Роль моделирования при проектировании различных систем

Понятие, признаки и классификация систем как взаимосвязанных, взаимозависимых частей, образующих целостность, единство. Моделирование процессов и явлений. Решение задач массового обслуживания, транспортных, маршрутных с помощью создания системных моделей.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 15.09.2015
Размер файла 48,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

Институт информатики и телекоммуникаций

Кафедра системного анализа и исследования операций

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Адаптация и обучение в больших системах»

на тему:

Роль моделирования при проектировании различных систем

Выполнил: Жевнеров А.И.

студент группы БС12-01

Проверила: Шестернева О.В.

к.т.н., доцент каф. СА

Красноярск, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1. Понятие системы
  • 2. Моделирование
    • 2.1 Модели и моделирование
    • 2.2 Роль моделирования
    • 2.3 Примеры систем, требующих моделирование
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Моделирование в настоящее время привлекает пристальное внимание и получило необычайно широкое применение во многих областях знаний: от философских и других гуманитарных разделов знаний до ядерной физики и других разделов физики, от проблем радиотехники и электротехники до проблем механики и гидромеханики, физиологии и биологии и т. д.

Моделирование стало:

- общенаучным, в высшей степени эффективным инструментом познания;

- методом прогнозирования инженерно-конструкторских разработок;

- методом машинной имитации долгосрочных программ и планов в области экономики, анализа и оценки различных вариантов принимаемых ответственных решений и последствий их реализации.

1. Понятие системы

Понятие системы широко используется во всех жизненных и научных сферах. Поэтому очень многие авторы анализировали это понятие, развивали определения системы до различной степени формализации. Множественность понятий легко объяснить: определение - это языковая модель системы, и, следовательно, различия целей и требований к модели приводят к разным определениям. Кроме того, разная языковая среда, в силу ингерентности модели, также обусловливает видоизменение определений (уже только поэтому отличаются, например, философское и математическое определения системы).

Для технических дисциплин наиболее общее понятие звучит следующим образом:

Система -- это набор взаимосвязанных и взаимозависимых частей, которые образуют определённую целостность, единство.

Основные признаки системы: наличие множества элементов, единая цель всех элементов, наличие связей между ними, целостность, определенная структура и иерархичность, относительная самостоятельность элементов.

В рамках системы можно выделить ряд подсистем. Подсистема -- это набор элементов, представляющих относительно автономную область внутри системы. Элементом считается система, которая в рамках рассматриваемого ранга на подсистемы не делится.

Классификации систем:

1. Простые и сложные системы

Простые системы, не имеющие цели и внешнего действия (атом, молекула, кристалл, механически соединенные тела, часовой механизм, термостат и т.п.), -- это неживые системы.

Сложные системы, имеющие цель и «выполняющие заданную функцию», -- это живые системы, или системы, созданные живым: вирус, бактерия, нервная система, многоклеточный организм, сообщество организмов, экологическая система, биосфера, человек и материальные системы, созданные человеком, -- механизмы, машины, компьютеры, Интернет, производственные комплексы, хозяйственные системы, глобальная техносфера и, конечно, различные организации.

2. Открытые и закрытые

Закрытые системы в чистом виде игнорируют любые внешние эффекты и в идеале не должны ничего получать и ничего отдавать. Для большинства организаций такое существование невозможно.

Открытая система зависит от энергии, информации, материалов, которые поступают из внешней среды.

3. Искусственные и естественные

Искусственные системы создаются человеком для выполнения определенных программ или целей (конструкторское бюро, клуб любителей пива, компьютер, спутниковый комплекс).

Естественные системы создаются природой, человеком для реализации целей мирового существования (система мироздания, циклическая система землепользования, муравейник).

4. Детерминированные и стохастические.

Детерминированные (предсказуемые) системы работают по заранее заданным правилам, с заранее известным результатом (обучение студентов в институте, производство стандартизированной продукции).

Стохастические (вероятностные) системы характеризуются тем, что и входные воздействия внешней и (или) внутренней среды и выходные результаты практически нельзя спрогнозировать (исследовательские подразделения, предпринимательские компании, игра в лотерею).

