Практическая работа № 5

Тема работы: Принятие решений на основе имитационной модели системы массового обслуживания

Цель работы: знакомство со средой имитационного моделирования для изучения экономических процессов.

Задание:

1. Изучить основные понятия имитационного моделирования (ИМ) и сформулировать значение методов ИМ в системных исследованиях.

2. Подготовить реферат о современных средах имитационного моделирования российских и зарубежных производителей программного обеспечения.

3. Провести исследование имитационных моделей социально-экономических систем, реализованных в среде Any Logic (возможно через удаленный доступ – www.xjtek.ru).

На сайте http://www.xjtek.ru/ (сайт разработчика среды ИМ Any Logic) загрузить любые две демо-модели и изучить их структуру, назначение (рис.7.1). Провести серию имитационных экспериментов (изменять значения входных параметров, фиксировать изменения в поведении моделируемого объекта, значения выходных параметров). В отчете отразить результаты изучения имитационных моделей.

Рис. 7.1. Главное окно сайта компании-разработчика системы имитационного моделирования Any Logic

Рис. 7.2. Имитационная демо-модель терминала аэропорта

Рис. 7.3. Имитационная демо-модель телефонного центра

Литература: /1/, /8/, /9/, /10/.

Самостоятельная работа.

Самостоятельное изучение разделов темы: статистические методы; теоретико-множественные методы; логические методы (методы математической логики); математическая лингвистика и семиотика.

Подготовка к практическим работам: методы и технологии решения задач линейного программирования.

Тема реферата: Характеристика программных продуктов, позволяющих строить сетевые структуры процессов.

Рекомендуемая литература по теме: /1/, гл.3, 6, /6/, с.27, 75-82, 246-258, 318-324, 455, 479-484, 563-565, /7/, с.70-71, 132-143, 154-158, 345-375, 473-486, 520, 615-618, 679-684, 713-721, 780, /8/, гл.10, 12.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем заключается роль методов формализованного представления систем в системных исследованиях?

2. В чем сущность аналитических методов?

3. Какие методы включены в группу графических?

4. Могут ли методы формализованного представления систем использоваться при принятии решения?

5. Могут ли методы формализованного представления систем использоваться для генерации альтернатив (вариантов) решения проблемы?

6. Какие задачи можно решить методами линейного программирования?

7. Что может является выходным параметром в модели линейного программирования?

8. Относятся ли задачи линейного программирования к задачам оптимизации?

8. Анализ и синтез технических, эргатических и организационных систем управления

Цель: Раскрыть особенности системного анализа и системного синтеза в зависимости от типа системы управления.

Основные положения темы: Понятие и цели анализа и синтеза систем управления. Подготовка технического задания как этап системного синтеза технической системы управления. Жизненный цикл технических систем управления. Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эргатических систем управления. Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации ЭСУ. Этапы анализа и синтеза организационных систем управления. Требования к организационному управлению: устойчивость, непрерывность, оперативность, гибкость.

Краткий теоретический материал по теме. Основные понятия и определения.

Под исследованием систем управления будем понимать вид деятель­ности, направленный на развитие и совершенствование управления в соответствии с постоянно изменяющими­ся внешними и внутренними условиями. При этом система рассматривается как совокупность двух основных подсистем: управляющей и управляемой, а также элементов, их составляющих.

Очевидно, что в этом и состоит сущность применения системного подхода для исследования СУ. Системный подход – это подход к исследованию объекта, проблемы, процесса или явления как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта.

Выделяют два типа системных задач: системный анализ и системный синтез.

Под анализом систем управления понимается процесс исследования, основанный на декомпозиции СУ, с последующим определением ее статических и динамических характеристик составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей средой. Цели анализа СУ: детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения о ее дальнейшем совершенствовании или замене; исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора ее наилучшего варианта. К задачам системного анализа относят: определение объекта анализа; определение функциональных особенностей системы управления, ее количественных и качественных показателей; оценка эффективности системы управления; обобщение и оформление результатов анализа.

