Роль и место моделирования в создании и исследовании систем реферат

Обновлено: 05.07.2024

Познание любой системы (S) сводится по существу к созданию её модели. Перед изготовлением каждого устройства или сооружения разрабатывается его модель - проект. Любое произведение искусства является моделью, фиксирующее действительность.

Достижения математики привели к распространению математических моделей различных объектов и процессов. Подмечено, что динамика функционирования разных по физической природе систем однотипными зависимостями, что позволяет моделировать их на ЭВМ.

На качественно новую ступень поднялась моделирование в результате разработки методологии имитационного моделирования на ЭВМ.

Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где бы применялось моделирование. Разработаны модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности Азовского моря, атомного взрыва, последствий атомный войны.

Специалисты считают, что моделирование становится основной функцией ВС. На практике широко используются АСУ технологическими процессами организационно-экономическими комплексами, процессами проектирования, банки данных и знаний. Но любая из этих систем нуждается в информации об управляемом объекте и модели управляемого объект, в моделировании тех или иных управляющих решений.

Сами ВС как сложные и дорогостоящие технические системы могут являться объектами моделирования.

Обычно процесс разработки сложной системы осуществляется итерационно с использованием моделирования проектных решений. Если характеристики не удовлетворяют предъявленным требованиям, то по результатам анализа производят корректировку проекта, затем снова проводят моделирование.

При анализе действующих систем с помощью моделирования определяют границы работоспособности системы, выполняют имитацию экспериментальных условий, которые могут возникнуть в процессе функционирования системы. Искусственное создание таких условий на действительной системе затруднено и может привести к катастрофическим последствиям.

Применение моделирования может быть полезным при разработке стратегии развития ВС, её усовершенствования при создании сетей ЭВМ.

Классификация моделей.

Физические модели. В основу классификации положена степень абстрагирования модели от оригинала. Предварительно все модели можно подразделить на 2 группы — физические и абстрактные (математические).

Ф.М. обычно называют систему, эквивалентную или подобную оригиналу, но возможно имеющую другую физическую природу. Виды Ф.М.:

Натуральные модели — это реальные исследуемые системы (макеты, опытные образцы). Имеют полную адекватность (соответствия) с системой оригиналом, но дороги.

Квазинатуральные модели — совокупность натуральных и математических моделей. Этот вид используется тогда, когда модель части системы не может быть математической из-за сложности её описания (модель человека оператора) или когда часть системы должна быть исследована во взаимодействии с другими частями, но их ещё не существует или их включение очень дорого. (вычислительные полигоны, АСУ)

Масштабная модель — это система той же физической природы, что и оригинал, но отличается от него масштабами. Методологической основой масштабного моделирования является теория подобия. При проектировании ВС масштабные модели могут использоваться для анализа вариантов компоновочных решений.

Аналоговыми моделями называют системы, имеющие физическую природу, отличающуюся от оригинала, но сходные с оригиналом процессы функционирования. Для создания аналоговой модели требуется наличие математического описания изучаемой системы. В качестве аналоговых моделей используются механические, гидравлические, пневматические и электрические системы. Аналоговое моделирование использует при исследовании средства ВТ на уровне логических элементов и электрических цепей, а так же на системном уровне, когда функционирование системы описывается например, дифференциальными или алгебраическими уравнениями.

Математические модели.Математические модели представляют собой формализованное представление системы с помощью абстрактного языка, с помощью математических соотношений, отражающих процесс функционирования системы. Для составления математических моделей можно использовать любые математические средства — алгебраическое, дифференциальное, интегральное исчисления, теорию множеств, теорию алгоритмов и т.д. По существу вся математика создана для составления и исследования моделей объектов и процессов.

К средствам абстрактного описания систем относятся также языки химических формул, схем, чертежей, карт, диаграмм и т.п. Выбор вида модели определяется особенностями изучаемой системы и целями моделирования, т.к. исследование модели позволяет получить ответы на определённую группу вопросов. Для получения другой информации может потребоваться модель другого вида. Математическое модели можно классифицировать на детерминированные и вероятностные, аналитические, численные и имитационные.

