Загрузил ourgrandexistence

Л1 ИМ Системный подход

Реклама
Имитационное
моделирование
Кафедра инженерной кибернетики
Проф. Крапухина Нина
Владимировна
12.02.2019
Информация о курсе ИМ
6 семестр
 Лекции 34 час.
 Лабораторные работы-34 час
 Зачет с оценкой
7 семестр
 Курсовой проект
Структура курса
6 семестр (зачет с оценкой)
 Лекции - 36 час и лабораторные-36 час
 Системный подход и задачи системного моделирования
 Основные понятия и общая методология системного
моделирования
 Построение моделей сложных дискретных систем
 Построение моделей сложных непрерывных систем
 Верификация и идентификация моделей
 Программные средства для моделирования
 Современные тенденции развития имитационного
моделирования
 Тестирование (основные понятия курса)
 ДЗ1 по СМО
 ДЗ2 по когнитивным моделям
 Реферат и презентация по ППП
6 семестр
 Курсовая работа
ЛЕКЦИЯ №1
Системный подход и задачи
имитационного моделирования
Специфические особенности
объектов моделирования



Имитационное моделирование это частный
случай математического моделирования.
Существует класс объектов, для которых по
различным причинам не разработаны
аналитические модели, либо не разработаны
методы решения полученной модели.
В этом случае математическая модель
заменяется имитатором или имитационной
моделью математического моделирования
Специфические особенности
объектов моделирования
Сложные человеко-машинные системы,
обладающие:
  стохастичными условиями
функционирования,
 масштабность и комплексность
конечных целей при нечеткой их
формулировке,
 вероятностная оценка их достижимости
Имитационная модель
Имитационная модель – это
специальная форма
математической модели, в которой:



декомпозиция системы на компоненты
производится с учетом структуры
проектируемого или изучаемого объекта;
в качестве законов поведения могут
использоваться данные, полученные в
результате экспериментов;
поведение системы во времени
иллюстрируется заданными динамическими
образами.
Возможности имитационного
моделирования



Проведение вычислительных
экспериментов с еще только
проектируемыми системами
Изучение систем, натурные
эксперименты с которыми из-за
соображений безопасности или
дороговизны, нецелесообразны
Доступность широкому кругу
пользователей
Системный подход и задачи
системного моделирования
В технике при создании новых
технологических процессов, машин,
приборов и агрегатов инженер
осуществляет выбор
 принципов, на базе которых может
производиться выполняемая
разработка,
 производит выбор параметров
технологических процессов;
Системный подход и задачи
системного моделирования
В экономике экономист выбирает
наиболее эффективную организацию
производства,
 ищет эффективные направления
капиталовложений и др.
 Перечь задач выбора можно
продолжить

Модели и принятие решений
В науке исследователь осуществляет выбор,
начиная
 с выбора области приложения своих усилий,
 формулировки основных рабочих гипотез,
 теоретической разработки проблемы и
 постановки экспериментов для выбора
области наиболее эффективного
использования (приложения) полученных
результатов;



Возникают ситуации, когда получаемое в результате
выбора решение не только не оптимизирует
критерий, но и не позволяет получить даже его
удовлетворительное значение.
Тогда у ЛПР остается только один выход – ЛПР
должно отказаться от выбранного подхода к
решению поставленной задачи и задача практически
остается нерешенной; требуется новый подход.
Приведем несколько примеров задач выбора и
принятия решения, возникающих в области
интересующих нас приложений
Пример 1.


Рассмотрим проблемную ситуацию,
возникающую при исследовании механизма
сложной химической реакции.
Предположим, реагент А1, растворенный в
веществе А0 поступает в реактор с потоком
и взаимодействует с веществом А2,
поступающим с газовым потоком ,
содержащим кроме того компоненту А3. На
рис. 1а показана общая схема
осуществления процесса [ Ι ].
Схема реактора непрерывного
действия
0
 2 - входные потоки;
Ф10 ,Ф


Входной
поток
Ф10
Выходно
й поток Ф
Реактор
С А00 , С А01
СА4 ,СА7,СА8,СА9
Входной поток
Ф02
С А02 ,С А03

