Перспективы использования компьютерного моделирования

Моделирование является одним из методов системного анализа. Появление компьютерное моделирование – следствием стремительного развития информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности. Процессы разработки программных и технических средств, проектирования информационных систем непрерывно совершенствуются. Сейчас невозможно представить эффективное функционирование предприятия, научно-производственного объединения или целой отрасли хозяйствования без применения компьютеров.

Моделирование вообще и компьютерное моделирование в частности получает применение в таких информационных технологиях, как:

1) компьютерные программы, включающие в себя электронные учебники, тренажеры, тьюторы, лабораторные практикумы, тестовые системы, деловые игры, использующие машинные имитаторы;

2) системы на базе мультимедиа технологий, построенные с использованием персональных ЭВМ, видеотехники, накопителей на оптических дисках, включая системы виртуальной реальности;

3) интеллектуальные и обучающие экспертные системы, широко использующие имитационный подход в различных предметных областях;

4) распределение базы данных по отраслям знаний, электронные библиотеки, распределенные и централизованные издательские системы;

5) средства телекоммуникации, включающие в себя электронную почту, телеконференции, локальные и региональные сети связи, цифровые сети интегрального обслуживания и т.д. с использованием новых интеллектуальных сетевых технологий;

6) геоинформационные системы, базирующиеся на технологии, объединяющей компьютерную картографию и системы управления базами данных, и реализующие технологию создания многослойной электронной карты, опорный слой которой описывает географию территории, а каждый из остальных слоев – один из аспектов создания территории;

7) технологии защиты информации, включая защиту от несанкционированного доступа к ПЭВМ, защиту от перехвата в сетях и т.д. [17]

Использование компьютеров позволяет не только эффективно применять классические методы системного анализа и синтеза, но и открывает бесконечные горизонты для создания принципиально новых систем на основе современных технологий с учетом всего многообразия окружающего мира.

7.4. Тестовые задания

1. Какие особенности автоматизированных систем управления обуславливают необходимость применения системного подхода при разработке, реализации, управлении АСУ?

a) сложная открытая система с активными элементами

b) сложная закрытая система с пассивными элементами

c) сложная открытая система с пассивными элементами

d) сложная закрытая система с активными элементами

2. Как называется специальный документ, содержащий типовые положения, типовые структуры, поря­док разработки и другие методические материалы по разработке и управлению АСУ?

a) Стандарт ISO

b) Общеотраслевые руководящие методи­ческие материалы (ОРММ)

c) Государственный стандарт Российской Федерации

d) Техническое задание

3. Как определяется структура функциональной части АСУ?

a) на основе анализа инфор­мационного, лингвистического, эргономического обеспечения

b) на основе анализа технического, программного обеспечения

c) на основе анализа целей и функций системы управления

d) ни один из вышеперечисленных вариантов не является верным

4. Какие основные проблемы выделяются при управлении АСУ?

a) формирование структуры функциональной части (ФЧ) автоматизированной системы

b) выбор на основе ФЧ первоочередных задач автоматизации

c) формирование структуры обеспечивающей части автоматизированной системы

d) все вышеперечисленные

5. Что в большей степени препятствует успешной разработке отдельных проектов информационного, организационного, технического обеспечения АСУ?

a) отсутствие квалифицированных кадров

b) сложность согласования отдельных проектов обеспечения АСУ

c) существенные различия в объектах проектирования

d) отсутствие специальных компьютерных средств, позволяющих разрабатывать такие отдельные проекты

6. Какие системы тестов чаще всего используются для работы с показателями MIPS и MFLOPS?

a) Dhrystone, LINPACK, «Ливерморские циклы»

b) SPEC, iCOMP

c) AIM, ТРС

d) WebStone

7. Что такое методика ТРС?

a) методика оценки графических возможностей

b) методика для оценки быстродействия суперкомпьютеров

c) методика оценки скорости выполнения транзакций

d) методика оценки производительности вычислительных систем

8. Что такое методика SPEC?

a) методика оценки графических возможностей

b) методика для оценки быстродействия суперкомпьютеров

c) методика оценки скорости выполнения транзакций

d) методика оценки производительности вычислительных систем

9. Что такое методики GPC?

a) методика оценки графических возможностей

b) методика для оценки быстродействия суперкомпьютеров

c) методика оценки скорости выполнения транзакций

d) методика оценки производительности вычислительных систем

10. В каких информационных технологиях возможно применение компьютерного моделирования?

a) системы на базе мультимедиа технологий, построенные с использованием персональных ЭВМ

b) интеллектуальные и обучающие экспертные системы

c) средства телекоммуникации и геоинформационные системы

d) все вышеперечисленные

Верные ответы к тестовым заданиям подчеркнуты.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Лабораторная работа №1

«Классификация систем»

Цель работы: научиться осуществлять классификацию систем по различным признакам, понять ее необходимость и предназначение в процессе реализации системного подхода.

