- •Е.Г. Лаврушина, н.Л. Слугина Теория систем и системный анализ Учебное пособие
- •Аннотация
- •Введение
- •Учебное пособие Тема№1 Системные исследования
- •Контрольные вопросы
- •Тема№2 Системный подход
- •Контрольные вопросы
- •Тема№3 Теория систем. Система. Классификация систем
- •3.1 Теория систем как междисциплинарная наука
- •3.2. Общие понятия теории систем. Система
- •3.3. Признаки систем
- •3.4. Классификация систем
- •Контрольные вопросы
- •Тема№4 Моделирование систем
- •4.1. Понятия «модель» и «моделирование». Абстрактная модель системы произвольной природы
- •4.2. Физическое и математическое моделирование
- •4.3. Обобщенный алгоритм построения математической модели
- •Контрольные вопросы
- •Тема№5 Оценка сложных систем Основные типы шкал измерения
- •5.1. Оценка сложных систем
- •5.2. Понятие шкалы. Виды шкал
- •5.2.1. Шкалы номинального типа
- •5.2.2. Шкалы порядка
- •5.2.3. Шкалы интервалов
- •5.2.4. Шкалы отношений
- •5.2.5. Шкалы разностей
- •Контрольные вопросы
- •Тема№6 Системный анализ: сущность, принципы, этапы
- •6.1. Сущность и задачи системного анализа
- •6.2. Основные принципы системного анализа
- •6.3. Этапы и последовательность системного анализа
- •Контрольные вопросы
- •Тема№7 Методы системного анализа
- •7.1. Методика проведения системного анализа
- •7.2. Методы системного анализа
- •7.2.1. Неформальные методы
- •7.2.2. Формализованные методы
- •Контрольные вопросы
- •Тема№8 Применение системного анализа в экономике и управлении
- •8.1. Особенности экономических систем и области применения системного анализа в экономике
- •8.2 Применение системного анализа в управлении
- •Контрольные вопросы
- •Практикум по курсу Лабораторная работа №1 Решение логических задач
- •Краткие теоретические сведения
- •Контрольный пример Задача 1. «Пять офицеров»
- •Решение задачи:
- •Задача 2. «Финальный забег»
- •Решение задачи:
- •Индивидуальное задание
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Классификация систем
- •Краткие теоретические сведения
- •Контрольный пример
- •Индивидуальное задание
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 3 Принятие решений в условиях недостатка информации
- •Краткие теоретические сведения
- •Простые задачи Контрольный пример
- •Индивидуальное задание
- •Вариант1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Усложненные задачи Контрольный пример
- •Выводы:
- •Индивидуальное задание
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 Принятие решений в условиях неопределенности. Игры с природой
- •Краткие теоретические сведения
- •Контрольный пример
- •Решение
- •Критерий Вальда
- •Критерий минимаксного риска Сэвиджа
- •Критерий пессимизма-оптимизма Гурвица
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Метод анализа иерархий
- •Краткие теоретические сведения
- •Этапы маи
- •Контрольный пример Нужно произвести выбор секретаря из девушек, подавших резюме. Отбор девушек происходит по пяти критериям:
- •Решение:
- •3.1. Критерий «Внешность»
- •3.2. Критерий «Знание языка»
- •3.3. Критерий «Делопроизводство»
- •3.4. Критерий «Знание компьютера»
- •3.5. Критерий «Умение общаться по телефону»
- •4. Рассчитаем вектор глобальных приоритетов.
- •Индивидуальное задание
- •Контрольные вопросы:
- •Лабораторная работа № 6 Модели управления запасами
- •Краткие теоретические сведения
- •6.1. Общие определения
- •6.2. Краткая характеристика моделей управления запасами
- •1. Модель оптимального размера заказа
- •2. Модель оптимального размера заказа в предположении, что получение заказа не мгновенно
- •3. Модель оптимального размера заказа в предположении, что допускается дефицит продукта и связанная с ним упущенная прибыль
- •4. Модель с учетом производства (в сочетании с условиями 1-3)
- •5. Модель с количественными скидками
- •Модели типа 1-5 с вероятностным распределением спроса и времени выполнения заказа
- •Контрольный пример 1
- •Решение:
- •Контрольный пример 2
- •Решение
- •Индивидуальное задание
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Лабораторная работа № 7 Календарное планирование
- •Краткие теоретические сведения
- •Контрольный пример 1 Задача с. Джонсона для двух станков
- •Решение
- •Контрольный пример 2 Задача распределения заказов
- •Решение
- •Индивидуальное задание
- •Вариант 1
- •Вариант2
- •Вариант 3
- •Вариант4
- •Вариант 5
- •Вариант6
- •Вариант 7
- •Вариант8
- •Вариант 9
- •Вариант10
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 Решение задач по оптимизации
- •Краткие теоретические сведения
- •8.1. Линейная оптимизационная задача Контрольный пример
- •Решение
- •Решение задачи с помощью ms Excel
- •Индивидуальное задание
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •8.2. Транспортная задача Контрольный пример
- •Решение задачи с помощью ms Excel.