Под синтезом СУ понимается процесс создания (совершенствования, организаций проектирования) систем управления. Синтез систем управления осуществляется путем согласования статических и динамических характеристик системы, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия системы поставленным задачам. Цели синтеза: создание новых систем управления на основе достижений науки и техники; совершенствование существующих систем управления на основе выявленных в процессе анализа недостатков; появление новых задач и требований к системе. Синтез представляет собой многошаговый итеративный процесс. К задачам синтеза СУ относят: формирование замысла и цели создания (совершенствования) системы; формирование вариантов новой системы; приведение описания вариантов системы во взаимное соответствие: оценка эффективности вариантов и принятие решения о выборе варианта новой системы; разработка требований к СУ и программ их реализации; реализация разработанных требований к системе управления.

Далее рассматриваются основы синтеза новых систем управления, исходя из соотношения СУ к тому или иному типу.

Технические системы управления. На первом этапе синтеза новой системы управления (или совершенствования существующей) формулируются требования к этой системе. Для этого применяется техническое задание (ТЗ) на разработку и производство новой технической системы. ТЗ содержит:

1. формулировку цели и задач, выполняемых технической системой управления;

2. требования к схеме (порядку) применения;

3. требования к обеспечивающим элементам (компонентам);

4. условия эксплуатации;

5. показатели унификации составных частей системы управления;

6. требования к объему документации, предъявляемой заказчику;

7. число изделий, предназначенных для испытаний.

ТЗ формулируется заказчиком при участии разработчика. Создание технической системы проходит в несколько этапов:

• проектирование ТСУ;

• разработка технического предложения;

• разработка эскизного проекта (на этом этапе заказчик обеспечивает контроль за соответствием эскизного проекта техническому заданию);

• разработка рабочей документации;

• производство опытных образцов ТСУ;

• испытание (тестирование) образцов ТСУ;

• внедрение ТСУ в производство (использование ТСУ на практике).

Таким образом, уже на этапе создания технической системы разработчик должен учитывать возможность выполнения всех указанных этапов жизненного цикла, чтобы обеспечить нормальное функционирование этой системы.

Эргатические системы управления. При разработке сложных ЭРУ (например, автоматизированных систем управления – АСУ) наиболее ответственным этапом является процесс принятия решения о целесообразности того или иного нововведения и обоснованного выбор направлений и методов предпроектных исследований. Под нововведением понимается деятельность, направленная на изменение ЭСУ на всех стадиях ее жизненного цикла и приводящих при этом к разнообразным последствиям в различных видах окружения ЭСУ. Принятие решения непосредственно связано с преодолением противоречий (таблица 8.1).

Таблица 8.1

Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых ЭСУ

Тип противоречия	Смысл противоречия
Потребность - возможность	С одной стороны, существует потребность в создании новой системы, а с другой – отсутствует возможность ее создания. Это может быть вызвано различными причинами, например, отсутствием материальной базы.
Необходимость предвидеть будущее – неопределенность будущего	При создании ЭСУ необходимо спроектировать ее облик, однако человеку не дано видеть то, чего еще нет в природе (в частности, невозможно предвидеть все последствия от производства и применения создаваемой системы).
Срок создания – темп морального старения	Новизна и сложность создаваемой системы требуют увеличения срока создания, но с другой стороны, высокий темп НТП ведет к ее быстрому моральному старению.
Темпы роста сложности систем – темпы развития методов их проектирования	Темпы роста сложности технических систем (ТС) преобладают над развитием методов их проектирования. В среднем по всем отраслям техники число подсистем ТС удваивается каждые 15 лет. При этом производительность труда в проектировании с начала века выросла всего на 20% (в производстве – на 1000%).
Сложность - надежность	С повышением степени сложности создаваемых ТС падает их надежность.
Уникальность ЭСУ – необходимость индустриального подхода	Большинство ЭСУ являются единственными в своем роде, но требование высокой надежности вынуждает применять индустриальный подход к их созданию, основанный на массовости, стандартизации, унификации комплектующих изделий и технологических операций.

Синтез эргатической системы может выражаться в совершенствовании существующей системы через нововведения в отдельные ее подсистемы или в создании принципиально новой ЭСУ (таблица 8.2). Подобный подход был представлен в работе В.И.Мухина.

