Структура моделей. Этапы моделирования. Понятие структурного моделирования.

В самом общем виде математическую структуру модели можно записать в виде:

z=f (x, y), где

z - вектор исходов- вектор результатов функционирования системы;

x - вектор управляемых (контролируемых) переменных;

y - вектор неуправляемых переменных;

f - функциональная зависимость между x, y, z.

Также в общем случае в состав модели входят: компоненты; параметры; переменные; функциональные зависимости; ограничения; целевая (критериальная) функция. Под компонентами модели реальной системы (объекта) понимаются модели отдельных элементов (подсистем) моделируемой системы (объекта). Параметры после их определения и ввода в модель являются постоянными величинами. Определение значений параметров модели может рассматриваться как самостоятельная задача.

Переменные величины модели делятся на экзогенные и эндогенные. Экзогенные переменные (внешние по отношению к модели, «входные») являются следствием воздействия на систему окружающей среды или управлений. Эндогенные переменные характеризуют процессы, протекающие в модели. В каждый момент времени они либо характеризуют состояние модели (тогда их называю фазовыми координатами), либо определяют исходы, генерируемые моделью (тогда их называют выходными или исходами системы).

Функциональные зависимости выражают соотношения между переменными моделями.

Ограничения устанавливают пределы изменения переменных, а также и допустимые пределы расхода ресурсов и средств на моделирование, в том числе на время, которое можно использовать на исследование, чтобы получить результат к требуемому моменту. Ограничения могут быть искусственными (устанавливаются разработчиком модели) или естественными (являются следствием свойств, присущих системе и окружающей среде).

Целевая (критериальная) функция - отражение цели исследования и правило вычисления оценки этой цели.

Этапы моделирования:

- Постановка задачи

- Выбор вида (типа) модели

- Разработка математической модели (формализация)

- Разработка методов расчета численных алгоритмов

- Реализация модели

- Разработка методики исследований

- Планирование эксперимента

- Проверка модели

- Оценка адекватности

- Проведение исследований

- Анализ результатов

- Разработка рекомендаций

- Сопровождение принятого решения

В ходе моделирования периодически происходит возвращение к предыдущим этапам после анализа промежуточных и конечных результатов моделирования. Это характерно для прикладных исследований. В процессе эксперимента уточняются постановка задачи, ее формализация, допущения, совершенствуются вычислительные алгоритмы.

12. Методика системного анализа – понятие, необходимость ее разработки и применения, предназначение, содержание, подходы и методы ее реализации.

Методика системного анализа разрабатывается и применяется в тех случаях, когда у лиц, принимающих решения, на начальном этапе нет достаточных сведений о проблемной ситуации, позволяющей выбрать метод ее формализованного представления, сформировать математическую модель, или применить один из новых подходов к моделированию, сочетающий качественные и количественные приемы.

В этих случаях может помочь представление объекта в виде системы, организация процесса, коллективного принятия решений с привлечением специалистов различных областей знаний, с использованием различных методов формализованного моделирования.

Для организации данного процесса нужно определить последовательность этапов, рекомендовать методы выполнения этих этапов, предусмотреть при необходимости возврат к предыдущим этапам. Такая последовательность определенным образом выделенных и упорядоченных этапов и подэтапов с рекомендованными методами и приемам их выполнения представляет собой структуру методики системного анализа.

Таким образом, методика системного анализа разрабатывается с целью организации процесса принятия решений в возможно проблемных ситуациях. На основании опыта системного анализа можно рекомендовать при разработке методики вначале выделить два крупных этапа, которые отделяют процесс собственно формирования модели от процедуры ее оценки и анализа:

● Формирование первоначального варианта (вариантов) модели принятия решений (структуры целей, оргструктуры, сетевой или другого вида модели, альтернативных вариантов решения и т.п.).

● Оценка и анализ первоначального варианта (вариантов) модели принятия решений (структуры целей, оргструктуры и т.п.) и выбор наилучшего варианта (или корректировка первоначального варианта, если он был единственным)

Если после выделения подэтапов их число окажется небольшим (7..9), их можно перенумеровать по порядку, и при оформлении методики рассматривать как последовательность ее этапов.

При большом числе подэтапов целесообразно сохранить первоначально выделенные крупные этапы. Более того, если в методике предусматривается возможность выбора методов реализации этапов и подэтапов, то подэтапы могут быть еще более детализированы. Первоначально выделенные этапы могут быть разделены на подэтапы. Разделение на подэтапы зависит от задачи и от выбранных методов реализации этапов. Некоторые подэтапы в методике могут выполняться параллельно, и тогда методику удобно представлять в виде сетевой модели, т.е. в виде графических схем с последовательными параллельными этапами. При таком представлении в методике легко отразить возможность возврата к предыдущим под этапам и соответствующие подэтапы выбора дальнейшего пути.

Таким образом, при разработке методики системного анализа необходимо определить:

● Тип решаемой задачи (проблемы);

● Выделить в проблеме задач нескольких предметных областей – выбора целей, совершенствование оргструктуры, организации процесса принятия реализации решений т.п.;

● Разработать методики для каждой из них с выделением двух рассмотренных крупных этапов.

О выборе подходов методов разработок и реализации методики.

При выполнении первого из рассмотренных основных этапов методики наиболее часто используются методы из группы МАИС – сценарий, «мозговая атака», методы структуризации, морфологический подход. Наряду с МАИС могут использоваться методы формализованного представления систем. Для разработки языков моделирования (первоначального отображения модели, вариантов принятия решения) все более широкое распространение получают теоретко-множественные, логические, лингвистические представления. Первоначальные варранты принятия решений могут быть представлены в виде сетевых моделей и других видов задач. Может применяться и форма постановки задач в виде модели математического программирования, то есть определения целевой функции, ограничений.

При выполнении второго этапа методика не обходится без использования экспертных оценок, различных приемов их получения и методов обработки - от традиционного усреднения от экспертов оценок до методов организации сложных экспертиз и оптимизационных моделей, использующих экспертные оценки в качестве исходной основы. При затруднении в проведении экспертных процедур могут применяться косвенные количественные оценки, базирующиеся на использовании в качестве источника оценок различного рода деловых документов (включая директивные) и источников научно-технической информации, отражающих опыт компетентных специалистов.

Выбор методов формирования и оценки моделей в методике системного анализа зависит от степени неопределённости проблемной ситуации, для исследования или управления которой разрабатывается методика. Поэтому при разработке методики целесообразно вначале обосновать, каким классом систем может быть отображена проблемная ситуация, на этой основе решать вопрос о выборе методов моделирования. Если проблемную ситуацию удастся отобразить с помощью класса хорошо организованных систем и применить методы поиска экстремумов функций или методы математического программирования, то процесс исследования проблемы (решения задач) будет описываться в терминах этих формализованных методов и о методике системного анализа в этих случаях нет необходимости говорить.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