Аналитической моделью называется такое формализованное описание системы, которое позволяет получить решение уравнения (1.2) в явном виде, используя известный математический аппарат.

Численная модель характеризуется зависимостью (1.2) такого вида, который допускает только частные решения для конкретных начальных условий и количественных параметров моделей.

Имитационная модель — это совокупность описания системы и внешних воздействий, алгоритмов функционирования системы или правил изменения состояния системы под влиянием внешних и внутренних возмущений. Эти алгоритмы и правила не дают возможности использования имеющихся математических методов аналитического и численного решения, но позволяют имитировать процесс функционирования системы и производить вычисления интересующих характеристик. Имитационные модели могут быть созданы для гораздо более широкого класса объектов и процессов, чем аналитические и численные. Поскольку для реализации имитационных моделей служат ВС, средствами формализованного описания ИМ служат универсальные и специальные алгоритмические языки. ИМ в наибольшей степени подходят для исследования ВС на системном уровне.

Выполнил: студентка гр. ПИЭ(б)-21Карась Е.В..
Проверил документ: Ватолина О.В.

Оглавление
Предмет теории моделирования. 2
Роль моделирования в исследованиях систем 3
Цели моделирования: 4
Подходы к исследованию систем. 4
Стадии разработки моделей. 6
Место моделирования 7
Используемая литература 10

Предмет теории моделирования.

Моделирование - это замещение одного объекта (оригинала) другим(моделью) и фиксация и изучение свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления, ускорения изучения свойств оригинала.
Модель (лат. modulus — мера) — это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.
Компьютерная модель — это программная реализация математической модели, дополненная различными служебными программами (например, рисующими иизменяющими графические образы во времени). Компьютерная модель имеет две составляющие — программную и аппаратную. Программная составляющая так же является абстрактной знаковой моделью. Это лишь другая форма абстрактной модели, которая, однако, может интерпретироваться не только математиками и программистами, но и техническим устройством — процессором компьютера.
Таким образом, моделирование может бытьопределено как представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью. Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моде­лями) и исследования свойств объектов на их моделях называется теорией моделирования.
Теория моделирования — взаимосвязанная совокупность положений, определений, методов и средств создания моделей. Самимодели являются предметом теории моделирования.
Теория моделирования является основной составляющей общей теории систем - системологии, где в качестве главного принципа постулируются осуществимые модели: система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определённую грань её сущности.

Роль моделирования в исследованиях систем

Трудно переоценить роль моделирования в научныхизысканиях, инженерном творчестве и, вообще, в жизни человека. Познание любой системы сводится, по существу, к созданию ее модели. Перед изготовлением каждого устройства или сооружения разрабатывается его модель-проект. Любое произведение искусства является моделью, фиксирующей действительность. Человек, прежде чем совершить что-либо, обдумывает возможную последовательность действий илиинтуитивно руководствуется определенными установившимися апробированными моделями поведения.
Особую ценность имеют конструктивные модели, т. е. такие, которые допускают не только фиксацию свойств, но и исследование зависимостей характеристик от параметров системы. Такие модели позволяют оптимизировать функционирование систем. Оптимизационные модели — основа теории сложных систем.
Роль моделирования как методанаучного познания и метода решения технических задач всегда оценивалась достаточно высоко. С развитием техники нашло широкое применение физическое моделирование сооружений, машин и механизмов.
Достижения математики привели к распространению математического моделирования различных объектов и процессов. Подмечено, что динамика функционирования разных по физической природе систем описывается однотипнымизависимостями, т.е. может быть представлена одинаковыми моделями. Расчетные формулы, которые используют инженеры для анализа и синтеза всевозможных систем, зачастую выведены из математических моделей этих систем.
На качественно новую ступень поднялось моделирование в результате разработки методологии имитационного моделирования. Это обусловлено тем, что.

Современное состояние экономики России характеризуется быстрым развитием всех отраслей науки и тем фактом, что наука становится непосредственной производительной силой. Вместе с тем бурное развитие науки приводит к непомерному росту той информации, которую нужно воспринять специалисту при изучении предметов, не только непосредственно относящихся к области его специализации, но и находящихся в смежных областях науки. Огромный рост количества информации был бы катастрофическим для дальнейшего развития человеческого познания, если бы вместе с расширением и углублением наук все яснее и яснее не проявлялись бы тенденции к их синтезу и не создавались бы новые возможности автоматизации получения, хранения и передачи информации. Все процессы и процедуры, связанные с обработкой информации принято называть информационными технологиями.

