Образовательный стандарт дисциплины "Системное моделирование"

Составляющие элементы

4-й

Комплектующие элементы

		width=76>
	Форсунка			Сопло		Камера

5-й

Рис. 1.1 Агрегатирование по уровням иерархии

Дерево целей помогает увязать перспективы проблемы с планом работы на текущий период, облегчает разбиение процесса выполнения всей программы на ряд последовательных во времени этапов.

Оценка относительной важности целей на высоких уровнях представляет сложную задачу, ибо, как правило, она трудно формализуема или вообще неформализуема. Цели могут быть определены количественно или качественно. Чтобы оценить их относительную важность или степень их достижения, нужно найти для их общую меру измерения. Если это сделать не удается, задача решается методом экспертных оценок. На нижних уровнях, где цели сводятся к решению конкретных научных или технических задач, они (цели) формализуются и сравнительную оценку можно произвести формальными же методами.

Рассмотрим обобщенную структурную схему автоматизированной системы управления. Каналы связи и передачи информации показаны стрелками. Жирными стрелками обозначена командная информация.

В ПЭВМ поступает информация о внешней среде, о состоянии управляемых объектов и с каждого уровня управления. С помощью математического обеспечения ПЭВМ поступившая информация обрабатывается и направляется на хранение в информационную базу. Математическое обеспечение АСУ использует эту информацию для решения задач управления. С его помощью на ЭВМ осуществляется поиск оптимальных решений и выдаются варианты решений на каждый уровень управления.

Чем выше уровень математического обеспечения АСУ, тем более сложные задачи управления можно решать с применением ПЭВМ.

К руководителю системы (1-й уровень управления) поступает информация о внешней среде, состоянии управляемых объектов и количественные данные и варианты решений, выработанные ПЭВМ. На основании этих данных, а также целей системы и критериев выбора руководитель принимает решение, которое поступает в инстанции 2-го уровня управления. Здесь осуществляются функции планирования, организации и управления процессом реализации решения. Разработанные здесь решения передаются на управляемые объекты и ПЭВМ.

Управляемые объекты могут, в свою очередь, состоять из двух подсистем – управляемой и управляющей, причем они могут иметь свои промежуточные уровни и собственные ПЭВМ.

На схеме с целью ее упрощения изображена одна ПЭВМ. Реально же в силу иерархической структуры системы ПЭВМ и другие средства обработки информации могут быть на каждом уровне управления.

5. Основные понятия системного моделирования

Практически задачи системотехники, которые решаются методами моделирования, можно разбить на две большие группы. К первой относятся задачи определения оптимальных методов использования как организационных систем в целом, так и их подсистем. Другими словами, это задачи управления существующими системами. Специфическая особенность этой группы задач состоит в том, что технические устройства, входящие в структуру этих систем, уже созданы и их характеристики не изменяются. Такими задачами являются оценка эффективности систем управления процессами и производствами, нахождение оптимальных вариантов технологических целей, логистическое сопровождение и др., организация ремонта вооружения и т. д. Вторая группа включает задачи, связанные с определением оптимальных характеристик разрабатываемых и перспективных систем техники и технологии.

Понятия оптимальности, показателей и критериев, применяемые для оценки эффективности функционирования систем, естественно, справедливы и для оценки эффективности моделей.

Уместно еще раз подчеркнуть, что решения, обоснованные методами моделирования больших систем, используются преимущественно как количественные рекомендации для принятия решения. Решение принимают руководители, которым приходится также учитывать и факторы, не поддающиеся формализации.

Под моделированием понимают научный метод исследования, основанный на наличии определенного соответствия (аналогии) между исследуемым объектом и другим вспомогательным объектом и позволяющий по результатам исследования второго объекта делать научные выводы о первом объекте. Изучаемый объект называют оригиналом, натурой, а вспомогательный – моделью. Таким образом, моделирование дает возможность результаты исследования модели переносить на оригинал, замещать при исследовании оригинал моделью.

Моделирование – один из самых эффективных методов познания окружающего мира. Можно сказать, что каждая наука – это модель тех явлений, которые она изучает.

Полное сходство между оригиналом и моделью не является необходимым, да и достигнуть его невозможно. Явления объективного мира обладают бесконечным числом свойств. Чтобы построить модель какого-либо явления, рассматривается не вся совокупность его свойств, а только часть, весьма незначительная и самая существенная для целей данной задачи.

Среди признаков, по которым классифицируют модели, выделим два основных: по характеру подобия и по характеру использования.

По характеру подобия различают модели геометрического подобия, модели-аналоги и математические модели. По характеру использования – модели без управления, оптимизационные модели, игровые и имитационные.

Модели геометрического подобия отображают внешние характеристики оригинала и, как правило, имеют ту же физическую природу. Поэтому моделирование с использованием таких моделей называется физическим моделированием. Примерами моделей геометрического подобия являются модели ракет, снарядов, самолетов для обдувки в аэродинамических трубах.

В моделях-аналогах набор свойств модели используется для отображения набора совершенно иных по своей природе свойств оригинала. Примерами моделей-аналогов являются схемы информационных и материальных потоков, карты с нанесенной боевой обстановкой и схемой операции, транспортные сети, представленные в виде графов, электрические схемы, содержащие сопротивления, емкости и индуктивности и отображающие свойства динамической механической системы и т.д.