Материал: ПОСОБИЕ_НОВИКОВ

Моделирование в широком смысле слова является основным методом исследования во всех областях знания и научно обоснованным методом оценок характеристик сложных систем, используемым для принятия решения в различных сферах [17].

Модель – это логические схемы, упрощающие рассуждения, логические построения или производство экспериментов, уточняющие природу явлений, т.е. модель (от латинского слова modulus - мера) – это объект- заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Таким образом, моделирование – это замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта – оригинала с помощью объекта-модели.

Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моделями) и исследование свойств объекта на их модели называется теорией моделирования.

Моделирование в общем виде можно представить в виде схемы (рисунок 1.1)

Общее, присущее моделям различных по своей природе объектов реального мира – это наличие некоторой структуры (статической или динамической, материальной или мысленной), которая подобна структуре данного объекта.

В процессе изучения модель выступает в роли относительного самостоятельного квазиобъекта, позволяющего получить при исследовании некоторые знания о самом объекте.

Если результаты моделирования подтверждают и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то говорят, что модель адекватна объекту. При этом адекватность модели зависит от цели моделирования и принятых критериев.

С точки зрения философии моделирование – это эффективное средство познания природы.

Процесс моделирования предполагает наличие:

объекта исследования;
исследователя;
модели.

Таким образом, процесс моделирования условно можно отобразить в виде следующей схемы:

Любой эксперимент может иметь существенное значение в конкретной области науки только при специальной обработке и обобщении.

Единственный эксперимент никогда неможет быть решающим, для подтверждения гипотезы, проверки теории.

Поэтому исследователи должны быть знакомы с элементами современной методологии теории познания и не должны забывать основного положения материалистической философии, что именно экспериментальные исследования, опыт, практика являются критерием истины.

1.2. Использование моделирования при исследовании и проектировании систем

Одна из проблем современной науки и техники - это разработка и внедрение в практику проектирования новейших методов исследования характеристик систем.

1.2.1. Особенности разработки систем

На этапах проектирования, внедрения, эксплуатации и эволюции больших систем используются различные виды моделирования.

Ограниченность возможностей экспериментального исследования таких систем делает актуальной разработку методики их моделирования.

Эффективность метода моделирования зависит от того, насколько грамотно разработчик использует возможности моделирования.

Независимо от разбиения большой системы на подсистемы при проектировании каждой из них необходимо выполнить:

внешнее проектирование (макропроектирование) и
внутренне (микропроектирование).

Используемые при этом методы и средства могут существенно отличаться.

На стадии макропроектирования должна быть разработана бобщенная модель процесса функционирования системы в целом.

На стадии микропроектирования разрабатывается модель с целью создания эффективных подсистем.

1.2.2. Особенности использования моделей

Выбор метода моделирования и необходимая детализация зависит от этапа разработки моделей.

Этапы разработки моделей	Сущность этапа
Обследования	Объект управления и разработка технического задания (ТЗ) на проектирование модели в основном носит описательный характер. При этом преследуется цель наиболее полно представить в компактной форме информации об объекте.
Разработки технического и рабочего проектов	Модели подсистем детализируются, и моделирование служит для решения конкретных задач проектирования.
Внедрения и эксплуатации	Проигрывание возможных ситуаций для принятия обоснованных и перспективных решений по управлению объектом
Обучения персонала	Моделирование широко применятся при обучении и тренировки персонала

Роль моделирования очень высока также при прогнозировании развития систем.

1.2.3. Перспективы развития методов и средств моделирования систем

В настоящее время основные достижения в различных областях науки и техники связаны с процессом совершенствования ЭВМ.

Ресурсы современной информационно- вычислительной техники дают возможность ставить и решать математические задачи такой сложности, которые в недавнем прошлом назывались нереализуемыми.

Аналитические и имитационные методы.

Исторически первым сложился аналитический подход к исследованию систем, когда ЭВМ использовались в качестве вычислителя по аналитическим зависимостям.