Ф - выходной
двусторонний поток;
- содержания
веществ А0, А1, А2,
А3 во входных
потоках;
- содержания
веществ А4, А7, А8,
А9 в выходном
потоке (в
соответствующей
фазе).
Известно







суммарное стехиометрическое уравнение:
А1  2 А2  А4  А7
(Ι)
по которому протекает изучаемый процесс.
что в процессе проведения химической реакции в
зоне взаимодействия, наряду с веществами А1, А2,
А3 обнаруживаются вещества А4, А5, А6, А7, А8, А9.
что в выходной продукт кроме основного,
получаемого продукта А7, попадают вещества А4, А8
и А9.
при этом предполагается известными возможные
реакции между участвующими во взаимодействиях
веществами А1+А9, их равновесия и кинетика,
а также то, что взаимодействие может проходит по
нескольким механизмам
Требуется


восстановить детальный механизм
взаимодействия между веществами А1
и А2, описываемый суммарной
реакцией ( Ι ), где выходным товарным
продуктом является вещество А7;
Стехиометрические уравнения
постулируемого механизма
Гипотеза 1
А1  А2  А3  А4
А2  А3  А4  А5
А5  А4  А6
А6  А4  А7
А3  А7  А4  А8
А8  А7  А9
Гипотеза 2
А1  А2  А3  А4
А2  А3  А4  А5
А5  А6  А4
А6  А7  А4
А3  А7  А8  А4
А8  А4  А6  А9
А2  А9  А7  А4
Выбор гипотезы помощью
математического моделирования




Построить математические модели для всех
постулируемых механизмов (множество
возможных решений – альтернатив)
Сформулировать критерий, по которому будем
проводить такой выбор гипотезы
Провести моделирование всех постулируемых
гипотез и получить для каждого количественные
значения критерия.
Осуществить выбор гипотезы наиболее близко
описывающей практические данные.
Пример 2 Усовершенствование
технологического процесса разделения двух
веществ.

Предположим, известно, что требуемый продукт А3
получают в результате химического
взаимодействия веществ А1 и А2 по следующему
стехиометрическому
уравнению
К пр
А1  А2  
 А3  А4  q
К обр

где Кпр и Кобр – константы скоростей прямой
и обратной реакции, являющиеся
функциями температуры, а q – тепловой
эффект реакции.
Процесс разделения


Обычно проводится в несколько стадий в различных
технологических аппаратах. В ректификационных
колоннах эти стадии реализуются на отдельных
“тарелках”, расположенных последовательно по
вертикали колонны одна под другой
Жидкость при этом перетекает сверху вниз, с
тарелки на тарелку, а газ (пар) двигается снизу
вверх, навстречу жидкости.
Блок-схема процесса разделения
(ректификации).
ФП , С А2 , С А4
Ф ,С
0
Ж
0
А1 Ж
Ф Ж , С А3 , С А1
N-ая стадия
(тарелки)
ТN
i-ая стадия
(тарелки)
Тi
1-ая стадия
(тарелки)
Т1
ФГ0 , С А02 газ
Цель усовершенствования процесса
разделения


Нужно выбрать
такое число стадий N и
такое распределение температурного режима по
стадиям Тi,
которое обеспечит наибольший коэффициент
разделения веществ А1 и А3 при заданных
ограничениях так, чтобы концентрация А3 в
выходном продукте была наибольшая
Основные задачи
требуется провести прогноз возможных
показателей технологического процесса
разделения смеси для различных
аппаратурных схем реализации
процесса
 и выбрать наиболее эффективную.

Этапы решения





Построить математическую модель одной стадии
процесса
Наметить факторы-параметры и сформировать из
них критерий эффективности,
Разработать способ и провести математическое
моделирование одной стадии процесса
Генерирование множества возможных
технологических схем и режимов в пределах
заданных реальных ограничений,
Провести с помощью метода математического
моделирования отбор наилучшей (оптимальной)
схемы, используя сформированный критерий
эффективности.
Количество критериев



Выбор наилучшего варианта технологической схемы
можно осуществить
как по одному критерию, например, по степени
разделения веществ А1 и А3
Так и по некоторому множеству критериев:
- критериям оценки удельной производительности,
- оценки получаемого качества разделения,
- надежности функционирования установки и др.
Конечно, когда говорят о множестве критериев,
полагают, что остальные отдельные критерии нельзя
или неизвестно как свести в один критерий путем
выполнения какой-либо формальной
математической операции
Пример 3. Снижение себестоимости продукции
металлургического производства