5. Жесткие и мягкие

Для мягких систем характерна большая чувствительность к внешним воздействиям и, соответственно, низкая устойчивость (система котировок ценных бумаг, только что появившаяся на рынке организация, человек при отсутствии твердых принципов).

Жесткие системы -- авторитарные организации, основанные на высоком профессионализме небольшой группы руководителей. Очень устойчивы к внешним воздействиям и слабо реагируют на небольшие воздействия. (Церковь, авторитарные государственные режимы).

6. Абстрактные и конкретные системы

Абстрактные системы -- это системы, все элементы которых являются понятиями.

Конкретные системы -- это системы, элементы которых являются физическими объектами.

7. По происхождению системы делятся на:

- естественные (живые и неживые);

- искусственные (орудия, механизмы, машины, автоматы);

- смешанные (эргатические (человеко-машинные), биотехнические, экологические, экономические, военные, производственные).

8. По описанию переменных:

- с качественными переменными (формальное описание, содержательное описание);

- с количественными переменными (дискретные, непрерывные);

- смешанное описание переменных.

9. По способу управления:

- с внешним управлением (без обратной связи, системы с регулированием, управление на уровне параметров, управление на уровне структуры);

- самоуправление (программное управление, автоматическое регулирование, самоорганизация);

- с комбинированным управлением (автоматизированные, полуавтоматические, автоматические).

10. По типу операторов:

- чёрный ящик - оператор не известен;

- непараметризованный оператор - оператор известен частично;

- параметризованный класс систем - оператор известен до уровня параметров;

- белый ящик - оператор известен полностью.

В системах всех типах происходят сбои и неполадки. Поэтому очевидна необходимость построения моделей систем и «проигрывания» на них различных ситуаций. Такой подход позволяет прогнозировать работу системы и находить характеристики, при использовании которых работа системы будет оптимальна.

модель системный процесс явление

2. Моделирование

2.1 Модели и моделирование

Моделирование является одним из наиболее распространенных способов изучения различных процессов и явлений и широко используется в научных исследованиях и инженерной практике.

Моделью называется некий объект-заместитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала, причем имеет существенные преимущества удобства (наглядность, обозримость, доступность испытаний, легкость оперирования с ним и пр.).

Моделирование - процесс построения модели.

Различают физическое и математическое моделирование. При физическом моделировании модель воспроизводит изучаемый процесс с сохранением его физической природы. Под математическим моделированием понимают способ исследования различных процессов путем изучения явлений, имеющих различное физическое содержание, но описываемых одинаковыми математическими соотношениями.

2.2 Роль моделирования

Еще на ранних этапах проектирования разработчик может определить производительность системы, правильно спрогнозировать ее работу и подобрать характеристики, при которых система будет работать наиболее эффективно. Это можно сделать получив информацию от самой системы (методы измерения), если она существует, либо от модели системы (методы моделирования).

В настоящее время существует целый арсенал измерительных средств, как аппаратных, так и программных и микропрограммных. Под моделью системы будем понимать такое ее представление, которое состоит из определенного объема организованной информации о ней и построено с целью ее изучения. Для одной и той же системы может быть построен ряд различных моделей в зависимости от точек зрения и степени детализации системы (расчленения на компоненты).

Место и роль математических моделей при проектировании сложных систем определим следующим образом. Во-первых, такие модели играют фундаментальную роль в оценке производительности и надежности сложных систем. Во-вторых, математическое моделирование является современным средством оценки качества проектных решений по сложным системам, в том числе и уже существующих систем в процессе их эксплуатации.

Математические модели являются основой методов измерения, а также двух классов методов моделирования: имитационного и аналитического. Очень распространенное и удобное описание поведения системы основывается на концепциях состояния и перехода между состояниями. Состояние системы в момент времени определяется как множество значений интересующих нас параметров системы в момент времени. Любое изменение этих значений параметров означает переход системы в другое состояние. Если поведение модели во времени в основном воспроизводит поведение системы и прослеживается эволюция решений уравнений модели на заданном интервале времени с сохранением хронологической последовательности изменения переменных состояния модели и системы, то мы имеем имитационную модель.