- •Индивидуальное задание
- •Вариант 1
- •Вариант2
- •Вариант3
- •Вариант4
- •Вариант5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
4.2. Физическое и математическое моделирование
Так как понятие «моделирование» является достаточно общим и универсальным, к числу способов моделирования относятся столь различные подходы как, например, метод мембранной аналогии (физическое моделирование) и методы линейного программирования (оптимизационное математическое моделирование). Для того чтобы упорядочить употребление термина «моделирование» вводят классификацию различных способов моделирования. В наиболее общей форме выделяются две группы различных подходов к моделированию, определяемых понятиями «физическое моделирование» и «идеальное моделирование».
Физическое моделирование осуществляется путем воспроизведения исследуемого процесса на модели, имеющей в общем случае отличную от оригинала природу, но одинаковое математическое описание процесса функционирования.
Совокупность подходов к исследованию сложных систем, определяемая термином «математическое моделирование», является одной из разновидностей идеального моделирования. Математическое моделирование основано на использовании для исследования системы совокупности математических соотношений (формул, уравнений, операторов и т.д.), определяющих структуру исследуемой системы и ее поведение.
Математическая модель - это совокупность математических объектов (чисел, символов, множеств и т.д.), отражающих важнейшие для исследователя свойства технического объекта, процесса или системы.
Математическое моделирование - это процесс создания математической модели и оперирования ею с целью получения новой информации об объекте исследования.
Построение математической модели реальной системы, процесса или явления предполагает решение двух классов задач, связанных с построением «внешнего» и «внутреннего» описания системы. Этап, связанный с построением внешнего описания системы называется макроподходом. Этап, связанный с построением внутреннего описания системы называется микроподходом.
Макроподход - способ, посредством которого производится внешнее описание системы. На этапе построения внешнего описания делается упор на совместное поведение всех элементов системы, точно указывается, как система откликается на каждое из возможных внешних (входных) воздействий . Система рассматривается как «черный ящик», внутреннее строение которого неизвестно. В процессе построения внешнего описания исследователь имеет возможность, воздействуя различным образом на вход системы, анализировать ее реакцию на соответствующие входные воздействия. При этом степень разнообразия входных воздействий принципиальным образом связана с разнообразием состояний выходов системы. Если на каждую новую комбинацию входных воздействий система реагирует непредсказуемым образом, испытание необходимо продолжать. Если на основании полученной информации может быть построена система, в точности повторяющая поведение исследуемой, задачу макроподхода можно считать решенной.
Итак, метод «черного ящика» состоит в том, чтобы выявить, насколько это возможно, структуру системы и принципы ее функционирования, наблюдая только входы и выходы. Подобный способ описания системы некоторым образом аналогичен табличному заданию функции.
При микроподходе структура системы предполагается известной, то есть предполагается известным внутренний механизм преобразования входных сигналов в выходные. Исследование сводится к рассмотрению отдельных элементов системы. Выбор этих элементов неоднозначен и определяется задачами исследования и характером исследуемой системы. При использовании микроподхода изучается структура каждого из выделенных элементов, их функции, совокупность и диапазон возможных изменений параметров.
Микроподход - способ, посредством которого производится внутреннее описание системы, то есть описание системы в функциональной форме.
Результатом этого этапа исследования должен явиться вывод зависимостей, определяющих связь между множествами входных параметров, параметров состояния и выходных параметров системы. Переход от внешнего описания системы к ее внутреннему описанию называют задачей реализации.
Задача реализации заключается в переходе от внешнего описания системы к ее внутреннему описанию. Задача реализации представляет собой одну из важнейших задач в исследовании систем и, по существу, отражает абстрактную формулировку научного подхода к построению математической модели. В такой постановке задача моделирования заключается в построении множества состояний и вход-выходного отображения исследуемой системы на основе экспериментальных данных. В настоящее время задача реализации решена в общем виде для систем, у которых отображение вход-выход линейно. Для нелинейных систем общего решения задачи реализации пока не найдено.