Пусть выделен некоторый ресурс , расходуя
который нужно снизить себестоимость
производства от значения Y0 до величины
Y<Y0 .
Предположим, что для уменьшения
себестоимости можно применить одну из
четырех альтернативных стратегий - A, B, C,
D:
Стратегии снижения себестоимости




А - провести совершенствование технологических
процессов на существующем оборудовании;
В - осуществить модернизацию существующего
оборудования;
С - установить новое оборудование;
D - создать новые технологические процессы с
использованием новых видов сырья.
Каждая из перечисленных стратегий образует на
плоскости рис. 3 различную траекторию зависимости
себестоимости продукции от расходуемого ресурса
“R” , аппроксимируемую соответственно функциям .
Зависимость себестоимости от ресурса
при разных стратегиях
Первый тип цели
 Достигнуть экстремум Y, израсходовав
любую часть ресурса .
Этой цели при на рисунке соответствуют две
функциональные зависимости: YС и YD .
Зависимость имеет минимум Y в точке Сmin ,
а зависимость в точке Dmin.
 Необходимость сформулировать
дополнительное требование, например,
иметь наименьший расход ресурса R
Второй тип цели



Достигнуть заданного уровня Yopt при
минимальном расходе ресурса .
Здесь решения будут зависеть от заданной
величины Yopt .
Если, например, требуется, чтобы
Yopt=Y1=const , то выбирается стратегия так,
как уровень Y1 достигается при наименьшем
ресурсе R ; при Yopt=Y2=const уже выбирается
стратегия YD (R)
В задаче сформулированы две и более
целей

В общем случае различные стратегии имеют оптимумы в
разных точках,
например, в точках R1 и R2, а между ними появляется область
компромисса (рис. См. ниже). Эффективное решение будет
находиться в зоне компромисса между двумя решениями,
каждое из которых оптимально для одной из заданных целей.

Выбор координаты точки R в зоне компромисса не может быть
формализован без дополнительной информации. Если,
например, вводится ограничение – требуется, чтобы , то зона
компромисса может изменяться и даже может исчезнуть, как это
показано на рис.
В задаче сформулированы две и более
целей
Общий методологический подход
• Сначала формируется проблемная ситуация и цель, которую надо
достигнуть.
• Далее выбирается критерий, по которому ЛПР будет оценивать
степень достижения поставленной цели.
• Потом генерируется множество возможных вариантов моделей
(альтернатив)
• Из этого множеств путем сопоставления возможных решений,
осуществляется выбор.
Из этого подхода четко следует, что только тогда выбранное
решение может оказаться достаточно эффективным решением.
Данный этап формирования множества возможных целей и
моделей, также как и этап выбора в каком-то смысле наилучшего,
является очень важным в общем процессе моделирования
Вывод
Этапы формирования множества
возможных целей и моделей, также как
и этап выбора в каком-то смысле
наилучшего решения, является очень
важным в общем процессе
моделирования
ИТ в моделировании
• ЭВМ позволяет накапливать колоссальные объемы
информации в виде банков знаний,
• Обеспечивают фантастическую скорость переработки
информации, представляют пользователю – ЛПР – огромные
возможности и большую гибкость при решении проблем;
• ЭВМ стимулируют желание браться за решение таких проблем,
к которым ранее, до появления ЭВМ, человеку не удавалось
подступиться.
В то же время, ЭВМ не могут находить проблемы, ставить задачи
и обнаружить области, где их привлечение дает огромные
улучшения и повышает эффективности. Это могут делать
только люди.
Системный подход



Возникла необходимость нахождения некоторого
общего подхода, понятийного и формального
(математического) аппарата, который позволил бы
привлекать ЭВМ c их новыми возможностями для
эффективного решения задач моделирования в
различных областях научной и инженерной
деятельности.
Одним из возможных подходов к решению
поставленной задачи является использование
системного подхода, опирающегося на уже
существующее понятие системы”.
позволяет создать наиболее общую, не привязанную к
какой-либо конкретной предметной области, структуру
формализованного подхода к решению проблем
выбора.
Лицо, Принимающее Решения
В теории
принятия решений есть специальный термин Лицо, Принимающее Решения, сокращенно ЛПР.
ЛПР –это человек или коллектив
1.
на котором лежит ответственность за принятое
решение,
2.
кто подписывает приказ или иной документ, в
котором выражено решение.
Обычно это генеральный директор или
председатель правления фирмы, командир
воинской части, мэр города и т.п., словом ответственный работник. Но иногда действует
коллективный ЛПР, как в случае с Советом
директоров фирмы или Государственной Думой
Российской Федерации
В любой из перечисленных задач выбора лицо,
принимающее решение (ЛПР) стремиться
 выбрать такую линию поведения, которая будет
приводить его к желаемой цели или к желаемому
исходу наиболее действенно с точки зрения тех
факторов, которым ЛПР придает наибольшее
значение в момент принятия решения;
 если при этом принятая ЛПР линия поведения
оптимизирует построенный из этих факторов
критерий, т.е. если осуществляется в каком-либо
смысле оптимизация, то поставленную задачу можно
считать решенной.
Общая методология системных
решений
Постановка
задачи
Выбор системного
решения
Формирование
целей (критериев)
Оценка
предпочтительности
альтернатив
Формирование
ограничений
Формирование
альтернатив
Что такое система?
•
Существует два подхода к определению понятия
системы:
классический (индуктивный) подход рассматривал
систему как сумму отдельных элементов без учета
образования новых свойств, возникающих при их
объединении.
Усложнение технологий, появление новых инженерных
проблем и решений, обусловило необходимость учета
нового системного свойства – свойства
целостности, связанного с объединением некоторого
множества элементов в систему; рассмотрение этого
множества элементов, как единого целого, - составляет
суть современного системного подхода к рассмотрению
системы.
Последовательный переход
от общего к частному при системном подходе


в основу анализа положена общая цель, предмет
анализа выделяется из изучаемой предметной области
и внешней (окружающей) среды таким образом, чтобы
путем всестороннего анализа проблемной ситуации
найти наиболее эффективно решение поставленной
цели.
Для этого требуется, чтобы применяемые методы при
выборе эффективного решения позволяли
рассматривать произвольное множество возможных
альтернатив, обеспечивали возможность формального
описания каждой альтернативы с помощью многих
переменных, позволяли учитывать неопределенность
Определение системы

Определение. Системой называется объект,
либо совокупность объектов (элементов),
любой природы, находящихся в отношениях
и связях между собой и образующих
определенную целостность, т.е.
обладающих свойством, которого не имеет
ни один из элементов системы при любом
способе членения системы и не выводимым
из свойств частей.
Определение системы ставит
два важных вопроса

1. Каковы способы организации отношений и
связей, делающие объект системным?

2. Каковы свойства объекта, которые связаны с
его целостностью?

По сути дела, только понимание ответов на эти
вопросы создает современное понятие системы и
позволяет в каждом конкретном случае
представлять изучаемый объект как систему
Два пути проявления целостности в
объекте: внутренний и внешний




Внутренний путь состоит в том, что исходный объект является
физически нерасчлененным, а присущая объекту организация
позволяет выделять в нем естественное членение на
компоненты, которые могу рассматриваться в модельном
представлении как подсистемы, образуя пространственновременное единство.
Например, живой организм можно представить как систему,
состоящую из некоторого множества компонентов,
физиологических или других, находящихся в отношениях и
связях.
Аналогично, технологический процесс можно представить как
некоторый целостный объект, члененный на множество
взаимосвязанных элементарных процессов – химических,
тепловых, гидродинамических и других, каждый из которых
может рассматриваться как компонент системы.
В обоих приведенных примерах целостность проявляется
внутренним путем, поэтому такие системы называются
внутренними системами.
Два пути проявления целостности в
объекте: внутренний и внешний


Имеется другой большой класс систем,
построенных за счет объединения заранее
имеющихся объектов (агрегатов) в единый
целостный комплекс, как это имеет место,
например, в любой технологической схеме.
Такие системы называются внешними
системами, так как их представление в виде
множеств элементов (объектов), находящихся
в отношениях и связях, образующих единый
комплекс, просто следует из самого устройства
системы.
Подсистема, надсистема,
элемент



