4. Динамические модели, анализ, теория, моделирование и классификации моделей
Классификация моделей по фактору времени:
Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.
Динамическая модель — теоретическая конструкция (модель), описывающая изменение (динамику) состояний объекта. Динамическая модель может включать в себя описание этапов или фаз[1]или диаграмму состояний подсистем[2]. Часто имеет математическое выражение и используется главным образом вобщественных науках(например, всоциологии[3]), имеющих дело сдинамическими системами, однако современная парадигма науки способствует тому, что данная модель также имеет широкое распространение во всех без исключения науках, в том числе вестественных[4]итехнических[5]. Динамическая модель описывает систему с различными аккумуляторами энергии, представляемыми в форме математических операций суммирования, интегрирования и дифференцирования. Например, потенциальная и кинетическая энергия механического движения массивного объекта. Такие модели втеории автоматического управлениястроятся в видепередаточных функций.
Математическая модель, в которой в той или иной форме раскрываются причинно-следственные связи, определяющие процесс перехода системы из одного состояния в другое, называется динамической моделью.
Главная компонента ситуационного центра - это средства динамического (имитационного) моделирования, которые позволяют просчитать возможные последствия разных вариантов развития событий (ответить на вопрос: «что будет, если»). Прогнозирование позволяет получить сценарий развития на основе анализа текущей ситуации (мы знаем, как сейчас растёт прибыль и можем попытаться узнать, как она будет расти через полгода, если ничего не изменится). Моделирование позволяет вносить возмущение и определять возможные последствия: «что будет, если я сделаю так» или -что будет, если произойдёт такое-то событие?. Моделирование означает наличие в буквальном смысле «рычажков» на экране компьютера, с помощью которых руководитель может менять те или иные параметры и получать возможную модель состояния компании.
Моделирование динамических систем
Направлено на исследование сложных объектов, поведение которых описывается системами алгебро-дифференциальных уравнений. Инженерным подходом к моделированию таких объектов 40 лет назад была сборка блок-схем из решающих блоков аналоговых компьютеров: интеграторов, усилителей и сумматоров, токи и напряжения в которых представляли переменные и параметры моделируемой системы. Этот подход и сейчас является основным в моделировании динамических систем, только решающие блоки являются не аппаратными, а программными. Он реализован, например, в инструментальной среде Simulink.
5. Содержание системного анализа
Содержание системного анализа.
Обычно при изучении сложных взаимосвязанных проблем чаще всего используется системный анализ. В основе системного анализа лежит понятие системы под которой понимается множество объектов, компонентов обладающих фиксированными свойствами и с фиксированными между ними отношениями. Системный анализ складывается из четырех этапов:
1. Состоит в постановке задачи.
На этом этапе определяется объект, цели и задачи исследования, а также критерии для изучения и управления объектом. Этот этап является очень важным, так как неправильная постановка цели может привести к большим затратам и свести на нет результаты последующего анализа.
2. Очерчивание границы изучаемой системы и определение ее структуры.
Объекты и процессы, имеющие отношение к поставленной цели разделяются на изучаемую систему и внешнюю среду. При этом могут образовываться замкнутые и открытые системы. При изучении замкнутых систем влиянием внешней среды пренебрегают. Затем выделяют отдельные составные части системы, устанавливаются взаимосвязи между ними. Примером замкнутых систем могут служить безотказные технологические процессы, которые перспективны как с точки зрения экономики , так и с точки зрения экологии.
3. Составление математической модели исследуемой системы.
В начале производится параметризация системы, описываются выделенные элементы системы и их взаимосвязи в зависимости от особенностей объекта и целей используют тот или иной математический аппарат для анализа системы. Аналитические методы используют для описания небольших систем из-за громоздкости метода и трудности решения сложных систем уравнений. Так при исследовании дискретных систем используют теорию множеств (алгебра множеств, алгебраические высказывания, математическая логика и другие). Широко используются вероятностные методы, так как в объекте исследования преобладают стохастические процессы. В результате третьего этапа системного анализа формируется математическая модель системы, описанная на формальном языке (используются алгоритмические языки СИ++, Паскаль и так далее, а также системные языки IDEF0).
4. Проводится анализ полученной математической модели.
Определяются ее экстремальные условия с целью оптимизации и последующего формирования выводов. Такими критериями могут быть получение максимальной прибыли, минимальный расход энергетических ресурсов при определенной производительности, минимальная себестоимость изготовления продукции и другие. Практически при выборе системы приходится использовать несколько критериев. Зачастую эти критерии бывают противоречивыми. Выбор решения при многих критериях осуществляется с использованием схем решающих компонентов.
Рассмотрим пример использования системного подхода при совершенствовании организационной структуры управления предприятием.
Структура предприятия должна быть гибкой и содержать механизмы самоорганизации. Рассмотрим системный целевой подход. Этот подход может быть представлен следующими этапами.
1 этап: Разработка концепции развития самого предприятия и системы управления
2 этап: Обследование существующей структуры управлением предприятия.
3 этап: Формирование структуры целей системы управления.
Может производиться с использованием методологии использующей среду и целепологания. Строится древовидная структура целей и функций.
4 этап: оценка функций с точки зрения значимости для конечного результата деятельности предприятия.
5 этап: Формирование вариантов организации структуры управления предприятием.
6 этап: разработка будущей организационной структуры.
1. Цели инициирования выше стоящей системы.
2. Цели инициирования подведомственной системы.
3. Цели инициирования существующей среды.
4. Цели инициирования исследуемой системы.
5. Производство конечного продукта.
6. Потребление конечного продукта.
7. Кадры.
8. Средства деятельности.
9. Предметы деятельности.
10. Отношение.
11. Прогнозирование.
12. Планирование.
13. Организация самого производственного процесса.
14. Контроль.
15. Анализ проблемной ситуации.
16. Использование.
17. Со исполнение.
18. Согласование.
19. Утверждение.