Задание:

1. Провести классификацию системы и обосновать, почему она относится к тому или иному классу систем.

2. Результаты классификации занести в таблицу.

3. Сформулировать собственное определение заданной системы, ее цели и потребности общества, которую она удовлетворяет.

4. Привести определение системы из энциклопедической литературы с указанием ссылки на источник.

Классификация системы

№	Классификационный признак	Обоснование
	По природе элементов
	По происхождению
	По обусловленности действий
	По естественному разделению
	По длительности существования
	По изменчивости свойств
	По степени сложности
	По реакции на возмущающие воздействия
	По характеру поведения
	По взаимодействию со средой
	По степени участия в реализации управляющих воздействий людей
	По степени организованности

Лабораторная работа №2

«Моделирование систем»

Цель работы: на основе применения системных принципов научиться моделировать поведение и функционирование реальных объектов.

Задание:

1. Для заданных систем (одна – техническая, другая – социально-экономическая) построить модель состава (перечень элементов системы).

2. Для заданных систем на основе модели состава построить модель структуры (начертить схему взаимодействия элементов, указать стрелками связи между ними).

3. В модели структуры объяснить (описать) основные связи между элементами (или подсистемами) и определить цель, достигнутую в ходе структурного моделирования.

Лабораторная работа №3

«Построение «дерева» целей. Системный анализ функций объекта»

Цель работы: на основе использования системных методов овладеть навыками выявления целей и функций сложных социально-экономических и технических объектов.

Задание:

1. Для предложенной системы выявить не менее 8-10 функций, ее реализующих.

2. Среди функций определить основную и дополнительную функцию.

3. Для заданной системы построить дерево целей с описанием основных уровней и принципов построения. Количество уровней – от 5 до 8 (первый уровень – генеральная цель, второй – главные цели и т.д.).

Лабораторная работа №4

«Проведение системного анализа экономических систем»

Цель работы: на основе выявления и анализа специфических свойств хозяйственных систем овладеть принципами реализации системного подхода и системного анализа применительно к экономике в целом и ее отдельным подсистемам.

Задание:

1. В качестве объекта исследования рассмотреть отрасль экономики страны (Приложение 2). Выявить основные системные характеристики (функцию, цель, основные элементы, роль в социально-экономических процессах федерального масштаба).
2. Рассмотреть реальную хозяйственную ситуацию, желательно из последних событий в стране (или регионе).
3. Проанализировать ситуацию с точки зрения системного подхода (ее причины, проблему, методы реализации, последствия, неучтенные факторы, учет мультипараметрических характеристик).

При выполнении лабораторной работы приветствуется использование студентом различных методов системного анализа и подходов к решению поставленных задач.

Лабораторная работа №5

«Проведение системного анализа АСУ (АИС)»

Цель работы: овладеть принципами реализации системного подхода и системного анализа применительно сложным информационным системам и программным комплексам.

Задание:

1. В качестве объекта исследования рассмотреть сложный программный комплекс или информационную систему. Выявить основные системные характеристики (функцию, цель, основные элементы, назначение применение программного комплекса).

2. Проанализировать ситуацию на рынке аналогичных программных продуктов.

3. Определить роль исследуемого объекта (по возможности – долю рынка), степень использования этого программного продукта для решения практических задач.

4. Проанализировать ситуацию с точки зрения системного подхода (ее причины, проблему, методы реализации, последствия, неучтенные факторы, учет мультипараметрических характеристик).

При выполнении лабораторной работы приветствуется использование студентом различных методов системного анализа и подходов к решению поставленных задач.

Примеры ИС и программных комплексов, подлежащих системному анализу в рамках лабораторной работы №5: «1С: Предприятие», «БЭСТ-Маркетинг», «ProjectExpert», «AuditExpert», среды объектно-ориентированного программирования Borland Delphi, Borland C++ Builder.

Лабораторная работа №6

«Системный анализ ситуации выбора»

Цель работы: формализовать ситуацию сложного выбора, сформировать систему критериев, на основе которых принимается решение, оценить их значимость, принять решение в условиях многокритериальности.