Содержание работы
Файлы: 1 файл

контр по сиа.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра экономико-математических методов

и аналитических информационных систем

Контрольная работа по системному анализу в экономике

Вариант №5.Понятие модели и роль моделирования в системных исследованиях .Этика системного анализа.

2.Роль и место моделирования в исследовании систем……..6

3.Этика системного анализа………… ………………………..10

Современное состояние экономики России характеризуется быстрым развитием всех отраслей науки и тем фактом, что наука становится непосредственной производительной силой. Вместе с тем бурное развитие науки приводит к непомерному росту той информации, которую нужно воспринять специалисту при изучении предметов, не только непосредственно относящихся к области его специализации, но и находящихся в смежных областях науки. Огромный рост количества информации был бы катастрофическим для дальнейшего развития человеческого познания, если бы вместе с расширением и углублением наук все яснее и яснее не проявлялись бы тенденции к их синтезу и не создавались бы новые возможности автоматизации получения, хранения и передачи информации. Все процессы и процедуры, связанные с обработкой информации принято называть информационными технологиями.

Исследуя объекты окружающего мира, мы вынуждены как-то отображать результаты исследования для того, чтобы, с одной стороны, представить их и виде, удобном для анализа, а с другой для их хранения и передачи в пространстве или времени. Проектируя, создавая что-то новое, мы первоначально формируем некоторый образ этого нового. Управляя чем-либо, мы, как правило, пытаемся анализировать, к каким последствиям приведет управление. Перечисленные задачи требуют фиксации (представления) информации об объекте в виде некоторого образа (словесного, графического и т. п.).

В связи с этим в познавательной и практической деятельности человека большую, если не ведущую, роль играют модели и моделирование. Особенно незаменимо моделирование при работе со сложными объектами (в частности, экономическими). Все это делает моделирование важнейшим инструментом системного анализа.

Моделирование - это замещение одного объекта (оригинала) другим (моделью) и фиксация и изучение свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления, ускорения изучения свойств оригинала.

Модель (лат. modulus — мера) — это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Компьютерная модель — это программная реализация математической модели, дополненная различными служебными программами (например, рисующими и изменяющими графические образы во времени). Компьютерная модель имеет две составляющие — программную и аппаратную. Программная составляющая так же является абстрактной знаковой моделью. Это лишь другая форма абстрактной модели, которая, однако, может интерпретироваться не только математиками и программистами, но и техническим устройством — процессором компьютера.

Таким образом, моделирование может быть определено как представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью. Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моделями) и исследования свойств объектов на их моделях называется теорией моделирования.

Теория моделирования — взаимосвязанная совокупность положений, определений, методов и средств создания моделей. Сами модели являются предметом теории моделирования.

Теория моделирования является основной составляющей общей теории систем - системологии, где в качестве главного принципа постулируются осуществимые модели: система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определённую грань её сущности.

2. Роль и место моделирования в исследовании систем.

Познание любой системы сводится по существу к созданию её модели. Перед изготовлением каждого устройства или сооружения разрабатывается его модель - проект. Любое произведение искусства является моделью, фиксирующее действительность.

Достижения математики привели к распространению математических моделей различных объектов и процессов. Подмечено, что динамика функционирования разных по физической природе систем однотипными зависимостями, что позволяет моделировать их на ЭВМ.

На качественно новую ступень поднялась моделирование в результате разработки методологии имитационного моделирования на ЭВМ.

Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где бы применялось моделирование. Разработаны модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности Азовского моря, атомного взрыва, последствий атомной войны.

Специалисты считают, что моделирование становится основной функцией ВС. На практике широко используются АСУ технологическими процессами организационно-экономическими комплексами, процессами проектирования, банки данных и знаний. Но любая из этих систем нуждается в информации об управляемом объекте и модели управляемой объектом, в моделировании тех или иных управляющих решений.