Части системы, обладающие свойствами
аналогичными системе в целом, называют
подсистемами.
Объединение нескольких систем, обладающее
системными свойствами, называется системой
более высокого уровня или надсистемой.
Элементом системы называется принятая
неделимая часть системы, внутрь которой
описание не проникает].
Примеры


Например, если при изучении какого-нибудь
явления проблема не углубляется дальше
рассмотрения поведений отдельных атомов, то
атом является элементом системы.
В том случае, когда при исследовании неделимым
элементом становиться технологический аппарат,
он является элементом системы, группа агрегатов
отделения – подсистемой, цех, состоящий из
нескольких отделений, представляет систему,
включающую ряд подсистем (по числу отделений
цеха).
Представление сложной системы в
виде многоуровневой структурыиерархии.
ИЕРАРХИЯ (от греч. hieros — священный,
arche — власть) —
 расположение частей или элементов целого
в порядке от низшего к высшему,
 с возрастающим значением и
уменьшающимся числом членов,

организация их в структуру типа дерево;
Системный подход

Методологической основой исследования и
проектирования физических, технических, человекомашинных и ряда др. систем является системный подход.

Определение. Системный подход представляет собой
методологию моделирования, исследования,
проектирования и реализации сложных систем любой
природы, вытекающую из философии диалектического
материализма и теоретического обобщения практики
работы с большими системами.

Необходимость такого подхода связана с тем что
методология, разработанная классическими точными
науками и хорошо оправдавшая себя на практике,
становится недостаточной для случаев, когда приходится
иметь дело со сложными системами, необозримыми для
одного человека.
Моделирование и изучение простых
систем на основе аналитических
математических моделей
Реальная система
Концептуальная
модель
Математическая
модель
Сравнение теоретических
выводов с данными
эксперимента
Практическое исследование
результатов исследования
Аналитическое
исследование
моделей
Концептуальная модель


1.
2.
3.
4.
5.
Концептуальная модель – это обобщенное
описание реального объекта, для которого мы
должны строить математическую модель и которое
должно содержать отличительные свойства
объекта без описания отдельных деталей.
Построение концептуальной модели включает
выбор цели,
Выбор входных и выходных переменных,
Выявление управляющих и возмущающих
воздействий,
Выявление наиболее характерных свойств,
Формирование структуры модели и возможные
ее альтернативы.
Недостатки такого подхода для
сложных систем



Невозможность человеку-исследователю за приемлемый
для практики срок создать концептуальную модель и на
ее основе достаточно полную математическую модель,
адекватную реальной системе.
Не позволяет отражать нечеткий характер сложных
человеко-машинных систем, построение математической
модели (ММ) на основе теории размытых множеств
(отмечал Л. Заде), использование лингвистических
переменных, нечетких алгоритмов и т.д.
Моделирование сложных систем
на основе системного подхода
Анализ системы:
•анализ свойств
•структура, поведение
Концептуальная
построение к м
элементов
Объект
исследования
Построение
математ.
модели
элементов
Окружающая
среда
Структурный синтез
системы
Исследование
модели
Использование
результатов
Построение
математической
модели системы в
целом
Концептуализация
системы как целого
Сравнение подходов



При построении аналитических ММ этап построения
концептуальной модели отдельно не выделяется нигде,
кроме памяти исследователя, не фиксируется даже
самим исследователем и явно не осознается им.
При моделировании сложных систем возникает
необходимость явного выделения этапа проведения
системных исследований и выработки системных
представлений.
В основе системного подхода лежит итеративность
процесс, осуществляемый одним, а чаще группой
исследователей. Разработка на этой основе схемы
моделирования является одной из главных задач
разработчика (см. рис.).
Декомпозиция
— разделение целого на части

Декомпозиция — это научный метод,
использующий структуру задачи и
позволяющий заменить решение одной
большой задачи решением серии
меньших задач, пусть
и взаимосвязанных, но более простых.
Основные особенности системного
подхода