Задание:

1. Привести пример многокритериального решения для заданной социально-экономической системы, обосновать необходимость выбора.

2. Определить альтернативные варианты решений (6 вариантов).

3. Выявить совокупность критериев, которые могут оказать влияние на осуществление выбора. Заполнить экспертный лист на каждый из 6 вариантов.

4. Ограничить множество критериев наиболее важным для принимаемого решения с помощью проведения попарного сравнения критериев по степени важности при принятии данного решения.

5. Заполнить матрицу сравнения А = {Aij}.

6. Рассчитать коэффициенты значимости для каждого критерия.

7. Дать анализ результата.

Экспертный лист:

критерий		критерий	критерий		критерий	критерий		критерий

А	>	В	Учет критерия «А» более важен, чем «В»
А	<	В	Учет критерия «А» менее важен, чем критерия «В»
А	~	В	1. Критерии «А» и «В» имеют одинаковую значимость 2. Критерии «А» и «В» не поддаются сравнению

Условия заполнения матрицы сравнения:

А_ij = 2, если I > J, А_ij = 0, если I < J, А_ij = 1, если I ~ J

Матрица сравнения имеет следующий вид:

	1 кр.	2 кр.	3 кр.	4 кр.	5 кр.	6 кр.
1 кр.
2 кр.
3 кр.
4 кр.
5 кр.
6 кр.

Расчет коэффициентов (П _kⁱ) значимости проводится по формуле:

П _kⁱ = [ ] ´ 100;

Оценка вариантов может проводиться двумя способами:

· в качественных оценках,

· в количественных оценках (необходимо выбрать количественную шкалу), например:

Качественная оценка	Очень высокий	Высокий	Средний	Низкий	Очень низкий
Количественная оценка	0–20	21–40	41–60	61–80	80–100

Сделать выводы по итогам выполнения работы.

Лабораторная работа №7

«Произвольное системное проектирование»

Цель работы: на основе изученных подходов к системному проектированию научиться строить систему, близкую к «идеалу», используя принципы системного синтеза.

Задание:

1. Определить конкретную социально-экономическую или техническую систему, подлежащую системному синтезу.

2. На основе проведенного системного анализа (результатов предыдущих лабораторных работ) выявить направления совершенствования существующей системы или построения принципиально новой системы.

3. Для социально-экономических систем описать необходимые нововведения и процессы реорганизации, для технических систем – сформулировать техническое задание на создание системы.

Данная лабораторная работа является творческим заданием, где студентам предлагается расширить собственные знания при реализации системного подхода для решения поставленных задач. При выполнении работы студенты могут использовать принципы и методы системного синтеза, указанные в пособии, а также привлекать дополнительные источники информации, описывающие существующие методы, не рассмотренные в учебном пособии.

Студенты должны выявить все возможные недостатки исходной системы и сформировать свою собственную, предложив решения проблемных ситуаций с использованием методов системного анализа и синтеза. Таким образом, студенты проявляют творческий подход к выполнению заданий лабораторной работы.

Результатом творческой работы студентов является описание новой (или усовершенствованной) системы социально-экономического или технического характера, ее элементов, в т.ч. новых, и взаимосвязей, с обоснованием всех нововведений, которые привели к улучшению исходной системы.

ИТОГОВЫЕ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Что такое подсистема?

a) неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе;

b) крупный компонент системы, но в то же время более детальный, чем система в целом;

c) совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы;

d) совокупность элементов системы и связей между ними.

2. Что такое движение системы?

a) совокупность состояний ее элементов и связей между ними;

b) множество последовательных во времени состояний системы;

c) процесс последовательного изменения ее состояния;

d) то, что определяет и ограничивает условия ее функционирования (реализацию процесса);

3. Кто являлся основоположником теории систем?

a) Людвиг фон Берталанфи

b) Р. Акофф

c) А. Эйнштейн

d) У.Р. Эшби

4. Что является основным в системном подходе к исследованию?

a) знание предмета исследования;

b) возможность имитационного моделирования явлений;

c) тип мышления исследователя;

d) целостность, взаимосвязи и взаимодействие исследуемого объекта.

5. Перечислите основные принципы функционирования систем?

a) физичности, моделируемости, целенаправленности;

b) целостности, декомпозиции, автономности;

c) действий, неопределенности, проверенного методического обеспечения;

d) декомпозиции, выбора, моделируемости.

6. Что такое методология исследования?

a) логическая схема исследования;

b) методические положения исследования;

c) совокупность методов и принципов исследования;

d) эффективный прием получения знаний.