Таблица 8.2

Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации ЭСУ

Уровень реорганизации	Содержание нововведения
Параметрическая реорганизация	Изменение свойств, параметров системы или ее элементов.
Функциональная реорганизация системы	Изменение функций, содержания решаемых задач, состава целей, оперативных направлений для отдельных элементов существующей системы.
Структурная реорганизация системы	Изменение организационного или пространственного построения элементов существующих систем (структуры системы, характера и количества связей).
Полная реорганизация системы	Создание более перспективных систем, комплексов и отдельных образцов техники, предполагающих формирование новых или преобразование существующих организационных подразделений, осуществляющих обслуживание и применение систем подобного типа.

Прежде чем внедрить синтезированную систему управления, исследователь должен ответить на три вопроса: нужно ли это нововведение? Возможна ли его реализация? Каковы возможные последствия этого нововведения?

Организационные системы управления. Методология системного подхода к конструированию ОСУ главную роль отводит конкретной цели деятельности и совокупности системных задач. Выделяют основные этапы анализа (1-7 этапы) и синтеза (8-10 этапы) ОСУ:

1. уяснение задач, поставленных руководителем, и цели функционирования системы;

2. определение подсистемы задач, обеспечивающих наиболее успешное достижение цели;

3. определение подсистемы мероприятий, обеспечивающих выполнение каждой задачи;

4. разработка технологии выполнения мероприятий, обеспечивающих выполнение каждой задачи;

5. установление факторов внешней и внутренней сред, влияющих на функционирование системы;

6. определением требуемых видов ресурсов;

7. определение количества и качества наличных ресурсов;

8. установление порядка выполнения мероприятий с учетом технологических и ресурсных ограничений;

9. определение минимального количества ресурсов, необходимых для выполнения работ в срок или изменения режима использования ресурсов;

10. доклад руководителю результатов моделирования и утверждение одного из вариантов действий;

11. оформление решения (разработка плана) и утверждение его руководителем;

12. подготовка исполнителей, получение недостающих средств, реализация решения (плана).

Выходом из 10-го этапа является утвержденный вариант действий по достижению цели, а, значит, новая (усовершенствованная) синтезированная система управления.

К организационному управлению предъявляются требования, которые необходимо учитывать при проведении системного анализа и синтеза.

Устойчивость – свойство процесса управления сохранять и восстанавливать свое качество в условиях внешних и внутренних возмущений, т.е. способность решать все задачи, требуемые обстановкой при целенаправленных внешних воздействиях.

Оперативность – свойство процесса управления обеспечивать завершение цикла управления в требуемые сроки.

Гибкость – способность изменять формы и методы управления в зависимости от обстановки, т.е. вносить оперативные изменения в организационный процесс в ходе его осуществления.

Наконец, непрерывность, определяющая свойство процесса управления не допускать перерыва между последовательно выполняемыми этапами или другими действиями, приводящими к снижению качества управления.

Учет требований к анализу и синтезу СУ, а также особенностей каждого из рассмотренных типов, позволяет эффективно решать задачи исследования систем управления и достигать поставленных целей.

Самостоятельная работа.

Самостоятельное изучение разделов темы: жизненный цикл технических систем управления.

Подготовка к практическим работам: этапы анализа и синтеза организационных систем управления.

Рекомендуемая литература по теме: /2/, гл.3, /4/, /6/, c.519-523, /7/, c.742-749, /17/, гл.3, /23/, гл.3, 5.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем отличие системного анализа и системного синтеза?

2. Какие этапы включает в себя подготовка технического задания?

3. Какие возникают противоречия при создании новых эргатических (человеко-машинных, например, информационных) систем?

4. Чем характеризуются нововведения в зависимости от глубины реорганизации ЭСУ?

5. В чем сущность требования устойчивости к организационному управлению?

6. В чем сущность требования непрерывности к организационному управлению?

7. В чем сущность требования оперативности к организационному управлению?

8. В чем сущность требования гибкости к организационному управлению?