Сами ВС как сложные и дорогостоящие технические системы могут являться объектами моделирования.

Обычно процесс разработки сложной системы осуществляется итерационно с использованием моделирования проектных решений. Если характеристики не удовлетворяют предъявленным требованиям, то по результатам анализа производят корректировку проекта, затем снова проводят моделирование.

При анализе действующих систем с помощью моделирования определяют границы работоспособности системы, выполняют имитацию экспериментальных условий, которые могут возникнуть в процессе функционирования системы. Искусственное создание таких условий на действительной системе затруднено и может привести к катастрофическим последствиям.

Применение моделирования может быть полезным при разработке стратегии развития ВС, её усовершенствования при создании сетей ЭВМ.

В настоящее время при анализе и синтезе сложных (больших) систем получил развитие системный подход, который отличается от классического (или индуктивного - путем перехода от частного к общему и синтезирует (конструирует) систему путем слияния ее компонент, разрабатываемых раздельно) подхода. В отличие от этого системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяется из окружающей среды.

Понятие системы и элемента системы. Специалисты по проектированию и эксплуатации сложных систем имеют дело с системами управления различных уровней, обладающими общим свойством - стремлением достичь некоторой цели.

Понятие модели. Модель — представление объекта, системы или понятия, в некоторой форме, отличного от их реального существования.

Моделирование — во-первых, построение модели, во-вторых, изучение модели, в-третьих, анализ системы на основе данной модели.

При системном подходе к моделированию систем необходимо прежде всего четко определить цель моделирования. Применительно к вопросам моделирования цель возникает из требуемых задач моделирования, что позволяет подойти к выбору критерия и оценить, какие элементы войдут в создаваемую модель . Поэтому необходимо иметь критерий отбора отдельных элементов в создаваемую модель.

1) оценка — оценить действительные характеристики проектируемой или существующей системы, определить насколько система предлагаемой структуры будут соответствовать предъявляемым требованиям.

2) сравнение — произвести сравнение конкурирующих систем одного функционального назначения или сопоставить несколько вариантов построения одной и той же системы.

3) прогноз — оценить поведение системы при некотором предполагаемом сочетании рабочих условий.

4) анализ чувствительности — выявить из большого числа факторов, действующих на систему тем, которое в большей степени влияют на ее поведение и определяют ее показатели эффективности.

5) оптимизация — найти или установить такое сочетание действующих факторов и их величин, которое обеспечивает наилучшие показатели эффективности системы в целом.

1-4 задачи анализа, 5 - задача синтеза.

Подходы к исследованию систем. Важным для системного подхода является определение структуры системы — совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие.

Стадии разработки моделей. На базе системного подхода может быть предложена и некоторая последовательность разработки моделей, когда выделяют две основные стадии проектирования: макропроектирование имикропроектирование.

На стадии макропроектирования на основе данных о реальной системе и внешней среде строится модель внешней среды, выявляются ресурсы и ограничения для построения модели системы, выбирается модель системы и критерии, позволяющие оценить адекватность модели реальной системы .

Стадия микропроектирования в значительной степени зависит от конкретного типа выбранной модели. В случае имитационной модели необходимо обеспечить создание информационного, математического, технического и программного обеспечений систем моделирования.

Независимо от типа используемой модели М при ее построении необходимо 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.

3.Этика системного анализа.

С одной стороны, системные исследования имеют много общих черт с "обычными" научными исследованиями, в том числе и много общих этических норм: научная добросовестность, честность, объективность, преданность истине, требовательность к собственной компетентности, нормы общения с коллегами по профессии. С другой стороны, в системном анализе кроме истин фактических ("научных") необходимо учитывать человеческие ценности, психологические моменты отношений между людьми, плохо изученные и далекие от формализации интересы конкретных людей. Это заметно усиливает значение этических аспектов в поведении системного аналитика.

