Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (2001) (1186219), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Для количест­венной характеристики вводятся числа, выражающие отношениямежду данной характеристикой и эталоном. Качественные харак­теристики системы находятся, например, с помощью метода экс­пертных оценок.Проявление функций системы во времени S(t), т. е. функци­онирование системы, означает переход системы из одного состоянияв другое, т. е. движение в пространстве состояний Z. При эксплу­атации системы S весьма важно качество ее функционирования,определяемое показателем эффективности и являющееся значениемкритерия оценки эффективности. Существуют различные подходык выбору критериев оценки эффективности.

Система S может оце­ниваться либо совокупностью частных критериев, либо некоторымобщим интегральным критерием.Следует отметить, что создаваемая модель М с точки зрениясистемного подхода также является системой, т. е. S'=S'(M), и мо­жет рассматриваться по отношению к внешней среде Е. Наиболеепросты по представлению модели, в которых сохраняется прямаяаналогия явления.

Применяют также модели, в которых нет прямойаналогии, а сохраняются лишь законы и общие закономерностиповедения элементов системы S. Правильное понимание взаимосвя­зей как внутри самой модели М, так и взаимодействия ее с внешнейсредой Е в значительной степени определяется тем, на каком уровненаходится наблюдатель.Простой подход к изучению взаимосвязей между отдельнымичастями модели предусматривает рассмотрение их как отражениесвязей между отдельными подсистемами объекта. Такой классичес­кий подход может быть использован при создании достаточнопростых моделей.

Процесс синтеза модели М на основе классичес­кого (индуктивного) подхода представлен на рис. 1.1, а. Реальныйобъект, подлежащий моделированию, разбивается на отдель­ные подсистемы, т. е. выбираются исходные данные Д для22а)5)Рис. 1.1. Процесс синтеза модели на основе классического (я) и системного (б)подходовмоделирования и ставятся цели Ц, отображающие отдельные сто­роны процесса моделирования. По отдельной совокупности исход­ных данных Д ставится цель моделирования отдельной стороныфункционирования системы, на базе этой цели формируется некото­рая компонента К будущей модели. Совокупность компонент объ­единяется в модель М.Таким образом, разработка модели М на базе классическогоподхода означает суммирование отдельных компонент в единуюмодель, причем каждая из компонент решает свои собственныезадачи и изолирована от других частей модели. Поэтому классичес­кий подход может быть использован для реализации сравнительнопростых моделей, в которых возможно разделение и взаимно неза­висимое рассмотрение отдельных сторон функционирования реаль­ного объекта.

Для модели сложного объекта такая разобщенностьрешаемых задач недопустима, так как приводит к значительнымзатратам ресурсов при реализации модели на базе конкретныхпрограммно-технических средств. Можно отметить две отличитель­ные стороны классического подхода: наблюдается движение отчастного к общему, создаваемая модель (система) образуется путемсуммирования отдельных ее компонент и не учитывается возник­новение нового системного эффекта.С усложнением объектов моделирования возникла необхо­димость наблюдения их с более высокого уровня. В этом случаенаблюдатель (разработчик) рассматривает данную системуS как некоторую подсистему какой-то метасистемы, т. е. систе­мы более высокого ранга, и вынужден перейти на позиции но­вого системного подхода, который позволит ему построить нетолько исследуемую систему, решающую совокупность задач,но и создавать систему, являющуюся составной частью метасисте­мы. Например, если ставится задача проектирования АСУ предп­риятием, то с позиции системного подхода нельзя забывать23о том, что эта система является составной частью АСУ объеди­нением.Системный подход получил применение в системотехнике в свя­зи с необходимостью исследования больших реальных систем, ког­да сказалась недостаточность, а иногда ошибочность принятиякаких-либо частных решений.

На возникновение системного подхо­да повлияли увеличивающееся количество исходных данных приразработке, необходимость учета сложных стохастических связейв системе и воздействий внешней среды Е. Все это заставило ис­следователей изучать сложный объект не изолированно, а во вза­имодействии с внешней средой, а также в совокупности с другимисистемами некоторой метасистемы.Системный подход позволяет решить проблему построения сло­жной системы с учетом всех факторов и возможностей, пропорци­ональных их значимости, на всех этапах исследования системыS и построения модели М. Системный подход означает, что каждаясистема S является интегрированным целым даже тогда, когда онасостоит из отдельных разобщенных подсистем. Таким образом,в основе системного подхода лежит рассмотрение системы какинтегрированного целого, причем это рассмотрение при разработкеначинается с главного — формулировки цели функционирования.Процесс синтеза модели М на базе системного подхода условнопредставлен на рис.

1.1, б. На основе исходных данных Д, которыеизвестны из анализа внешней системы, тех ограничений, которыенакладываются на систему сверху либо исходя из возможностей еереализации, и на основе цели функционирования формулируютсяисходные требования Т к модели системы S. На базе этих требова­ний формируются ориентировочно некоторые подсистемы П, эле­менты Э и осуществляется наиболее сложный этап синтеза — вы­бор В составляющих системы, для чего используются специальныекритерии выбора КВ.При моделировании необходимо обеспечить максимальную эф­фективность модели системы. Эффективность обычно определяетсякак некоторая разность между какими-то показателями ценностирезультатов, полученных в итоге эксплуатации модели, и темизатратами, которые были вложены в ее разработку и создание.Стадии разработки моделей.

