЛОЖНЫХ СИСТЕМОдна из проблем современной науки и техники — разработкаи внедрение в практику проектирования новейших методов иссле­дования характеристик сложных информационно-управляющихи информационно-вычислительных систем различных уровней (на­пример, автоматизированных систем научных исследований и ко­мплексных испытаний, систем автоматизации проектирования,АСУ технологическими процессами, а также интегрированныхАСУ, вычислительных систем, комплексов и сетей, информацион­ных систем, цифровых сетей интегрального обслуживания и т.д.).

При проектировании сложных систем и их подсистем возникаютмногочисленные задачи, требующие оценки количественных и ка­чественных закономерностей процессов функционирования таких7систем, проведения структурного алгоритмического и параметри­ческого их синтеза [4, 11, 37, 45].Особенности разработки систем. Рассматриваемые в данномучебнике системы информатики и вычислительной техники, автома­тизированные системы обработки информации и управления, ин­формационные системы относятся к классу больших систем, этапыпроектирования, внедрения, эксплуатации и эволюции которыхв настоящее время невозможны без использования различных видовмоделирования.

На всех перечисленных этапах для сложных видовразличных уровней необходимо учитывать следующие особенности:сложность структуры и стохастичность связей между элементами,неоднозначность алгоритмов поведения при различных условиях,большое количество параметров и переменных, неполноту и неде­терминированность исходной информации, разнообразие и вероят­ностный характер воздействий внешней среды и т. д. Ограничен­ность возможностей экспериментального исследования больших си­стем делает актуальной разработку методики их моделирования,которая позволила бы в соответствующей форме представить про­цессы функционирования систем, описание протекания этих процес­сов с помощью математических моделей, получение результатовэкспериментов с моделями по оценке характеристики исследуемыхобъектов.

Причем на разных этапах создания и использованияперечисленных систем для всего многообразия входящих в нихподсистем применив метода моделирования преследует конкретныецели, а эффективность метода зависит от того, насколько грамотноразработчик использует возможности моделирования [34].Независимо от разбиения конкретной сложной системы наподсистемы при проектировании каждой из них необходимо выпол­нить внешнее проектирование (макропроектирование) и внутреннеепроектирование (микропроектирование). Так как на этих стадияхразработчик преследует различные цели, то и используемые приэтом методы и средства моделирования могут существенно от­личаться.На стадии макропроектирования должна быть разработана обо­бщенная модель процесса функционирования сложной системы,позволяющая разработчику получить ответы на вопросы об эффек­тивности различных стратегий управления объектом при его вза­имодействии с внешней средой.

Стадию внешнего проектированияможно разбить на анализ и синтез. При анализе изучают объектуправления, строят модель воздействий внешней среды, определяюткритерии оценки эффективности, имеющиеся ресурсы, необходимыеограничения. Конечная цель стадии анализа — построение моделиобъекта управления для оценки его характеристик. При синтезе наэтапе внешнего проектирования решаются задачи выбора стратегииуправления на основе модели объекта моделирования, т.

е. сложнойсистемы.8На стадии микропроектирования разрабатывают модели с це­лью создания эффективных подсистем. Причем используемые мето­ды и средства моделирования зависят от того, какие конкретнообеспечивающие подсистемы разрабатываются: информационные,математические, технические, программные и т. д.Особенности использования моделей. Выбор метода моделирова­ния и необходимая детализация моделей существенно зависят отэтапа разработки сложной системы [34, 37, 46]. На этапах обследо­вания объекта управления, например промышленного предприятия,и разработки технического задания на проектирование автоматизи­рованной системы управления модели в основном носят описатель­ный характер и преследуют цель наиболее полно представить в ком­пактной форме информацию об объекте, необходимую разработ­чику системы.На этапах разработки технического и рабочего проектов систем,модели отдельных подсистем детализируются, и моделированиеслужит для решения конкретных задач проектирования, т.

е. выбораоптимального по определенному критерию при заданных ограниче­ниях варианта из множества допустимых. Поэтому в основном наэтих этапах проектирования сложных систем используются моделидля целей синтеза [10, 18, 37].Целевое назначение моделирования на этапе внедрения и эксплу­атации сложных систем — это проигрывание возможных ситуацийдля принятия обоснованных и перспективных решений по управле­нию объектом. Моделирование (имитацию) также широко применя­ют при обучении и тренировке персонала автоматизированныхсистем управления, вычислительных комплексов и сетей, инфор­мационных систем в различных сферах.

В этом случае моделирова­ние носит характер деловых игр. Модель, реализуемая обычно наЭВМ, воспроизводит поведение управляемого объекта и внешнейсреды, а люди в определенные моменты времени принимают реше­ния по управлению объектом.АСОИУ являются системами, которые развиваются по мереэволюции объекта управления, появления новых средств управле­ния и т. д.

Поэтому при прогнозировании развития сложных системроль моделирования очень высока, так как это единственная воз­можность ответить на многочисленные вопросы о путях дальнейше­го эффективного развития системы и выбора из них наиболееоптимального.В.З. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВИ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМВ СВЕТЕ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙВ последние годы основные достижения в различных областяхнауки и техники неразрывно связаны с процессом совершенство­вания ЭВМ. Сфера эксплуатации ЭВМ — бурно развивающаяся9отрасль человеческой практики, стимулирующая развитие новыхтеоретических и прикладных направлений [35].

Ресурсы современнойинформационно-вычислительной техники дают возможность ста­вить и решать математические задачи такой сложности, которыев недавнем прошлом казались нереализуемыми, например модели­рование больших систем.Аналитические я имитационные методы. Исторически первымсложился аналитический подход к исследованию систем, когда ЭВМиспользовалась в качестве вычислителя по аналитическим зависи­мостям. Анализ характеристик процессов функционирования боль­ших систем с помощью только аналитических методов исследова­ния наталкивается обычно на значительные трудности, приводящиек необходимости существенного упрощения моделей либо на этапеих построения, либо в процессе работы с моделью, что можетпривести к получению недостоверных результатов.Поэтому в настоящее время наряду с построением аналитичес­ких моделей большое внимание уделяется задачам оценки харак­теристик больших систем на основе имитационных моделей, ре­ализованных на современных ЭВМ с высоким быстродействиеми большим объемом оперативной памяти.

Причем перспективностьимитационного моделирования как метода исследования характе­ристик процесса функционирования больших систем возрастаетс повышением быстродействия и оперативной памяти ЭВМ, с раз­витием математического обеспечения, совершенствованием банковданных и периферийных устройств для организации диалоговыхсистем моделирования. Это, в свою очередь, способствует появле­нию новых «чисто машинных» методов решения задач исследова­ния больших систем на основе организации имитационных экс­периментов с их моделями.

Характеристики

Список файлов книги