Исследования многих систем показали, что реальные системы на деле служат не тем целям, ради которых они были созданы, а целям людей, работающих в данной системе. В качестве примеров приводятся отрасли промышленности, в работе которых интересы производителей стоят выше интересов потребителей; система торговли, в которой интересы продавцов выше интересов покупателей;можно привести аргументы за то, что в больницах интересы врачей часто выше интересов больных, а в вузах интересы преподавателей выше интересов студентов. Быть может, "эгоизм систем" столь же естествен и необходим, как и эгоизм личности? И вопрос состоит в том, как вести себя с системой, "эгоизм" которой выходит за "разумные рамки".

Безоговорочный отказ работать на "неэтичную" систему не всегда оправдан. Бывают случаи, когда имеется надежда, что такая работа может изменить этику системы к лучшему.

Важной особенностью системного подхода является то, что не только объект, но и сам процесс исследования выступает как сложная система, задача которой, в частности, состоит в соединении в единое целое различных моделей объекта. Системные объекты, наконец, как правило, не безразличны к процессу их исследования и во многих случаях могут оказывать существенное воздействие на него.

Применение системного подхода позволяет наилучшим образом организовать процесс принятия решений на всех уровнях в системе управления. Комплексный подход предполагает учитывать при анализе как внутреннюю, так и внешнюю среду организации.

Важной особенностью системного анализа является единство используемых в нем формализованных и неформализованных средств и методов исследования.

Понятие, признаки и классификация систем как взаимосвязанных, взаимозависимых частей, образующих целостность, единство. Моделирование процессов и явлений. Решение задач массового обслуживания, транспортных, маршрутных с помощью создания системных моделей.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 15.09.2015
Размер файла 48,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

Институт информатики и телекоммуникаций

Кафедра системного анализа и исследования операций

Роль моделирования при проектировании различных систем

Выполнил: Жевнеров А.И.

студент группы БС12-01

Проверила: Шестернева О.В.

к.т.н., доцент каф. СА

    ВВЕДЕНИЕ
  • 1. Понятие системы
  • 2. Моделирование
    • 2.1 Модели и моделирование
    • 2.2 Роль моделирования
    • 2.3 Примеры систем, требующих моделирование

    Моделирование в настоящее время привлекает пристальное внимание и получило необычайно широкое применение во многих областях знаний: от философских и других гуманитарных разделов знаний до ядерной физики и других разделов физики, от проблем радиотехники и электротехники до проблем механики и гидромеханики, физиологии и биологии и т. д.

    - общенаучным, в высшей степени эффективным инструментом познания;

    - методом прогнозирования инженерно-конструкторских разработок;

    - методом машинной имитации долгосрочных программ и планов в области экономики, анализа и оценки различных вариантов принимаемых ответственных решений и последствий их реализации.

    1. Понятие системы

    Понятие системы широко используется во всех жизненных и научных сферах. Поэтому очень многие авторы анализировали это понятие, развивали определения системы до различной степени формализации. Множественность понятий легко объяснить: определение - это языковая модель системы, и, следовательно, различия целей и требований к модели приводят к разным определениям. Кроме того, разная языковая среда, в силу ингерентности модели, также обусловливает видоизменение определений (уже только поэтому отличаются, например, философское и математическое определения системы).

    Для технических дисциплин наиболее общее понятие звучит следующим образом:

    Система -- это набор взаимосвязанных и взаимозависимых частей, которые образуют определённую целостность, единство.

    Основные признаки системы: наличие множества элементов, единая цель всех элементов, наличие связей между ними, целостность, определенная структура и иерархичность, относительная самостоятельность элементов.

    В рамках системы можно выделить ряд подсистем. Подсистема -- это набор элементов, представляющих относительно автономную область внутри системы. Элементом считается система, которая в рамках рассматриваемого ранга на подсистемы не делится.

    1. Простые и сложные системы

    Простые системы, не имеющие цели и внешнего действия (атом, молекула, кристалл, механически соединенные тела, часовой механизм, термостат и т.п.), -- это неживые системы.

    2. Открытые и закрытые

    Закрытые системы в чистом виде игнорируют любые внешние эффекты и в идеале не должны ничего получать и ничего отдавать. Для большинства организаций такое существование невозможно.

    Открытая система зависит от энергии, информации, материалов, которые поступают из внешней среды.

    3. Искусственные и естественные

    Искусственные системы создаются человеком для выполнения определенных программ или целей (конструкторское бюро, клуб любителей пива, компьютер, спутниковый комплекс).

