ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Введение
Моделирование можно рассматривать как один из самых мощных методов и инструментов познания, анализа и синтеза,
которым располагают специалисты, ответственные за разработку и функционирование сложных технических устройств и
технологических объектов (систем).
Идея моделирования состоит в замене реальной системы некоторым «образом» – математической моделью – и в даль-
нейшем изучении модели на компьютере с целью получения новых знаний об этой системе. При этом у исследователя появ-
ляется возможность экспериментировать с моделью системы в тех случаях, когда делать это на реальном объекте практиче-
ски невозможно или нецелесообразно. Работа не с самим объектом (явлением, процессом), а с его математической моделью
дает возможность относительно быстро и без существенных затрат исследовать его свойства и поведение в любых мысли-
мых ситуациях (преимущества теории). В то же время вычислительные (имитационные) эксперименты с моделями систем
позволяют подробно и глубоко изучать системы в достаточной полноте, недоступной чисто теоретическим подходам (пре-
имущества эксперимента).
Собственно моделирование представляет собой процесс конструирования математической модели реальной системы
(технической и/или технологической) и постановки вычислительных экспериментов на этой модели с целью либо понять
(исследовать) поведение этой системы, либо оценить эффективность различных стратегий (алгоритмов) ее функционирова-
ния с помощью реализуемых на компьютерах вычислительно-логических алгоритмов. Таким образом, процесс моделирова-
ния включает и конструирование модели, и ее применение для решения поставленной задачи: анализа, исследования, опти-
мизации или синтеза (проектирования) системы.
1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ
1.1. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Основу современного подхода к решению задач моделирования и оптимизации технологических процессов и систем
составляет
системный анализ –
метод научного познания, состоящий в том, что любой объект по отношению к субъекту рас-
сматривается как система (сложное образование), состоящая из большого числа элементов, связанных между собой вещест-
венными, энергетическими, информационными и другими связями сильнее, чем с окружающей средой [1].
Сущность системного анализа определяется тем, что мы вкладываем в понятие
система
. Будем называть системой сово-
купность элементов, обладающую следующими свойствами: 1) целостности и членимости; 2) связности; 3) интегративности
(эмерджентности); 4) организованности; 5) наличием цикла существования – «жизненного цикла» системы.
Рассмотрим подробнее каждое из этих свойств.
Свойство целостности и членимости.
Система – это прежде всего целостная совокупность взаимосвязанных элементов.
Она допускает детализацию (расчленение) на подсистемы, т.е. пространственно-временные агрегаты, состоящие из взаимо-
связанных элементов. Элементы системы при определенных условиях могут рассматриваться как самостоятельные системы,
а сама система – как элемент более высокого уровня иерархического расчленения. Расчленение системы на подсистемы и
элементы часто является условным и зависит от целей проводимого исследования.
Свойство связности системы.
Система существует как целостное образование тогда и только тогда, когда сила межэле-
ментных связей внутри системы выше, чем сила связи этих элементов с окружающей средой. Связи между элементами раз-
личают по физическому наполнению (вещественные, энергетические, информационные) и направлению (прямые, обратные).
Упорядоченная в пространстве и времени совокупность элементов и связей образует
структуру системы
. Наглядно
структура системы может быть представлена в виде графа, узлы (вершины) которого соответствуют элементам, а дуги – свя-
зям.
Интегративное качество
(
эмерджентность
)
системы
состоит в том, что она обладает свойствами, присущими системе в
целом, но не присущими ни одному ее элементу в отдельности. Наличие интегративных качеств показывает, что свойства
системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда следуют два важных вывода: 1)
система не сводится к простой совокупности элементов; 2) расчленяя систему на отдельные элементы, изучая каждый из них
в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.
Свойство организованности системы
проявляется в снижении информационной энтропии (степени неопределенности)
системы. Переход к более высокому уровню упорядоченности и организованности системы означает уменьшение ее теку-
щей неопределенности (энтропии) за счет накопления информации.
Свойство жизненного цикла
системы характерно для систем любого типа – естественных и искусственных, техниче-
ских, биологических, социальных и др. Жизненный цикл системы – это промежуток времени от момента принятия решения
о создании (проектировании) до момента окончания эксплуатации (утилизации) системы.
Жизненный цикл системы, в частности, определяет характер изменения во времени главных характеристик системы
(работоспособности, силы, мощности, энергии, производительности и т.д.).
Системный анализ определяется его стратегией, в основе которой лежат общие принципы, применимые к решению лю-
бой системной задачи. К ним можно отнести: 1) четкую формулировку цели исследования, постановку задачи по достиже-
нию заданной цели и определение критерия эффективности решения задачи; 2) разработку развернутой стратегии исследо-
вания с указанием основных этапов и направлений в решении задачи: последовательно-параллельное продвижение по всему
комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений; организацию последовательных приближений и повторных
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- …
- следующая ›
- последняя »
