Основные понятия теории моделирования

Введение

Вычислительная техника прочно вошла в жизнь и профессиональную деятельность современного человека. Ее применение поистине многообразно и всеобъемлюще. Именно развитию средств вычислительной техники мы обязаны успехами, достигнутыми в автоматизации производственных процессов, в разработке новых технологий, в повышении эффективности труда и управления, в совершенствовании системы образования и в ускорении подготовки кадров.

Основная цель использования ПК - формализация профессиональных знаний. Здесь, в первую очередь, автоматизируется рутинная часть работ специалистов, которая занимает более 75% их рабочего времени.

Применение ПК позволяет сделать труд специалистов более творческим, интересным, эффективным. Персональные компьютеры используются повсеместно, во всех сферах деятельности людей.

Новые сферы применения изменили и характер вычислительных работ. Так, инженерно-технические расчеты составляют не более 9%, автоматизация управления сбытом, закупками, управление запасом - 16%, финансово-экономические расчеты -15%, делопроизводство - более 10%, игровые задачи - 8% и т.д. Компьютеры в буквальном смысле совершили революцию в деловом мире.

Компьютеры перестали быть монополией заводов, банков, крупных объединений. Сегодня они стали достоянием и небольших предприятий, магазинов, учреждений, бюро трудоустройству и даже ферм.

Секретарь практически любого учреждения при подготовке докладов и писем производит обработку текстов. Учрежденческий аппарат использует персональный компьютер для вывода на экран дисплея широкоформатных таблиц и графического материала.

Бухгалтеры применяют компьютеры для управления финансами учреждения. С помощью компьютерных систем осуществляется введение документации, обеспечивается электронная почта и связь с банками данных. Сети ЭВМ связывают разных пользователей, расположенных в одном учреждении или находящихся в различных регионах страны.

Компьютеры находят применение при выполнении широкого круга производственных задач. Так, например, диспетчер на крупном заводе имеет в своём распоряжении автоматизированную систему контроля, обеспечивающую бесперебойную работу различных агрегатов. Компьютеры используются также для контроля за температурой и давлением при осуществлении различных производственных процессов.

Компьютер-помощник конструктора. Сколько времени и усилий требуется на разработку большого и сложного проекта. Такого рода проекты, как правило, представляют собой один из самых трудоёмких видов работ. Коллектив конструкторов и инженеров тратит месяцы на расчёты, изготовление чертежей и экспертизу сложных проектов.Сегодня, в век компьютера, конструкторы имеют возможность посвятить своё время целиком процессу конструирования, поскольку расчёты и подготовку чертежей машина «берёт на себя».

Набор технических средств и программного обеспечения, ориентированного на конкретного специалиста - администратора, экономиста, инженера, конструктора, проектанта, архитектора, дизайнера, врача, организатора, исследователя, библиотекаря, музейного работника и т.д. представляет собой автоматизированное рабочее место (АРМ).

На производственных предприятиях АРМ являются важной структурной составляющей автоматизированной системы управления как персональное средство планирования, управления, обработки данных и принятия решений.

Цель курсовой работы – получить навыки научно-исследовательской работы с применением пакета MS Office System.

 

Задачи курсовой работы:

· рассмотреть аспекты моделирования систем и процессов;

· средствами MS Excel решить поставленную в соответствии с вариантом задачу; по полученным данным построить диаграммы (графики);

· средствами MS PowerPoint создать презентацию, отображающую этапы выполнения курсовой работы.

 

Теоретические основы моделирования систем и процессов

Основные понятия теории моделирования

 

Модель (modus – мера, масштаб, способ действия) – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении. Модель отражает существенные особенности изучаемого объекта, процесса или явления. В моделях отражаются глубинные закономерности, установленные в результате целенаправленных исследований.

Моделирование – метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей реальных объектов, процессов, явлений. При моделировании осуществляется замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели. Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных знаний.

Основной смысл моделирования заключается в том, чтобы по результатам опытов с моделями можно было дать необходимые ответы о характере моделируемого объекта, процесса или явления в реальных условиях. В настоящее время моделирование во всех науках является одним из научных методов исследования процессов и явлений.

Цели создания моделей:

- проведение на модели экспериментов, которые невозможно или сложно провести на реальном объекте (что предоставляет возможность получения новых знаний об объекте), например, при изучении явлений, протекающих в течение десятков лет, либо удаленных в пространстве.

-  ускорение, удешевление, упрощение и любое другое усовершенствование процесса исследования, достигаемого за счет работы с более простым объектом, чем исходный, то есть с моделью. С другой стороны, упрощение действительности в некоторых случаях является недостатком моделирования, и полученные результаты часто теряют практическую ценность.

Моделирование оправдано в качестве предварительного этапа исследования, позволяющего принять более обоснованное решение для проведения реального эксперимента.

Для классификации моделей используются разные основания. Общая классификация моделей включает более десяти основных признаков. С развитием прикладных математических исследований проблема классификации применяемых моделей усложняется. Наряду с появлением новых типов моделей (особенно смешанных типов) и новых признаков их классификации осуществляется процесс интеграции моделей разных типов в более сложные модельные конструкции.

I По предметной области модели можно классифицировать на физические, экономические, статистические, экологические и т.д.

II По способу представления во времени модели можно классифицировать на:

- статические модели – модели, в которых предоставлена информация об одном состоянии системы, неизменном во времени;

- динамические модели – модели, в которых предоставлена информация о состояниях системы и процессах смены состояний во времени.

III По способу представления модели можно классифицировать на натурные и информационные (рисунок 1).

Рисунок 1 – Классификация моделей

Предметные (или натурные, материальные) модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме.

Информационные модели отражают знания человека об объекте и представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Другими словами, если материальная модель объекта – это его физическое подобие, то информационная модель объекта – это его описание.

Построению информационной модели предшествует системный анализ, задача которого: из всего множества элементов реального объекта, его свойств и связей выделить те, которые являются существенными для целей моделирования.

Просматривается следующий порядок этапов перехода от реального объекта к информационной модели, т.е. следующие этапы информационного моделирования:

Реальный объект → Системный анализ → Система данных, существенных для моделирования → Информационная модель

Вербальные модели используют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности.

Большое распространение получили математические модели.

Математическая модель – модель, представленная системой математических соотношений (уравнений, неравенств, функции т.д.), отражающих существенные свойства объекта или явления. Математические модели основаны на формальных языках.

Математическое моделирование – процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта (уравнения, неравенств, систем).

Развитие математического моделирования в экономике и на производстве в XX веке в значительной мере обязано выдающимся ученым Л.В. Канторовичу, В.В. Леонтьеву, А.Н. Колмогорову, В.В. Новожилову, В.С. Немчинову, А.Л. Лурье и многим другим.

Математический инструментарий, применяемый в прикладных математических исследованиях, весьма разнообразен и достаточно сложен. По применяемому математическому аппарату математические модели можно классифицировать на: матричные модели; модели, основанные на применении обыкновенных дифференциальных уравнений, уравнений в частных производных; вероятностные модели и т.д.