    Естественные системы создаются природой, человеком для реализации целей мирового существования (система мироздания, циклическая система землепользования, муравейник).

    4. Детерминированные и стохастические.

    Детерминированные (предсказуемые) системы работают по заранее заданным правилам, с заранее известным результатом (обучение студентов в институте, производство стандартизированной продукции).

    Стохастические (вероятностные) системы характеризуются тем, что и входные воздействия внешней и (или) внутренней среды и выходные результаты практически нельзя спрогнозировать (исследовательские подразделения, предпринимательские компании, игра в лотерею).

    5. Жесткие и мягкие

    Для мягких систем характерна большая чувствительность к внешним воздействиям и, соответственно, низкая устойчивость (система котировок ценных бумаг, только что появившаяся на рынке организация, человек при отсутствии твердых принципов).

    Жесткие системы -- авторитарные организации, основанные на высоком профессионализме небольшой группы руководителей. Очень устойчивы к внешним воздействиям и слабо реагируют на небольшие воздействия. (Церковь, авторитарные государственные режимы).

    6. Абстрактные и конкретные системы

    Абстрактные системы -- это системы, все элементы которых являются понятиями.

    Конкретные системы -- это системы, элементы которых являются физическими объектами.

    7. По происхождению системы делятся на:

    - естественные (живые и неживые);

    - искусственные (орудия, механизмы, машины, автоматы);

    - смешанные (эргатические (человеко-машинные), биотехнические, экологические, экономические, военные, производственные).

    8. По описанию переменных:

    - с качественными переменными (формальное описание, содержательное описание);

    - с количественными переменными (дискретные, непрерывные);

    - смешанное описание переменных.

    9. По способу управления:

    - с внешним управлением (без обратной связи, системы с регулированием, управление на уровне параметров, управление на уровне структуры);

    - самоуправление (программное управление, автоматическое регулирование, самоорганизация);

    - с комбинированным управлением (автоматизированные, полуавтоматические, автоматические).

    10. По типу операторов:

    - чёрный ящик - оператор не известен;

    - непараметризованный оператор - оператор известен частично;

    - параметризованный класс систем - оператор известен до уровня параметров;

    - белый ящик - оператор известен полностью.

    модель системный процесс явление

    2. Моделирование

    Моделирование является одним из наиболее распространенных способов изучения различных процессов и явлений и широко используется в научных исследованиях и инженерной практике.

    Моделью называется некий объект-заместитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала, причем имеет существенные преимущества удобства (наглядность, обозримость, доступность испытаний, легкость оперирования с ним и пр.).

    Моделирование - процесс построения модели.

    Различают физическое и математическое моделирование. При физическом моделировании модель воспроизводит изучаемый процесс с сохранением его физической природы. Под математическим моделированием понимают способ исследования различных процессов путем изучения явлений, имеющих различное физическое содержание, но описываемых одинаковыми математическими соотношениями.

    2.2 Роль моделирования

    Еще на ранних этапах проектирования разработчик может определить производительность системы, правильно спрогнозировать ее работу и подобрать характеристики, при которых система будет работать наиболее эффективно. Это можно сделать получив информацию от самой системы (методы измерения), если она существует, либо от модели системы (методы моделирования).

    В настоящее время существует целый арсенал измерительных средств, как аппаратных, так и программных и микропрограммных. Под моделью системы будем понимать такое ее представление, которое состоит из определенного объема организованной информации о ней и построено с целью ее изучения. Для одной и той же системы может быть построен ряд различных моделей в зависимости от точек зрения и степени детализации системы (расчленения на компоненты).

    Место и роль математических моделей при проектировании сложных систем определим следующим образом. Во-первых, такие модели играют фундаментальную роль в оценке производительности и надежности сложных систем. Во-вторых, математическое моделирование является современным средством оценки качества проектных решений по сложным системам, в том числе и уже существующих систем в процессе их эксплуатации.