7. Что позволяет исследователю проведение классификации системы?

a) группировать объекты исследования по классификационному признаку;

b) дает возможность объективно оценить проблемы;

c) позволяет эффективно распорядиться ресурсами;

d) определить последовательность проведения исследования.

8. Какое определение более полно соответствует термину «система управления»?

a) совокупность целостных взаимосвязанных и взаимодействующих элементов;

b) организационная структура управления;

c) организационно-правовая форма;

d) комплекс показателей, определяющих состояние управления.

9. Что представляет собой проблема в системе?

a) направление исследования системы;

b) совокупность информации о состоянии системы;

c) признак системы;

d) несоответствие желаемого действительному; противоречие, требующее разрешения.

10. В чем заключается сущность процессного подхода к исследованию систем?

a) в оперативном изучении ситуации и проведении исследовательских работ на основе использования типовых процедур исследования;

b) в том, что объект исследуется как целостная совокупность составляющих его подсистем, элементов и связей между ними;

c) в рассмотрении функционирования системы как непрерывного выполнение комплекса определенных взаимосвязанных между собой видов деятельности;

d) в рассмотрении исследуемой системы или составляющих ее элементов только с позиций внешней среды.

11. Что такое анализ системы?

a) процесс составления «дерева» целей системы;

b) процесс исследования, основанный на декомпозиции СУ, с определением характеристик составляющих ее элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей средой;

c) процесс создания (совершенствования, организаций проектирования) систем управления;

d) процесс проведения классификации системы.

12. Какие виды «деревьев» целей наиболее часто используются при разработке целей?

a) прямые и разветвленные;

b) нециклические и циклические;

c) сложные и ординарные;

d) ортодоксальные и гибкие.

13. В чем состоит особенность применения метода Монте-Карло?

a) позволяет сформировать имитационные модели и создать множество сценариев реализации задач исследования, а затем выбрать наиболее вероятный из них;

b) заключается в усреднении различными способами мнений (суждений) специалистов-экспертов по рассматриваемым вопросам;

c) состоит в последовательном анкетировании экс­пертов различных областей науки, техники и формировании массива ин­формации, отражающего индивидуальные оценки экспертов, основанные на строго логическом опыте;

d) позволяет выявить количественные и качественные взаимосвязи и отношения между целями, увязать их разные уровни с конкретными средствами и сроками достижения.

14. К какому классу методов исследования систем управления по способу и источнику получения информации об исследуемых объектах относится метод Дельфи?

a) теоретические;

b) логико-интуитивные;

c) эмпирические;

d) комплексно-комбинаторные.

15. Что понимается под «моделями» систем?

a) описание структуры и закономерностей функционирования системы;

b) составление «дерева» целей системы;

c) мысленные или материальные системы, замещающие объект познания и служащие источником новой информации и знаний о нем;

d) практическая реализация новой или усовершенствованной системы в результате проведения системного синтеза.

16. Для чего применяются различные шкалы измерений?

a) для оценки качественных и количественных показателей сложных систем;

b) для описания элементов системы;

c) для выбора оптимального решения проблемы;

d) для синтеза новой (или совершенствования существующей) системы.

17. Как называются системы, которые содержат в качестве элементов технические устройства и могут в течение некоторого интервала времени функционировать без участия человека?

a) технические;

b) эргатические;

c) организационные;

d) информационные.

18. В чем заключается проведение структурной реорганизации системы?

a) изменение свойств, параметров системы или ее элементов;

b) изменение функций, содержания решаемых задач для отдельных элементов существующей системы;

c) изменение организационного или пространственного построения элементов существующих систем;

d) создание более перспективных систем, комплексов и отдельных образцов.

19. Выберите условие, которое не влияет на то, чтобы заинтересованные лица были наиболее склонны участвовать в попытках эффективного разрешения проблем:

a) их участие действительно повлияет на полученные результаты;

b) участие должно возбуждать интерес;

c) разрешаемая проблема является простой и не требует значительных временных затрат;

d) результаты их участия действительно могут быть внедрены;

20. В чем заключается гипотеза Миллера – важное требование к иерархическим структурам, в том числе при разработке АСУ (АИС)?

a) число составляющих одного узла должно быть 7 ± 2

b) число составляющих одного узла должно быть 5 ± 3

c) число составляющих одного узла должно быть 9 ± 1

d) число составляющих одного узла должно быть 12 ±2.

Ключ к тестовым заданиям

	B		B
	C		B
	A		A
	D		B
	A		C
	C		A
	A		A
	A		C
	D		C
	C		A