В аналитическом моделировании уравнения модели решаются чаще всего путем эквивалентных формульных преобразований, которые не отражают хронологию функционирования самой системы. Однако и здесь существуют численные методы (типа решения задачи Коши для дифференциальных уравнений), которые представляют собой последовательную процедуру, в чем-то копирующую эволюцию реальной системы.

Существенным условием применимости любой модели является ее адекватность реальной системе и при оценке производительности системы точность модели должна быть определена показателями производительности, выбранным для этой цели. Значения этих показателей, полученные в эксперименте на модели, должны быть достаточно близки к значениям моделируемой системы при тех же входных воздействиях.

Рисунок 1. Иллюстрация понятия точности модели

На рисунке 1 показана иллюстрация этого определения для простого случая системы обработки данных из N заданий.

При проектировании, когда моделируемая система не существует физически или недоступна для эксперимента, моделируемую систему представляют в виде концептуальной модели.

2.3 Примеры систем, требующих моделирование

Приведем некоторые примеры систем, которым необходимо моделирование на стадиях проектирования и эксплуатации:

- Задача массового обслуживания. Составив математическую модель обслуживания покупателей в магазине, можно рассчитать оптимальное количество узлов обслуживания (касс), используя такие параметры, как время обслуживания одного клиента, количество клиентов в единицу времени и т.д.

- Выбор оптимального маршрута. Решение данной задачи реализовано с помощью графов и используется в системах навигации и прикладных программах, например 2gis.

- Транспортная задача. Данная задача используется для правильного распределения ресурсов с учетом затрат на транспортировку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Моделирование играет важную роль при проектировании и эксплуатации различных систем. С его помощью можно сделать прогноз будущей деятельности системы, на который в дальнейшем времени можно влиять, с учетом изменения непостоянных характеристик системы.

Моделирование является неотъемлемой частью жизни любого человека. Мы постоянно строим модели, порой даже не осознавая этого. Даже весь окружающий мир мы воспринимаем с помощью моделей. Поэтому необходимо использовать моделирование как в практической, так и в научной сфере.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко, Основы системного анализа, - 1997

2. Н.Ф. Бахарева, В.Н. Тарасов, Проблема совершенствования методов моделирования сложных систем, Вестник ОГУ, - 2002

3. Веников В.А., Теория подобия и моделирования, М.: Высшая школа, - 1986 г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Имитационное моделирование как один из наиболее широко используемых методов при решении задач анализа и синтеза сложных систем. Особенности имитационного моделирования систем массового обслуживания. Анализ структурной схемы системы передачи пакетов.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.05.2013

  • Этапы развития моделирования явлений, процессов, объектов, устройств и систем. Примеры математического, имитационного и физического построения. Воспроизведение транспортных систем городов с помощью программы для визуализации транспортной схемы VISUM.

    реферат [29,5 K], добавлен 16.12.2010

  • Изучение современных принципов, подходов и методов моделирования сложно формализуемых объектов. Решение задач структурной и параметрической идентификации. Характеристики вычислительных систем как сложных систем массового обслуживания. Теория потоков.

    курс лекций [2,3 M], добавлен 18.02.2012

  • Построение модели системы массового обслуживания с помощью ЭВМ с использованием методов имитационного моделирования. Моделирование проводилось с помощью GPSS World Student version, позволяющего достоверно воссоздать систему массового обслуживания.

    курсовая работа [555,7 K], добавлен 29.06.2011

  • Программные средства имитационного моделирования систем массового обслуживания. Программная среда Matlab, ее структура и основные компоненты, функциональные особенности, а также назначение. Разработка подсистем моделирования. Инструкция пользователя.

    дипломная работа [3,3 M], добавлен 10.07.2017

  • Система GPSS World как мощная универсальная среда моделирования как дискретных, так и непрерывных процессов, предназначенная для профессионального моделирования самых разнообразных процессов и систем. Системы массового обслуживания. Листинг программы.

