• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Лекція № 3. Гендерні особливості професійної діяльності в міліції.

Вступ

Вступ

План

2. Основні напрямки використання і поширення машинної імітації

3. Поняття машинної імітації (імітаційного моделювання)

4. Переваги та недоліки методу машинної імітації

5. Загальна схема і цілі машинної імітації

6. Імітація еволюційних процесів у динамічних моделях

Одним із головних напрямків розвитку економіки України, а також вітчизняної науки і техніки є впровадження засобів інформатики і автоматизації в різні галузі суспільного виробництва, зокрема в проектування та управління виробництвом і технологічними процесами на базі використання сучасної високопродуктивної обчислювальної техніки і нової інформаційної технології. Широкий розвиток комп'ютеризації як самого виробництва, так і управління ним неможливий без застосування ефективних наукових методів аналізу і оптимізації складних економіко-організаційних систем. До таких високоефективних методів належить машинна імітація як особлива форма провадження експериментів на ЕОМ з математичними моделями, які з певним ступенем достовірності описують закономірності функціонування реальних систем і об'єктів.

Машинна імітація (імітаційне моделювання) як метод розв'язування складних проблем виникла дещо пізніше, ніж було створено перші електронно-обчислювальні машини. Становлення машинної імітації як наукової дисципліни припало на кінець 50-х — початок 60-х років нинішнього століття. Перші публікації з цієї проблематики належать ученим США. У цій країні вперше було й практично застосовано метод машинної імітації, зокрема у військовій справі.

У колишньому Радянському Союзі дослідження в галузі машинної імітації провадилися з початку 60-х років. Великий внесок у розвиток цієї науки зробив відомий вчений М.П. Бусленко. Йому належать і перші публікації з відповідних проблем. Розвитку машинної імітації відчутно сприяли праці українських учених, зокрема В.М. Глушкова, М.І. Коваленка, М.В. Яровицького та інших.

Відмітною особливістю машинних експериментів порівняно з натурними є «програвання» на ЕОМ ситуацій, що імітують функціонування об'єктів і процесів на доволі широкому діапазоні змінювання параметрів і факторів систем без будь-яких обмежень на їх значення. Такі досліди, не потребуючи значних коштів, відкривають необмежені можливості отримання результатної інформації. Експериментатор дістає змогу в ході досліджень аналізувати проміжні результати, змінювати ті чи інші управляючі параметри, а отже, і напрямок процесу, що вивчається.

Як інструмент експериментального дослідження складних систем машинна імітація (у літературі використовується й інший термін — імітаційне моделювання) охоплює методологію створення моделей систем, методи алгоритмізації та засоби програмних реалізацій імітаторів, планування, організацію і виконання на ЕОМ експериментів з імітаційними моделями, машинну обробку даних і аналіз результатів.

Основні напрямки використання і поширення машинної імітації.

Діапазон застосування імітації на ЕОМ надзвичайно широкий — від конкретних форм діяльності підприємств, наприклад управління запасами і планування виробництва, до імітації економіки країни.

Можна виокремити такі головні напрямки використання машинної імітації.

1. Прогнозування розвитку національних економік. Процеси, що відбуваються в масштабах окремої країни, вельми складні. Адже вони пов'язані з дією динамічних і стохастичних факторів, мають дуже багато вхідних і вихідних параметрів, залежність між якими та їх взаємоплив не завжди можна описати формальними методами. Тому найбільш ефективним і надійним методом вивчення та прогнозування розвитку національних економік є машинна імітація.

2. Створення важливих народногосподарських проектів. До важливих народногосподарських проектів належать транспортна система регіону, будівництво каналів (наприклад, відомий проект каналу Дунай — Дніпро), створення великих виробничих систем, проектування, будівництво і реконструкція атомних станцій тощо.

3. Розробка і впровадження інформаційних систем різного призначення. Наприклад, щодо створення інформаційних систем у менеджменті (автоматизованих систем управління) можна вирізнити такі напрямки застосування машинної імітації:

§ створення окремих модулів автоматизованих робочих місць (АРМ) на базі імітаційної моделі для швидкого пошуку розв'язків шляхом імітації виробничих ситуацій;

§ розробка автоматизованих інформаційно-пошукових систем;

§ моделювання структур управління в умовах АСУ;

§ розв'язування оптимізаційних функціональних задач в інформаційній системі, наприклад задач календарного планування, створення оптимальних запасів тощо;

§ моделювання автоматизованих систем обробки даних;

§ використання машинної імітації для розв'язування складних задач в інтелектуальних інформаційних системах (рис.1);

§ автоматизація проектування інформаційних систем у менеджменті.

4. Створення системи оборони країни і планування військових операцій.

5. Охорона навколишнього середовища. При спорудженні промислових об'єктів завжди невизначеним є питання впливу результатів функціонування майбутніх виробництв на екологію середовища. Тому доцільно створювати імітаційні моделі, щоб вивчати варіанти знешкодження або зведення до мінімуму шкідливих наслідків виробництва.

6. Навчання та підготовка кадрів. Досить ефективно машинне моделювання застосовується в автоматизованих навчаючих системах. Такі системи дають змогу посилити мотивованість пізнавального процесу і його емоційність; створити у студентів або слухачів відчуття ефекту реальності модельованої ситуації; дістати негайну реакцію системи на задані дії; доповнити оцінки дій і знань, яких набувають студенти завдяки викладачеві, самооцінкою з позицій критеріїв ефективності навчаючої системи; здійснити безпосередній перехід від теоретичних знань до набуття практичних навичок.

Іншим прикладом застосування методу машинної імітації для навчальних цілей є ділові ігри, де імітаційні моделі використовуються учасниками гри для відпрацювання поточних рішень згідно із заданим сценарієм.

У результаті обробки індивідуальних опитувань установлено, що відносна цінність методу машинної імітації становить 0,143 і поступається лише теорії імовірності (0,182) та економічному аналізу (0,150).

Особливо важливу роль методи машинної імітації мають відігравати при розв'язуванні проблем комп'ютеризації інформаційних процесів на підприємствах і в установах, при створенні інформаційних систем економіко-організаційного управління. Порівняно давно і вельми успішно використовується машинна імітація процесів управління виробництвом, зокрема для оптимізації планування виробництва в цехах і на дільницях машинобудівних підприємств, для оптимального керування страховими заділами деталей тощо.

Поняття машинної імітації (імітаційного моделювання)

Динамічні процеси, які відбуваються у виробничих та економічних системах, настільки складні й різноманітні, що аналітичні методи дослідження операцій (математичне програмування, теорія масового обслуговування, теорія ігор і т. ін.), котрі на перший погляд здаються універсальними, насправді вельми нечасто придатні для прогнозування та аналізу фактичних ситуацій.

Машинна імітація дає користувачеві змогу експериментувати з існуючими і створюваними системами тоді, коли на реальному об'єкті робити цього не можна або немає жодної рації. Є всі підстави стверджувати, що машинна імітація — один з найзагальніших і найпотужніших методів прикладного системного аналізу.

Імітаційне моделювання в широкому розумінні є процес конструювання моделі реальної системи та експериментування на цій моделі з метою визначити поводження системи або оцінити (в рамках обмежень, зумовлених деяким критерієм чи сукупністю критеріїв) різні стратегії, що забезпечують функціонування даної системи.

У вужчому розумінні імітаційне моделювання — це відтворення на ЕОМ реальної виробничої чи організаційної системи. Щоб застосувати такий метод для досліджень, створюють імітаційну систему, яка містить у собі імітаційну модель, а також внутрішнє і зовнішнє математичне забезпечення. До ЕОМ вводяться потрібні вхідні дані і спостерігаються зміни показників, котрі у процесі моделювання можуть аналізуватися й піддаватися статистичній обробці.

Імітаційна модель — це комплексна математична й алгоритмічна модель досліджуваної системи. А метод, що базується на розробці та дослідженні імітаційних моделей, називається машинною імітацією, або імітаційним моделюванням.

Машинна імітація — це чисельний метод виконання на ЕОМ експериментів з математичними моделями, що описують поводження складних систем протягом тривалих відтинків часу. Імітаційний експеримент принципово відрізняється від натурного, що провадиться не із самою реальною системою, а з її моделлю. Саме ця властивість імітаційного експерименту має вирішальне значення для дослідження складних економічних і виробничих систем, де на відміну від систем технічних і фізичних об'єктів реальні експерименти здебільшого нездійсненні.

Переваги та недоліки методу машинної імітації

Переваги машинної імітації:

1. Вдається відповісти на багато запитань, що постають на ранніх стадіях задуму і попереднього проектування систем, уникнувши застосування методу спроб і помилок, котрий пов'язаний зі значними витратами. Зокрема, на підставі аналізу імітаційної моделі можна заздалегідь визначити ефективність функціонування будь-якої проектованої системи й попередити необгрунтовані витрати людських і матеріальних ресурсів на побудову нераціональних систем.

2. Метод дає змогу досліджувати особливості функціонування системи за будь-яких умов, зокрема й тих, котрі не реалізовані в натурних експериментах. При цьому параметри системи і навколишнього середовища можна варіювати в як завгодно широких межах, відтворюючи довільну обстановку. Завдяки такому підходу різко зменшується потреба в складному лабораторному обладнанні та експлуатаційних випробуваннях системи.

3. Стає можливим прогнозувати поводження системи в близькому та віддаленому майбутньому, екстраполюючи на моделі результати промислових випробувань. У такому разі дані, здобуті раніше, поповнюються завдяки застосуванню статистичного підходу.

4. Імітаційні моделі технічних і технологічних систем та пристроїв дають змогу в багато разів скоротити час їх випробування: від днів і місяців у реальних умовах до секунд і хвилин на ЕОМ. Єдиним обмеженням тут можуть бути наявні ресурси машинного часу і пам'яті.

5. За допомогою методу машинної імітації можна штучним шляхом швидко й у великому обсязі дістати потрібну інформацію, що відбиває хід реальних процесів, уникнувши дорогих, а часто й неможливих натурних випробувань цих процесів — відповідні результати через обмежений обсяг вибірки здебільшого не зовсім достовірні (вірогідні).

6. Імітаційна модель є надзвичайно гнучким пізнавальним інструментом, здатним відтворювати довільні як реальні, так і гіпотетичні ситуації, оскільки на неї не поширюються жодні фактичні обмеження.

7. З огляду на те, що дослідження і оптимізацію деяких складних економічних систем не можна виконати ні з допомогою лабораторних чи натурних експериментів, ні аналітичними методами, імітаційне моделювання на ЕОМ часто буває єдиним реалізовуваним способом розв'язування таких задачу

Проте метод машинної імітації, попри всі його переваги та універсальність, прийнятний аж ніяк не завжди, оскільки виконання розрахунків на імітаційних моделях потребує значних витрат часу дослідників, програмістів та ЕОМ.

Машинну імітацію як чисельний машинний метод розв'язування складних задач доцільно застосовувати за таких умов:

§ непридатність або відсутність аналітичних методів розв'язування задач (правило — „коли інші методи безсилі”);

§ цілковита упевненість в успішному створенні імітаційної моделі, яка адекватно описує досліджувану систему (процес), зокрема в тому, що вдасться зібрати всю необхідну інформацію про модельовану систему (процес), забезпечивши вірогідну імітацію на ЕОМ реальних ситуацій (будувати імітаційну модель стохастичних процесів, коли не можна дістати опис потрібних характеристик випадкових величин і подій, — марний замір);

§ можливість використати сам процес побудови імітаційної моделі для попереднього дослідження модельованої системи з метою напрацювання рекомендацій щодо поліпшення умов її функціонування.

Коли приймають рішення щодо фінансування того чи іншого впровадження машинної імітації, обов'язково зіставляють сподіваний економічний ефект з відповідними розрахунковими витратами. Створювати імітаційну модель доцільно лише в тому разі, коли сподіваний виграш у грошовому еквіваленті перекриває обсяг витрат більш ніж у 10 раз. Адже вартість робіт, як показує практика, занижується втричі, тоді як сподіваний ефект у стільки ж разів завищується.

Загальна схема і цілі машинної імітації

Імітацію системи починають з деякого цілком конкретного — початкового стану. У результаті прийманих рішень, а також унаслідок настання ряду контрольованих подій (серед них можуть бути й випадкові) система в наступні моменти часу переходить до інших станів. Еволюційний процес триває так доти, доки не настане кінцевий момент планового періоду.

Відрізки часу внутрішньопланового періоду нерідко бувають чітко визначеними й утворюють упорядковану послідовність на досить великому проміжку імітування. Відображення реального тривалого процесу на ЕОМ за кілька хвилин чи секунд називається стискуванням часу.

Розглянемо можливі цілі створення імітаційної моделі, призначеної для вивчення проблем організаційного управління.

Вивчення діючої функціональної системи. Як приклад такої системи морський порт у процесі роботи. До порту заходять судна для обслуговування (розвантаження, навантаження, профілактичні й ремонтні роботи тощо). Щоб виконувати його, у порту зосереджено певні ресурси (вантажно-розвантажувальна техніка, робоча сила і т.ін.). Нехай у деякий час виявлено погіршення обслуговування морського транспорту, що призводить до певних матеріальних збитків порту. Адміністрація може поставити завдання з'ясувати причини такої ситуації (тобто виявити організаційні недоліки) засобами імітаційного моделювання.

Аналіз гіпотетичної функціональної системи. У свій час планувалося створити канал для перекидання води з Дунаю в Дніпро. Втілення цього задуму могло б відчутно (як позитивно, так і негативно) вплинути на економіку, екологію, природні умови, соціальну інфраструктуру регіонів України. Докладно вивчити наслідки прокладання такого каналу без реалізації проекту можна лише засобами імітаційного моделювання.

Проектування досконалішої системи. Розглянемо машинобудівний завод з малосерійним типом виробництва. Через велику розмірність задачі календарного планування (тисячі деталеоперацій) та відсутність аналітичних методів її розв'язування календарне планування виробництва не провадиться, а деталі обробляються на верстатах згідно з наперед прийнятими пріоритетами (наприклад, запуск деталей у виробництво відбувається за правилом черги: «першим прийшов — першим обслужений»). Дирекція заводу може поставити завдання створити імітаційну модель виробничого процесу, яка б допомогла відшукати ефективний спосіб визначення системи пріоритетів з тією метою, щоб усі роботи виконувалися без затримок, а коефіцієнт використання обладнання підприємства був високим.

При дослідженні складних економічних систем на імітаційних моделях насамперед слід установити адекватність моделі реальним об'єктам. У разі неадекватності моделі дослідник ризикує дістати недостовірні результати, а на їх підставі прийти до помилкових висновків. Тому оцінювання адекватності моделі — обов'язковий етап моделювання, котрий сам по собі може бути великою і складною задачею.

Перевірку достовірності моделі називають її верифікацією.

Адекватна імітаційна модель математично і логічно з певною мірою наближення відображає досліджувану систему. Логічні елементи моделі відповідають операціям, виконуваним у реальній дійсності, а математичний опис визначає функції, що реалізуються в реальній системі. Імовірнісні оператори адекватної імітаційної моделі відображають випадковий характер подій реальної системи. Ендогенні параметри моделі при відповідних вхідних чинниках мають бути інформативними, тобто давати вірогідні повідомлення про систему.

Оцінювання адекватності моделі передбачає оцінювання адекватності принципової структури моделі та оцінювання достовірності її реалізації.

Імітація еволюційних процесів у динамічних моделях

Процеси безперервного, поступового розвитку системи в часі імітують з допомогою динамічних моделей. Такі процеси називають еволюційними.

Існують два способи побудови динамічних імітаційних моделей, тобто процедури відтворення еволюційного процесу на ЕОМ:

§ однорідне градуювання системного (модельного) часу (принцип часового приросту );

§ неоднорідне градуювання системного часу (принцип особливих станів).

Однорідне градуювання. Згідно з цим підходом у моделі використовується сталий приріст системного часу по часовій осі. При цьому весь імітований період часу розбивається на хронологічно впорядковану множину відрізків завдовжки . За допомогою машинної програми виконуються обчислювальні процедури для -го відрізка часу, потім ті самі процедури повторюються для (+1)-го відрізка і т.д. (рис.1). Якщо події -го відрізка часу приводять до тих чи інших наслідків, котрі мають ураховуватися в подальших обчисленнях, то ЕОМ зберігає потрібну інформацію про ці події в своїй пам'яті і звертається до неї, коли настає відповідний момент часу.

Рис.1. Схема алгоритму моделювання системного часу за принципом (— параметр вектора поточних станів модельованої системи)

Описаний спосіб імітації доволі наочний, а відповідний алгоритм організації циклів програми — простий. Проте застосування цього способу іноді призводить до нераціональних витрат машинного часу. При розв'язуванні деяких імітаційних задач відрізки всередині імітованого періоду необхідно вибирати досить короткими. Водночас можуть існувати численні відрізки, уздовж яких жодні дії не виконуються, тобто відбувається порожній прогін моделі. Для таких моделей використовується другий спосіб, котрий дає змогу прискорити процес імітації за рахунок змінних приростів по часовій осі.

Неоднорідне градуювання. За такого способу система моделюється в часі від події (наслідку) до події. Наприклад, при імітаційному способі побудови календарного плану роботи цеху рух по часовій осі відповідає моментам закінчення чи початку обробки деталей верстатами.

Алгоритм моделювання за принципом особливих станів системи складається з кількох кроків:

1) визначається подія з мінімальним часом, тобто найбільш рання подія;

2) модельному часу надається значення часу появи найбільш ранньої події;

3) визначається тип події;

4) залежно від типу події виконуються відповідні дії;

5) перелічені кроки повторюються до закінчення часу моделювання.

Слід зауважити, що коли програмна реалізація імітаційної моделі виконується засобами мов моделювання, то програмістові немає потреби розробляти процедуру імітації системного часу, оскільки в усіх мовах моделювання ця процедура виконується автоматично.

Читайте також:

1. I. Особливості аферентних і еферентних шляхів вегетативного і соматичного відділів нервової системи
2. II. Мотивація навчальної діяльності. Визначення теми і мети уроку
3. IІI. Формулювання мети і завдань уроку. Мотивація учбової діяльності
4. V. Питання туристично-спортивної діяльності
5. VI.3.3. Особливості концепції Йоганна Гайнріха Песталоцці
6. VI.3.4. Особливості концепції Йоганна Фрідриха Гербарта
7. А. Особливості диференціації навчального процесу в школах США
8. Абсолютні та відності показники результатів діяльності підприємства.
9. Автоматизація банківської діяльності в Україні
10. Автоматизація метрологічної діяльності
11. Агітація за і проти та деякі особливості її техніки.
12. Аграрне виробництво і його особливості

Переглядів: 1059