При исследовании сложных систем итеративность процессов
становится принципиально обязательной и как, правило, носит
внешне явно выраженный характер. При аналитическом
моделировании простых систем итеративность не обязательна, и
если имеет место, что как внутренний процесс, не имеющий внешне
явно выделенных и продолжительных этапов итерации.
При моделировании сложных систем участие коллектива
исследователей, организованных как единое целое, является
практически обязательным условием.
Комплексность заключается в синтезе построенных различными
специалистами одноаспектных моделей в комплексную модель,
дающую всестороннее представление о системе.
Использование иерархической декомпозиции, позволяющее иметь
о системе и целостное, и когда нужно, детальное представление.
Агрегирование информации и стратификация языка описания, т.е.
на различных уровнях иерархии применяются различные языки
описания и при переходе с более нижнего уровня наиболее верхние
приходится разрабатывать обобщенные понятия, агрегирующие в
себе множества понятий более низкого уровня
Моделирование
машиностроительного
предприятия
Натуральные и
стоимостные
показатели
Изделия
Цехи,
сборочные
единицы
Детали
операции
Станки
Моделируется загрузка станков и рабочих мест. Используется язык
деталеопераций, затем деталей и сборочных единиц, затем изделий,
натуральные и стоимостные показатели, оценки работы цехов
Важнейшие закономерности
системного подхода



Рассматриваются любые исследуемые целостности как
системы и, в тоже время, как подсистемы или элементы
других – больших – систем, со всеми вытекающими
отсюда последствиями.
Системный подход является эффективным средством при
решении проблемы упрощения и позволяет выявлять
простое в сложном, порядок и закономерности в
кажущемся хаосе.()
Рассматривая мир как систему, построенную из систем,
мы получаем возможность значительно уменьшить
подлежащих рассмотрению степеней свободы изучаемых
объектов по сравнению с тем, что мы бы имели,
рассматривая эти объекты как несвязанные в системе
Основные принципы системного
подхода в моделировании

Физичность

Моделируемость

Целенаправленность
Принцип физичности





Всякой системе присущи физические
законы (закономерности), возможно
уникальные, определяющие внутренние
причинно-следственные связи,
существование и функционировании.
Принцип физичности включает постулаты
целостности
эмерджентности
автономности.
Постулаты принципа
физичности




Согласно постулата целостности, сложная система
должна рассматриваться как единое целое.
Целостные свойства формируются путем накопления,
усиления и проявления одних свойств подсистем
одновременно с нивелированием, ослаблением и
скрытием других.
При объединении подсистем в систему и при членении
системы недопустима потеря тех свойств, которые
формируют целостные свойства системы
Условия автономности определяются внутрисистемные
законы сохранения и их независимости от внешней
среды, а также пространственно-временную методику.
Постулаты принципа
физичности

Постулат эмерджентности - при
котором свойства системы в целом
существенно отличаются от свойств
отдельных составляющих его
подсистем и элементов системы
Зависимость степени извлечения
полезного компонента от качества
входного концентрата для
последовательного соединения
аппаратов

Для первого аппарата зависимость частного извлечения от
качества входного концентрата
имеет монотонно
убывающую зависимость, а зависимость степени извлечения
во втором аппарате от качества входного концентрата при
заданном качестве конечного концентрата имеет вид
монотонно возрастающей функции.

Тогда зависимость общей степени извлечения от качества
входного концентрата при заданном будет иметь экстремум,
который не обладает ни один из аппаратов в отдельности.

Учет свойства эмержентности приводит к тому, что
исследование свойств предприятия в целом производится,
исходя из свойств отдельных подсистем (подразделений), и
наоборот, свойства подсистем (подразделений, цехов, участков)
анализируются исходя из особенностей предприятия в целом.
Этот процесс носит итеративный характер.
Принцип эмерджентности и целостности

Сущность принципа эмерджентности заключается в
осознании, что система может представлять нечто
большее, чем механическую сумму ее частей, что
разделяя систему на части и изучая каждую часть
отдельно, мы можем потерять нечто существенное в
понимании системы как целого.

