Навигация
Методологические основы применения метода имитационного моделирования
30254
знака
0
таблиц
0
изображений
3. Методологические основы применения метода имитационного моделирования
Одна из важных особенностей автоматизации управления - принципиальная невозможность проведения реальных экспериментов до завершения проекта. Возможным выходом является использование имитационных моделей. Сущность метода имитационного моделирования состоит в построении так называемой имитационной модели исследуемого объекта и целенаправленном экспериментировании с такой моделью для получения ответов на те или иные вопросы. Говоря о методе имитационного моделирования, как правило, имеют в виду метод, ориентированный на применение ЭВМ, хотя могут использоваться любые средства, включая лист бумаги и карандаш.
Другой важный аспект — использование имитационных моделей в процессе эксплуатации информационных технологий управления для принятия решений. Такие модели создаются в процессе проектирования, чтобы их можно было непрерывно модернизировать и корректировать в соответствии с изменяющимися условиями работы пользователей. Эти же модели могут быть использованы для обучения персонала перед вводом в действие информационных технологий в эксплуатацию и для проведения деловых игр.
Имитационное моделирование — это метод исследования, заключающийся в имитации на ЭВМ с помощью комплекса программ процесса функционирования технологии или отдельных ее частей и элементов. Сущность метода имитационного моделирования заключается в разработке таких алгоритмов и программ, которые имитируют поведение системы, ее свойства и характеристики в необходимом для исследования составе, объеме и области изменения параметров.
Принципиальные возможности метода весьма велики, он позволяет при необходимости исследовать системы любой сложности и назначения с любой степенью детализации. Ограничениями являются лишь мощность используемой ЭВМ и трудоемкость подготовки сложного комплекса программ. Методы имитационного моделирования развиваются в основном в направлении исследования степени подобия имитационных моделей реальным системам и разработки, типовых методов и приемов создания имитационных моделей.
Различают два подкласса систем, ориентированных на системное и логическое моделирование. К подклассу системного моделирования относят системы с хорошо развитыми общеалгоритмическими средствами, широким набором средств описания параллельно выполняемых действий, временных последовательностей выполнения процессов, а также с возможностями сбора и обработки статистического материала. К подклассу логического моделирования относят системы, позволяющие в удобной и сжатой форме отражать логические и топологические особенности моделируемых объектов, обладающие средствами работы с частями слов, преобразования форматов, записи микропрограмм.
Имитационное моделирование используется в основном для следующих применений:
• при исследовании сложных внутренних и внешних взаимодействий динамических систем с целью их оптимизации. Для этого на модели изучают закономерности взаимосвязи переменных, вносят в модель изменения и наблюдают их влияние на поведение системы;
• для прогнозирования поведения системы в будущем на основе моделирования развития самой системы и ее внешней среды;
• в целях обучения персонала, которое может быть двух типов: индивидуальное обучение оператора, управляющего некоторым технологическим процессом или устройством, и обучение группы людей, осуществляющих коллективное управление сложным производственным или экономическим объектом. В первом случае модель ориентирована на тренировку психофизиологических характеристик человека, поэтому модели называются тренажерами. Модели второго типа гораздо сложнее. Они описывают некоторые аспекты функционирования предприятия или фирмы и ориентированы на выдачу некоторых технико-экономических характеристик при воздействии на входные параметры управляющей системы (чаще всего не отдельного человека, а группы людей, выполняющих различные функции управления).
Макетирование проектируемой технологии и соответствующей части управляемого объекта осуществляется с целью проверки предполагаемых проектных решений. Оно позволяет в наиболее наглядной и понятной заказчику форме продемонстрировать работу будущей автоматизированной технологии, что способствует взаимопониманию и согласованию проектных решений.
Имитационные модели производственных процессов.
Вид модели производственного процесса зависит в значительной степени оттого, является ли она дискретной или непрерывной. В дискретных моделях переменные изменяются дискретно в определенные моменты имитационного времени. Время может приниматься как непрерывным, так и дискретным в зависимости от того, могут ли дискретные изменения переменных происходить в любой момент имитационного времени или только в определенные моменты. В непрерывных моделях переменные процессы являются непрерывными, а время может быть как непрерывным, так и дискретным в зависимости от того, являются ли непрерывные переменные доступными в любой момент имитационного времени или только в определенные моменты. В обоих случаях в модели предусматривается блок задания времени, который имитирует продвижение модельного времени, обычно ускоренного относительно реального.