Исследование систем с помощью только аналитических методов имеет недостаток – существенное упрощение моделей либо на этапе их построения, либо в процессе работы с моделью, что не может обеспечить адекватность модели оригиналу.

Поэтому в настоящее время наряду с построением аналитических моделей большое внимание уделяется задачам оценки систем на основе имитационных моделей, реализованных на современных ЭВМ с высоким быстродействием и большим объемом оперативной памяти.

Средства моделирования систем

Расширение возможностей моделирования связано с совершенствованием вычислительной техники и техники связи.

Перспективным является создание для целей моделирования иерархических многомашинных вычислительных систем, включающих в себя:

центральный вычислительный комплекс из больших ЭВМ;
множество связанных с ним каналами связи удаленных локальных вычислительных сетей и персональных ЭВМ, работающих в режиме телеобработки.

Таким образом, создаются диалоговые системы моделирования коллективного пользования, которые обеспечивают:

возможность одновременной работы многих пользователей;
доступ пользователей к программно-техническим ресурсам системы моделирования;
диалоговый режим;
установки натурного и физического моделирования, элементов реальных систем.

В ряде случаев эффективным оказывается моделирование на аналоговых вычислительных машинах (АВМ), которые:

уступают ЭВМ значительно по точности и логическим возможностям;
но превосходят ЭВМ по быстродействию, схемной простотой реализации.

Для сложных динамических объектов перспективным является моделирование на базе гибридных (аналого-цифровых) вычислительных комплексов.

Такие комплексы реализуют преимущества цифрового и аналогового моделирования.

2. Основные понятия теории моделирования систем

2.1. Принцип системного подхода в моделировании систем

При анализе и синтезе больших систем получил развитие системный подход, который отличается от классического (иначе - индуктивного) подхода.

При классическом подходе рассматривается система путей перехода от частного к общему и синтезируется (конструируется) система путем слияния ее компонент, разрабатываемых раздельно.

Системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяется из окружающей среды.

Независимо от типа модели при ее построении необходимо руководствоваться рядом принципов системного подхода:

пропорционально-последовательное продвижение по этапам и направлениям создания модели;
согласование информационных, ресурсных, надежностных и др. характеристик;
правильное соотношение отдельных уровней иерархии в системе;
цельность отдельных обособленных стадий построения модели.

2.1.1. Структура системы – совокупность связей между элементами системы

Можно выделить различные подходы к исследованию структуры системы с ее свойствами:

структурный;
функциональный.

При структурном подходе выявляются:

состав выделенных элементов;
связи между ними.

Структура система в зависимости от цели может быть описана на разных уровнях рассмотрения.

Наиболее общее описание структуры – это топологическое, позволяющее определить в самых общих понятиях составные части системы и хорошо формализуемое на базе теории графов.

Менее общим является функциональное описание, когда рассматривается отдельные функции, т.е. алгоритмы поведения системы.

При наличии некоторого эталона сравнения можно ввести количественные и качественные характеристики систем.

Для количественной характеристики вводятся числа, выражающие отношение между данной характеристикой и эталоном.

Качественные характеристики системы находятся, например, с помощью метода экспериментальных оценок.

Качество функционирования системы S определяется показателем эффективности, который является значением критерия оценки эффективности.

Система S может оцениваться либо совокупностью частных критериев, либо некоторым общим интегральным критерием.

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284677

Смотрите также:

Административное расследование
Внутренняя картина здоровья у студентов: когнитивный аспект детерминации
Внутритробная ультразвуковая диагностика врождённых аномалий
Задачи - бактериальные менингиты Королева
лабораторная 7 - Управление пользователями в операционной системе LINUX (автовосстановление)
Муниципальное управление в сфере здравоохранения
Практическая Акинфеева
Соотношение некоторых преступлений 34 главы Уголовного кодекса Российской Федерации с преступлениями против военной службы
Социальные конфликты в современном обществе
Экономический расчет участка