Следует отметить, что принцип целостности, хотя и
говорит о возникновении новых свойств, акцентируем
внимание на явлении целостности, т.е. на то что
совокупность объектов может выступать как одно целое, в
определенном смысле ограниченном от остального мира.
Принцип же эмерджентности акцентирует внимание на
возможность возникновения нового при объединении
объектов

Явление «эмерджентности» лежит в основе перехода
количества в качество.(например, переход воды при
замерзании из аморфной структуры в кристаллическую
Принцип моделируемости





Принцип моделируемости Сложная
система представима конечным
множеством моделей, каждая из которых
определяет грань ее сущности.
Принцип моделируемости включает
постулаты:
дополнительности,
действия,
неопределенности
Постулаты принципа моделируемости


Согласно постулату дополнительности,
сложные системы, находясь в различных
средах, могут проявлять различные
системные свойства, в том числе и
альтернативные.
Из этого следует, что сложная система во
взаимодействии со средой может
проявлять разные свойства в различных
ситуациях, несовместимые ни в одной из
них внутри системы, а начиная с
некоторого уровня требуется
«переустройство» системы
Постулаты принципа моделируемости


Постулат действия определяет то, что для
изменения поведения системы требуется
прирост воздействия, превосходящего
некоторое пороговое значение.
Порог – это функция количества
определенного вещества, энергии,
информации. До определенного уровня
действие среды компенсируется усилением
одних и ослаблением других процессов внутри
системы, а начиная с некоторого уровня
требуется «переустройство» системы
Постулаты принципа
моделируемости


Постулат неопределенности указывает, что
каждой системе присуща область
неопределенности, внутри которой невозможно
достигнуть повышения точности определения
(изменения) свойств системы.
Повышение точности определения (изменения)
какого-либо количественно описываемого
свойства сверх некоторого предела будет
приводить к понижению возможной точности
определения другого свойства
Принцип целенаправленности



Принцип целенаправленности определяет особое
место сложных систем, как систем, обладающих
совокупностью функций, стимулирующих
определенные состояния системы
При этом система оказывается способной
противостоять внешнему воздействию, а также
использовать среду и случайные события.
Следствием принципа целенаправленности является
постулат выбора.
Сложная система обладает способностью выбирать
свое поведение в существенной связи с
возникающей ситуацией в зависимости от
внутренних критериев целенаправленности.
Анализ и синтез сложных систем



Для анализа и синтеза управления такими сложными
системами прибегают к традиционном методу
декомпозиции на более простые подсистемы, исходя из
специализации инженерных и научных кадров решающих
те или иные задачи, особенностей используемых
методов, технологии процессов и аппаратов.
Однако описание каждой подсистемы не носит
самостоятельного характера, а определяется с учетом
места подсистемы в целом (в производстве).
Процесс декомпозиции металлургического предприятия и
предприятий других отраслей, а также систем управления
ими в настоящее время не формализован и носит
эвристический характер в зависимости от целей
исследования сложной системы.
Декомпозиция сложной системы

Чаще всего такое разделение осуществляется по функциональным
признакам и признакам обеспечения ресурсами процессов
производства.

Выделение элементов производства и систем управления в виде
отдельных участков и цехов металлургического производства,
образованных по технологическому или предметному признаку
целесообразно с той точки зрения, что выделенные подсистемы
обладают определенными правом принятия самостоятельного
решения, самостоятельно функционирующие и решающие свои
задачи управления.

Учет взаимосвязи элементов (подсистем) между собой после
процесса декомпозиции для технологических процессов требует
последующего решения задачи согласования загрузок,
взаимосвязей, при котором функционирование отдельных подсистем
будет подчинено достижению единой цели для системы в целом.
Вывод
Принципы физичности,
моделируемости и целенаправленности
в моделировании достаточно полно
отражают основу системного подхода.
 Их реализация
находит приложение
в формальном представлении и
методологии разработки моделей
систем.

Задание №1



В области информационных технологий,
вычислительной техники и разработки
программного обеспечения привести свои
примеры сложных систем иллюстрирующие их
цель;
Представить структуру и выделить подсистемы
Дать интерпретацию принципов системного анализа
для указанных выше примеров в терминах
соответствующей предметной области.
Дать текстовое и графическое пояснение. Отчет в
электронном виде (файл в Convas)
ВОПРОСЫ?
Спасибо за внимание!
Скачать