Истоки зарождения дискретного подхода к построению имитационной модели обычно относят к тому времени, когда возникла идея использовать для решения ряда аналитических задач численный метод, суть которого заключается в следующем. Исходя из условий данной задачи, выбирается некоторый случайный процесс, вероятностные характеристики которого (вероятности наступления случайных событий, математические ожидания случайных величин и т. п.) равны искомым решениям задачи. Затем осуществляется многократное воспроизведение (имитация) случайного процесса, а полученное множество реализаций последнего подвергается статистической обработке. С появлением ЭВМ получил распространение метод Монте-Карло. При этом появилась возможность выборки с помощью ЭВМ случайных чисел практически с любым законом распределения и благодаря этому возможность имитации на ЭВМ самых разнообразных случайных процессов. Метод исследования объектов, основанный на таком подходе, получил название метода статистического моделирования.
Возникновение непрерывного подхода связано с появлением различного рода аналоговых вычислительных машин и их использованием для решения дифференциальных уравнений. Таким образом, можно сказать, что непрерывный подход первоначально применялся для моделирования непрерывных реальных объектов, функционирование которых исчерпывающе описывалось дифференциальными уравнениями.
Непрерывный подход к построению имитационных моделей весьма крупных социальных и производственных объектов широко развит Дж. Форрестером. Моделируемый объект независимо от действительного характера его функционирования формализуется (у Форрестера) в виде непрерывной абстрактной системы, между элементами которой циркулируют непрерывные потоки той или иной природы. Структура такой системы графически представляется в виде так называемой диаграммы (схемы) потоков, например, потоков информации, материалов, заказов, денежных средств, средств производства, людей и т. п. Основными элементами непрерывной системы являются абстрактные бункеры (емкости, резервуары) и элементы задержки, которые могут быть представлены также в виде своеобразных бункеров. Указанные два типа элементов системы выполняют в принципе те же функции, что и интегрирующие блоки и звенья запаздывания (линии задержки) аналоговых вычислительных машин. Характеристикой состояния каждого бункера является объем или уровень, находящегося в нем содержимого того или иного типа (материалы, денежные средства и др.)- В качестве характеристики воздействия одного элемента надругой выступает темп потока, циркулирующего между этими элементами.
Имитационные модели предприятий.
Для имитации сложных производственных систем требуется создание логико-математической модели исследуемой системы, позволяющей проведение с нею экспериментов на ЭВМ. Модель реализуют в виде комплекса программ, написанных на одном из универсальных языков программирования высокого уровня либо на специальном языке моделирования. С развитием имитационного моделирования появились системы и языки, сочетающие возможности имитации как непрерывных, так и дискретных систем, что позволяет моделировать сложные системы типа предприятий. Основным назначением моделей предприятий является их исследование с целью совершенствования системы управления либо обучения и повышения квалификации управленческого персонала. При этом моделируется не само производство, а отображение производственного процесса в системе управления.
Эффективная работа пользователей с моделью достигается в режиме диалога. Важнейшими условиями эффективного использования моделей является проверка их адекватности и достоверности исходных данных. Если проверка адекватности осуществляется известными методами, то достоверность имеет некоторые особенности. Они заключаются в том, что во многих случаях исследование модели и работу с нею лучше проводить не с реальными данными, а со специально подготовленным их набором. При подготовке набора данных руководствуются целью использования модели, выделяя ту ситуацию, которую хотят смоделировать и исследовать.
Похожие работы
... решений. Предлагаемая концепция оценивает как маловероятную перспективу сколько-нибудь существенного изменения сложившихся в верхнем уровне административного управления МГУ информационных потоков. Поэтому требование интегрированности автоматизированной информационной системы вовсе не означает требование создать одну информационную систему, которая должна выполнять все необходимые функции. 2. ...
... информация о предприятии. Такая информационная система является инструментом для управления бизнесом и обычно называется корпоративной информационной системой. Информационная система оперативного управления включает в себя массу программных решений по автоматизации бизнес-процессов, имеющих место на конкретном предприятии. Корпоративной Информационной Системы (КИС) — это масштабируемая система, ...
... системы заключается в автоматизации и замене ручного труда автоматизированным трудом с высвобождением персонала. Конкретно будет разрабатываться автоматизированная информационная система для управления портфелем реальных инвестиций предприятия СФ ОАО «ВолгаТелеком». Разработка данной системы приведет к экономии затрат, связанных с проведением анализа и оценки инвестиционных решений и компоновки ...
... на "трех китах": · системе управления предприятием; · его экономической системе; 2. Использование информационной системы в управлении экономическим объектом Рациональная система применения информационных технологий в управлении экономическим объектом обеспечивает: · сохранение финансового равновесия; · получение стабильной или максимальной ...
0 комментариев