    курсовая работа [499,6 K], добавлен 25.12.2013

  • Определение функциональных характеристик систем массового обслуживания (СМО) на основе имитационного моделирования; синтез СМО с заданными характеристиками. Разработка программы на языке SIMNET II; расчет процесса работы СМО; подбор требуемого параметра.

    лабораторная работа [623,8 K], добавлен 11.03.2011

  • Основные сведение о системе моделирования GPSS и блоки, используемые при моделировании одноканальных и многоканальных систем массового обслуживания. Разработка модели работы ремонтного подразделения в течение суток с использованием программы GPSS World.

    курсовая работа [36,4 K], добавлен 11.02.2015

  • Технология разработки и тестирования программного обеспечения в среде Visual Studio на примере создания программы моделирования систем массового обслуживания. Аналитические и имитационные методы моделирования с разными дисциплинами обслуживания заявок.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 09.09.2012

  • Развитие теории массового обслуживания. Анализ процессов в системах производства, обслуживания и управления. Интенсивность обслуживания канала. Плотность распределения показательного закона. Коэффициент загрузки системы. Среднее число занятых каналов.

    курсовая работа [708,4 K], добавлен 26.01.2013

  • Язык GPSS как один из наиболее эффективных и распространенных языков моделирования сложных дискретных систем. Транзакт - элемент системы массового обслуживания. Решение задач на основе моделирования с применением языка GPSS, создание имитационной модели.

    курсовая работа [54,7 K], добавлен 25.11.2010

  • Основные понятия теории моделирования. Виды и принципы моделирования. Создание и проведение исследований одной из моделей систем массового обслуживания (СМО) – модели D/D/2 в среде SimEvents, являющейся одним из компонентов системы MATLab+SimuLink.

    реферат [1,2 M], добавлен 02.05.2012

  • Определение назначения и описание функций имитационных моделей стохастических процессов систем массового обслуживания. Разработка модели описанной системы в виде Q-схемы и программы на языке GPSS и C#. Основные показатели работы имитационной модели.

    курсовая работа [487,4 K], добавлен 18.12.2014

  • Торговый центр как однофазная многоканальная система с одной очередью конечной длины Структура и элементы моделей системы массового обслуживания. Очередь и дисциплины ее обслуживания. Принципы и этапы моделирования средств массового обслуживания на ЭВМ.

    лабораторная работа [93,2 K], добавлен 04.06.2009

  • Рассмотрение проблемы моделирования процессов в Q-схемах – математических схемах, разработанных для формализации процессов функционирования систем массового обслуживания. Разработка моделирующего алгоритма, машинная реализация и математическое описание.

    курсовая работа [781,9 K], добавлен 03.07.2011

  • Понятие и цели моделирования информационных систем, классификация их видов. Современные технологии в горной инженерии. Изучение создания двумерных и трехмерных проектов различной степени сложности с помощью системы автоматизированного проектирования.

    реферат [1022,2 K], добавлен 15.02.2014

  • Особенности систем массового обслуживания и сущность имитационного моделирования с использованием GPSS. Структурная схема модели системы и временная диаграмма. Сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета характеристик.

    курсовая работа [214,2 K], добавлен 23.06.2011

  • Особенности моделирования биологических систем с использованием программы "AnyLogic". Влияние различных факторов на популяции жертв и хищников. Принципы имитационного моделирования и его общий алгоритм с помощью ЭВМ. Анализ результатов моделирования.

    курсовая работа [922,2 K], добавлен 30.01.2016

  • Характеристика системы массового обслуживания, куда поступают заявки обслуживания. Особенности моделирования системы массового обслуживания. Имитация работы системы массового обслуживания с относительными приоритетами. Отчеты полного факторного плана.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.07.2012

  • Значение вербальных и знаковых информационных моделей для исследования объектов, процессов, явлений. Роль метода формализации в процессе создания компьютерной модели. Использование программы AutoCAD для трехмерного моделирования и визуализации объекта.

    курсовая работа [866,5 K], добавлен 08.01.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.