На базе системного подхода можетбыть предложена и некоторая последовательность разработки мо­делей, когда выделяют две основные стадии проектирования: мак­ропроектирование и микропроектирование.На стадии макропроектирования на основе данных о ре­альной системе S и внешней среде Е строится модель внешнейсреды, выявляются ресурсы и ограничения для построения моде­ли системы, выбирается модель системы и критерии, позволяющиеоценить адекватность модели М реальной системы S. Постро­ив модель системы и модель внешней среды, на основе критерияэффективности функционирования системы в процессе модели24рования выбирают оптимальную стратегию управления, что позво­ляет реализовать возможности модели по воспроизведению отдель­ных сторон функционирования реальной системы S.Стадия микропроектирования в значительной степени зави­сит от конкретного типа выбранной модели.

В случае имитацион­ной модели необходимо обеспечить создание информационного,математического, технического и программного обеспечений систе­мы моделирования. На этой стадии можно установить основныехарактеристики созданной модели, оценить время работы с нейи затраты ресурсов для получения заданного качества соответствиямодели процессу функционирования системы S.Независимо от типа используемой модели М при ее построениинеобходимо руководствоваться рядом принципов системного под­хода: 1) пропорционально-последовательное продвижение по эта­пам и направлениям создания модели; 2) согласование информаци­онных, ресурсных, надежностных и других характеристик; 3) пра­вильное соотношение отдельных уровней иерархии в системе моде­лирования; 4) целостность отдельных обособленных стадий постро­ения модели.Модель М должна отвечать заданной цели ее создания, поэтомуотдельные части должны компоноваться взаимно, исходя из единойсистемной задачи. Цель может быть сформулирована качественно,тогда она будет обладать большей содержательностью и длитель­ное время может отображать объективные возможности даннойсистемы моделирования.

При количественной формулировке целивозникает целевая функция, которая точно отображает наиболеесущественные факторы, влияющие на достижение цели.Построение модели относится к числу системных задач, прирешении которых синтезируют решения на базе огромного числаисходных данных, на основе предложений больших коллективовспециалистов. Использование системного подхода в этих условияхпозволяет не только построить модель реального объекта, но и набазе этой модели выбрать необходимое количество управляющейинформации в реальной системе, оценить показатели ее функци­онирования и тем самым на базе моделирования найти наиболееэффективный вариант построения и выгодный режим функциониро­вания реальной системы S.1.2.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫМОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМС развитием системных исследований, с расширением экспери­ментальных методов изучения реальных явлений все большее значе­ние приобретают абстрактные методы, появляются новые научныедисциплины, автоматизируются элементы умственного труда. Важ25ное значение при создании реальных систем 5 имеют математичес­кие методы анализа и синтеза, целый ряд открытий базируется начисто теоретических изысканиях. Однако было бы неправильнозабывать о том, что основным критерием любой теории являетсяпрактика, и даже сугубо математические, отвлеченные науки бази­руются в своей основе на фундаменте практических знаний.Экспериментальные исследования систем. Одновременно с раз­витием теоретических методов анализа и синтеза совершенствуютсяи методы экспериментального изучения реальных объектов, появля­ются новые средства исследования.

Однако эксперимент был и оста­ется одним из основных и существенных инструментов познания.Подобие и моделирование позволяют по-новому описать реальныйпроцесс и упростить экспериментальное его изучение. Совершенст­вуется и само понятие моделирования. Если раньше моделированиеозначало реальный физический эксперимент либо построение маке­та, имитирующего реальный процесс, то в настоящее время появи­лись новые виды моделирования, в основе которых лежит постанов­ка не только физических, но также и математических эксперимен­тов.Познание реальной действительности является длительными сложным процессом. Определение качества функционированиябольшой системы, выбор оптимальной структуры и алгоритмовповедения, построение системы S в соответствии с поставленнойперед нею целью — основная проблема при проектировании со­временных систем, поэтому моделирование можно рассматриватькак один из методов, используемых при проектировании и исследо­вании больших систем.Моделирование базируется на некоторой аналогии реальногои мысленного эксперимента.

Аналогия — основа для объясненияизучаемого явления, однако критерием истины может служить то­лько практика, только опыт. Хотя современные научные гипотезымогут создаться чисто теоретическим путем, но, по сути, базируют­ся на широких практических знаниях. Для объяснения реальныхпроцессов выдвигаются гипотезы, для подтверждения которых ста­вится эксперимент либо проводятся такие теоретические рассужде­ния, которые логически подтверждают их правильность. В широкомсмысле под экспериментом можно понимать некоторую процедуруорганизации и наблюдения каких-то явлений, которые осуществля­ют в условиях, близких к естественным, либо имитируют их.Различают пассивный эксперимент, когда исследователь наблю­дает протекающий процесс, и активный, когда наблюдатель вмеши­вается и организует протекание процесса. В последнее время рас­пространен активный эксперимент, поскольку именно на его основеудается выявить критические ситуации, получить наиболее интерес­ные закономерности, обеспечить возможность повторения экспери­мента в различных точках и т.

Характеристики

Список файлов книги