    Математические модели являются основой методов измерения, а также двух классов методов моделирования: имитационного и аналитического. Очень распространенное и удобное описание поведения системы основывается на концепциях состояния и перехода между состояниями. Состояние системы в момент времени определяется как множество значений интересующих нас параметров системы в момент времени. Любое изменение этих значений параметров означает переход системы в другое состояние. Если поведение модели во времени в основном воспроизводит поведение системы и прослеживается эволюция решений уравнений модели на заданном интервале времени с сохранением хронологической последовательности изменения переменных состояния модели и системы, то мы имеем имитационную модель.

    В аналитическом моделировании уравнения модели решаются чаще всего путем эквивалентных формульных преобразований, которые не отражают хронологию функционирования самой системы. Однако и здесь существуют численные методы (типа решения задачи Коши для дифференциальных уравнений), которые представляют собой последовательную процедуру, в чем-то копирующую эволюцию реальной системы.

    Существенным условием применимости любой модели является ее адекватность реальной системе и при оценке производительности системы точность модели должна быть определена показателями производительности, выбранным для этой цели. Значения этих показателей, полученные в эксперименте на модели, должны быть достаточно близки к значениям моделируемой системы при тех же входных воздействиях.

    Рисунок 1. Иллюстрация понятия точности модели

    На рисунке 1 показана иллюстрация этого определения для простого случая системы обработки данных из N заданий.

    При проектировании, когда моделируемая система не существует физически или недоступна для эксперимента, моделируемую систему представляют в виде концептуальной модели.

    2.3 Примеры систем, требующих моделирование

    Приведем некоторые примеры систем, которым необходимо моделирование на стадиях проектирования и эксплуатации:

    - Задача массового обслуживания. Составив математическую модель обслуживания покупателей в магазине, можно рассчитать оптимальное количество узлов обслуживания (касс), используя такие параметры, как время обслуживания одного клиента, количество клиентов в единицу времени и т.д.

    - Выбор оптимального маршрута. Решение данной задачи реализовано с помощью графов и используется в системах навигации и прикладных программах, например 2gis.

    - Транспортная задача. Данная задача используется для правильного распределения ресурсов с учетом затрат на транспортировку.

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Моделирование играет важную роль при проектировании и эксплуатации различных систем. С его помощью можно сделать прогноз будущей деятельности системы, на который в дальнейшем времени можно влиять, с учетом изменения непостоянных характеристик системы.

    Моделирование является неотъемлемой частью жизни любого человека. Мы постоянно строим модели, порой даже не осознавая этого. Даже весь окружающий мир мы воспринимаем с помощью моделей. Поэтому необходимо использовать моделирование как в практической, так и в научной сфере.

    СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

    1. Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко, Основы системного анализа, - 1997

    2. Н.Ф. Бахарева, В.Н. Тарасов, Проблема совершенствования методов моделирования сложных систем, Вестник ОГУ, - 2002

    3. Веников В.А., Теория подобия и моделирования, М.: Высшая школа, - 1986 г.

    Подобные документы

    Имитационное моделирование как один из наиболее широко используемых методов при решении задач анализа и синтеза сложных систем. Особенности имитационного моделирования систем массового обслуживания. Анализ структурной схемы системы передачи пакетов.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.05.2013

    Этапы развития моделирования явлений, процессов, объектов, устройств и систем. Примеры математического, имитационного и физического построения. Воспроизведение транспортных систем городов с помощью программы для визуализации транспортной схемы VISUM.

    реферат [29,5 K], добавлен 16.12.2010

    Изучение современных принципов, подходов и методов моделирования сложно формализуемых объектов. Решение задач структурной и параметрической идентификации. Характеристики вычислительных систем как сложных систем массового обслуживания. Теория потоков.

    курс лекций [2,3 M], добавлен 18.02.2012

    Построение модели системы массового обслуживания с помощью ЭВМ с использованием методов имитационного моделирования. Моделирование проводилось с помощью GPSS World Student version, позволяющего достоверно воссоздать систему массового обслуживания.

    курсовая работа [555,7 K], добавлен 29.06.2011

    Программные средства имитационного моделирования систем массового обслуживания. Программная среда Matlab, ее структура и основные компоненты, функциональные особенности, а также назначение. Разработка подсистем моделирования. Инструкция пользователя.

    Читайте также: