Введение к работе
Актуальность темы. В настоянеє время все более сложным становится процесс управления городами С регионами) в следствие необходимости решения сложный социальных, организационных. Финансовых и др. проблем. На данный момент разработаны отдельные подсистемы управления городским и региональным хозяйством, но они как правило не позволяют оценить последствия принимаемых решений, так как представляют собой автоматизированные справочные системы, не объединены динамическими связями и не отражают взаимодействия подсистем, блоков и компонент города, региона во времени. В городе существуют кратковременные и длительные процессы развития различных его подсистем и объектов. Многие из них человек не в состоянии проследить. Сложны сеть связей, взаимодействия и взаимовлияния подсистем и объектов, причем, обычно слабые связи не принимают во внимание, а ведь именно они могут привести в дальнейшем к неожиданным последствиям. Многие связи не наблюдаемы непосредственно, и при решении одной проблемы зачастую порождаются другие. Это делает невозможным для ЛПР С лицо, принимающее решение), проследить все последствия от принимаемых им решений. Объекты, на которые направлены решения, очень специфичны - это люди, природа. Неверные решения могут привести к слишком существенным и даже страшным последствиям. Поэтому возникает Необходимость апробации различных теорий, гипотез, решений на модели, не проводя экспериментов на людях и природе. К настоящему времени уже создано большое количество моделей подсистем, разработанных в рамках различных научных направления. Но в силу различного представления данных и применяемого математического аппарата они не могут быть объединены. Встает проблема состыковки разнородных моделей путем создания единой С объединяющей) имитационной модели.
Цель диссертационной работы. Целью проводимых исследований является разработка математического и программного инструментария объединения разнородных моделей в единую имитационную модель для поддержки управленческих решений, оценки их результатов и последствий в системах типа город, регион без экспериментирования на людях и природе.
Поставленная цель достигается решением следуших задач:
-
Определение структурно-Функционального состава модели региона, города.
-
Построение формализованного описания статической и динамической моделей разнородных компонент системы.
-
Построение фреймовой структуры для объединения "разнородных моделей подсистем, блоков и компонент системы.
-
Формализация механизмов описания функционирования модели.
-
Формализация проверки структурної! корректности построения модели.
-
Разработка структурного и функционального состава оболочки имитационной модели.
-
Разработка программного обеспечения, реализующего полученные модели и алгоритмы. Проведение машинных имитационных экспериментов, позволящих оценить эффективность теоретических разработок.
Методика исследования. Решение поставленных в работе задач достигается путем применения общей теории систем, теории множеств, реляционной и реляционно-иерархической алгебр, исчислений кортежей и доменов, принципов представления знаний на основе фреймовых структур, принципов моделирования.
Научная новизна работы. 1., Предложен способ описания структурно-Функциональной модели системы на основе единого фрейма, слотами которого являются входные, выходные потоки, законы функционирования и функции связей подсистем, блоков и компонент системы, что дает возможность объединять разнородные модели компонент системы.
-
Предложены принципы описания региона, города, структурный состав которого определяется семью основными блоками верхнего уровня, наличие которых позволяет описать систему как целостный объект управления.
-
Разработано формализованное единое описание статической и динамической моделей разнородных компонент системы.
-
Предложено Формализованное описание механизмов функционирования оболочки имитационной модели. "
-
Разработаны принципы проверки структурной корректности построения модели, основанные на наличии замкнутости по входам и выходам и согласованности функций связей.
Практическая ценность. Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:
-
Предложенные способы описания региона, города, структурный. состав которого определяется семью основными блоками верхнего уровня, позволяют описать систему как целостный объект управления.
-
Разработанные способы описания иерархической структуры системы, входных (выходных) потоков, законов функционирования и Функций связей в виде единого фрейма позволяют объединять различные, разнородные модели подсистем, блоков и компонент системы в единую модель, что дает возможность увидеть всю систему в целом, проследить влияние различных подсистем друг на друга, а также увидеть последствия решений, принимаемых ЛПР.
-
Выделение инвариантного ядра и настраиваемой части модели позволяет использовать общий алгоритм функционирования без изменения для широкого класса реальных систем при настройке на конкретную исследуемую систему и решаемую задачу.
-
Построение модели производится путем постепенного накопления данных и знаний о системе при решении каждой новой задачи, что позволяет расширять область применения модели.
-
Предложенный способ реализации позволяет легко создать программный продукт, с помощью которого можно проводить исследования системы без экспериментирования на людях и природе.
-
Использование разработанного Формализованного описания позволяет ЛПР увидеть систему и без программного продукта.
Реализация и внедрение результатов. Основные теоретические и практические результаты использовались при разработке интегрированного научно-производственного комплекса "Имитационные модели для оценки качества принимаемых решений в городском хозяйстве за счет анализа их последствий", "Имитационная модель города Сосновый Бор". "Разработка вычислительной системы поддержки принятия решений в городском хозяйстве с использованием метода имиташоиного моделирования", "Системный анализ и разработка структурного состава модели города", "Вычислительная система поддержки принятия решений в городском хозяйстве и социально-экономической политике города", что подтверждено соответствующими актами внедрения, а также в Республиканской научно-исследовательской программе "Народы России: Возрождение и развитие С1991-1995У, в программе межвузовского совещания "Устойчивое развитие регионов России и мира", в
основу которой были положены результаты проводимых разработок, в обсуждении принимали участие представители более 45 ВУЗов России, были получены положительные отзывы и согласие на участие в предложенной программе. Результаты разработок применялись для проведения учебного проиесса по курсам "Имитационное моделирование", "Системное программирование", "Введение в специальность".
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Международной научной конференции "Системный анализ и экономические стратегии управления" С СПб, 1994), Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы устойчивого развития" С СПб, 1995), межвузовском совещании по программе "Устойчивое развитие регионов России и мира" ССПб, 19943, научно-технический конференциям "Диагностика, информатика и метрология - 94" ССПб. 1994), "Диагностика, информатика и метрология - 95" ССПб, 1995).
Публикации. Основное содержание работы отражено в восьми печатных работах, в том числе в двух регистрациях в ГосФАП, научно-исследовательских отчетах, тезисах конференция, одной статье.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Основной материал изложен на 115 страницах машинописного текста, содержит 7 рисунков. Список литературы состоит из 100 наименований.
Похожие диссертации на Имитационная модель как средство объединения разнородных моделей : На примере города
