Принципы системного подхода в моделировании (Лекция 6)

Основные положения теории систем возникли в ходе исследования динамических систем и их функциональных элементов.

Анализ систем позволяет определить наиболее реальные способы выполнения поставленного задания, обеспечивающее максимальное удовлетворение необходимых требований.

Элементы, составляющие базу теории систем, не создаются с помощью гипотез, а обеспечиваются экспериментальными средствами. Для того чтобы начать построение системы, необходимо иметь общие характеристики технологических процессов. Это же справедливо и по отношению к принципам создания математически сформулированных критериев, которым должен удовлетворять процесс или его теоретическое описание.

В настоящее время при анализе и синтезе сложных (больших) систем получил развитие системный подход, который отличается от классического подхода. Классический подход рассматривает систему путем перехода от частного к общему и синтезирует систему путем слияния ее компонентов, которые разрабатываются отдельно. В отличие от этого системный подход предусматривает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель.

Классический подход к изучению взаимосвязей между отдельными частями модели предусматривает рассмотрение их как отражение связей между отдельными подсистемами объекта. Такой подход может быть использован при создании достаточно простых моделей. Процесс синтеза модели на основе классического подхода иллюстрирует рис. 3.1.

Реальный объект, для которого нужно построить модель, разбивается на отдельные подсистемы, то есть выбираются входные данные Д для моделирования и ставятся цели Ц, которые отображают отдельные стороны процесса моделирования. По отдельной совокупности входных данных Д ставится цель моделирования отдельной стороны функционирования системы, на базе этой цели формируется некоторая компонента К будущей модели. Совокупность компонентов объединяюсь в модель М.

Рис. 3.1. Классический подход к синтезу модели

При системном подходе к моделированию систем необходимо, прежде всего, четко определить цель моделирования. Поскольку невозможно полностью смоделировать систему-оригинал, которая реально функционирует, создается система-модель под поставленную проблему. Таким образом, относительно вопросов моделирования цель возникает из необходимых задач моделирования, что позволяет подойти к выбору критерия и оценить, какие элементы войдут в создаваемую модель М. Поэтому необходимо иметь критерий отбора отдельных элементов создаваемой модели.

Системный подход означает, что каждая система S является интегрированной целой даже тогда, когда она состоит из отдельных разъединенных подсистем. Таким образом, в основе системного подхода лежит рассмотрение системы как интегрированного целого, причем это рассмотрение при разработке начинается с главного – формулировки цели функционирования. Процесс синтеза модели М на базе системного подхода условно представлен на рис.3.2.

На основе известных входных данных Д из анализа внешней системы, тех ограничений, которые налагаются на систему сверху, или, исходя из возможностей ее реализации, и на основе цели функционирования формулируются исходные требования T к модели системы . На базе этих требований формируются некоторые подсистемы П, элементы Е и осуществляется наиболее сложный этап синтеза – выбор В составляющих системы, для чего используются специальные критерии выбора КВ.

Модель М должна отвечать цели ее создания, поэтому отдельные части должны компоноваться, исходя из системного задания. Цель может быть сформулирована качественно, тогда она будет иметь большую содержательность и длительное время может отображать объективные возможности данной системы моделирования. При количественной формулировке цели используется целевая функция, которая точно отображает наиболее существенные факторы, которые влияют на достижение цели.

Рис. 3.2. Системный подход к синтезу модели

Построение модели относится к системным заданиям, при решении которых синтезируется решение на базе огромного числа входных данных, на основе предложений больших коллективов специалистов. Системный подход позволяет не только построить модель реального объекта, но и на базе этой модели выбрать необходимое количество управляющей информации в реальной системе, оценить показатели ее функционирования и тем самым на базе моделирования найти наиболее эффективный вариант построения и функционирования реальной системы .

Системный подход к построению моделей использует понятие инфраструктуры, которая описывает взаимосвязи системы с ее окружением (средой).

При этом выделение, описание и исследование свойств объекта, существенных в рамках конкретного задания, называется стратификацией объекта, а любая модель объекта есть его стратифицированным описанием.

На базе системного подхода может быть предложенная последовательность разработки моделей, когда выделяют две основных стадии проектирования: макропроектирование и микропроектирование.

На стадии макропроектирования, на основе данных о реальной системе и внешней среды Е строится модель внешней среды, оцениваются ресурсы и ограничение для построения модели системы, выбирается модель системы и критерии, которые позволяют оценить адекватность модели М 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 системы моделирования. На этой стадии можно определить основные характеристики созданной модели, оценить время работы с ней и затраты ресурсов для получения требуемого уровня соответствия модели процесса функционирования системы .

Поиск по сайту: