Моделювання складних систем
Глава 1. Поняття моделювання.
Лекція №4.
ЧАСТИНА2. Моделювання систем
Моделювання (у широкому значенні) є основним методом досліджень у всіх галузях знань та науково обґрунтованим методом оцінок характеристик складних систем, які використовуються для прийняття рішень у різних сферах діяльності. Існуючі та проектовані системи можна ефективно дослідити за допомогою математичних моделей (аналітичних та імітаційних), що реалізуються на сучасних ЕОМ, які в цьому випадку виступають як інструмент експериментатора з моделлю системи.
. При проектуванні складних систем та їх підсистем виникають численні завдання, що вимагають оцінки кількісних та якісних закономірностей процесів функціонування таких систем, проведення структурного алгоритмічного та параметричного їх синтезу.
Особливості розробки систем. Системи інформатики та обчислювальної техніки, автоматизовані системи обробки інформації та управління, інформаційні системи відносяться до класу великих систем, етапи проектування, впровадження, експлуатації та еволюції яких нині неможливі без використання різних видів моделювання.
Для складних систем необхідно враховувати такі особливості:
– складність структури та стохастичність зв'язків між елементами,
– неоднозначність алгоритмів поведінки за різних умов,
– велика кількість параметрів та змінних,
– неповноту та недетермінованість вихідної інформації,
- Різноманітність і імовірнісний характер впливів зовнішнього середовища і т.д.
Обмеженість можливостей експериментального дослідження великих систем робить актуальною розробку методики їх моделювання, яка б дозволилау відповідній формі подати процеси функціонування систем, опис протікання цих процесів за допомогою математичних моделей, отримання результатів експериментів з моделями з оцінки характеристики об'єктів, що досліджуються.
Незалежно від розбиття конкретної складної системи на підсистеми при проектуванні кожної з них необхідно виконати зовнішнє проектування (макропроектування ) та внутрішнє проектування (мікропроектування ). Так як на цих стадіях розробник має різні цілі, то і використовувані при цьому методи та засоби моделювання можуть суттєво відрізнятися.
1. На стадіїмакропроектування повинна бути розроблена узагальнена модель процесу функціонування складної системи, що дозволяє розробнику отримати відповіді на питання щодо ефективності різних стратегій управління об'єктом при його взаємодії із зовнішнім середовищем. Стадію зовнішнього проектування
можна розбити нааналіз та синтез.
1.1. При аналізі вивчають об'єкт управління, будують модель впливів довкілля, визначають критерії оцінки ефективності, наявні ресурси, необхідні обмеження. Кінцева мета стадії аналізу - побудова моделі об'єкта управління з метою оцінки його характеристик.
1.2. При синтезі на етапі зовнішнього проектування вирішуються завдання вибору стратегії управління з урахуванням моделі об'єкта моделювання, т. е. складної системи.
2. На стадії мікропроектування розробляють моделі для створення ефективних підсистем. Причому використовувані методи та засоби моделювання залежать від того, які конкретно підсистеми, що забезпечують, розробляються: інформаційні, математичні, технічні, програмні і т.д.
При прогнозуванні розвитку складних систем роль моделювання дужевисока, оскільки це єдина можливість відповісти на численні питання щодо шляхів подальшого ефективного розвитку системи та вибору з них найбільш оптимального.