
- •1 Методологические основы моделирования сложных систем
- •1.1 Системность
- •Определение понятия системы
- •Основные свойства, обязательные для любой системы
- •Системное мышление
- •Понятия общей теории систем
- •Системный подход
- •1.2 Определение понятий элементов, связей, функций, внешней среды системы Элемент
- •Внешняя среда
- •Функции системы
- •Сложность систем
- •Классификация систем
- •Развитие искусственной системы и ее жизненный цикл
- •1.3 Моделирование
- •Общая методология моделирования
- •Примеры сложных систем Космическая система наблюдения Земли как сложная техническая система
- •Сложная социально-экономическая система
- •2 Методология построения математических моделей
- •2.1 Математическая модель, математическое моделирование – основные понятия, термины и определения
- •Цели математического моделирования
- •2.2 Общие методы построения математической модели Процесс моделирования
- •Анализ и синтез в моделировании
- •Микроподход и макроподход в исследованиях системы.
- •Формальная запись модели системы
- •Модульное построение моделей
- •Понятие вариационных принципов
- •2.3 Требования к построению модели
- •Адекватность и достоверность модели
- •Равнозначимость внешнего и внутреннего правдоподобия
- •2.4 Этапы построения моделей
- •2.4.1 Постановка задачи моделирования
- •Разработка содержательной модели
- •Разработка концептуальной модели
- •Описание внешних воздействий
- •Декомпозиция системы
- •Подготовка исходных данных для математической модели
- •Содержание концептуальной модели
- •2.4.2 Разработка математической модели
- •Разработка функциональных соотношений
- •Выбор метода решения задачи
- •Проверка и корректировка модели
- •Анализ чувствительности модели
- •Реализация математической модели в виде программ для эвм
- •2.4.3 Практическое использование построенной модели и анализ результатов моделирования
- •3 Математические модели структуры и состояния системы
- •3.1 Модель структуры системы Основные понятия структуры системы
- •Модель состава и структуры системы
- •Виды структур
- •Методология моделирования структуры системы
- •Пример разработки моделей деятельности организации
- •3.2 Модель состояния системы Состояние системы и ее функционирование
- •Формализация процесса функционирования системы
- •3.3 Модель процесса функционирования
- •Установление функциональных зависимостей
- •Неопределенность функционирования системы
- •Пути уменьшения неопределенностей при синтезе системы (проекта)
- •3.4 Анализ функционирования и анализ структуры
- •Пример разработки моделей деятельности организации
- •Функционально – физический анализ технических объектов
- •Пример функционально – физического анализа технических объектов Конструкция бытовой электроплитки
- •Функционально стоимостной анализ
- •4 Виды математических моделей
- •4.1 Классификация математических моделей
- •4.2 Классификация математических моделей в зависимости от оператора модели
- •Линейные и нелинейные модели
- •Обыкновенные дифференциальные модели
- •4.3 Классификация математических моделей в зависимости от параметров модели Непрерывные и дискретные модели
- •Детерминированные и неопределенные модели
- •Статические и динамические модели
- •Стационарные и нестационарные модели
- •Формализация системы в виде автомата
- •Формализация системы в виде агрегата
- •Моделирование процесса функционирования агрегата
- •Моделирование агрегативных систем
- •Модель сопряжения элементов
- •5 Математические модели физических явлений и процессов. Универсальность моделей
- •5.1 Математические модели на основе фундаментальных законов
- •Теоретический метод составления математических моделей
- •Основные фундаментальные законы механики
- •Работа, энергия, мощность
- •5.2 Уравнения движения
- •Динамика поступательного движения.
- •5.3 Уравнения состояния
- •Термодинамическая система
- •Твердые тела, жидкости и газы
- •6 Универсальность моделей
- •6.1Типовые математические модели элементов и подсистем
- •Модель колебательного процесса
- •Электрическая подсистема
- •Модели элементов гидравлических систем
- •Модели элементов пневматических систем
- •6.2 Модели на основе аналогий
- •Скорость роста какой-либо величины пропорциональна текущему значению этой величины Закон сохранения материи
- •II. Квадратичная зависимость скорости воспроизводства
- •IV. «Равновесная» численность популяции Nр, которую может обеспечить окружающая среда
- •V. Конкуренция двух популяций
- •VI. Изменение зарплаты и занятости
- •VII. Организация рекламной кампании
- •VIII. Двухвидовая борьба в популяции
- •IX. Взаимоотношения «производитель – управленец».
- •7 Математические модели распределения ресурсов в исследовании операций
- •7.1 Моделирование операций распределения ресурсов
- •Формулировка задачи математического программирования
- •7.2 Модели линейного программирования
- •Формулировка общей задачи линейного программирования.
- •Типовые задачи линейного программирования
- •Транспортная задача
- •Примеры сведения практических задач к канонической транспортной задаче
- •7.3 Распределительные задачи линейного программирования
- •Примеры распределительных задач.
- •Распределение транспортных единиц по линиям
- •Задача о назначениях
- •Экономическая интерпретация задач линейного программирования
- •Перевозки взаимозаменяемых продуктов
- •Перевозка неоднородного продукта на разнородном транспорте
- •Задача коммивояжера
- •Задача о ранце
- •Общая задача теории расписаний
- •8 Моделирование процесса управления
- •8.1 Основные определения
- •Формальная запись системы с управлением
- •8.2 Модели систем автоматического управления
- •Математическая модель объекта управления
- •Устойчивость движения систем
- •Определение программного движения и управление движением
- •8.3 Модели автоматизированных систем управления
- •9 Моделирование производственных процессов Общая характеристика производственного процесса
- •9.1 Модели систем массового обслуживания
- •Основные элементы систем массового обслуживания.
- •Характеристики потока
- •Классификация смо
- •Оценка эффективности смо
- •Аналитические и статистические модели
- •9.2 Модели дискретного производственного процесса
- •Операции обработки
- •Операции сборки
- •Операции управления
- •Формализация отклонения течения производственного процесса от нормального
- •Моделирование комплексного процесса обработки, сборки и управления при поточном производстве
- •9.3 Имитационное моделирование производственного процесса
- •9.3 Модели непрерывного производственного процесса
- •10 Синтез модели (проекта) системы
- •10.1 Проектирование системы как процесс создания (синтеза) ее модели
- •10.2 Методология проектирования
- •10.3 Формирование концепции системы
- •Системный подход при формировании концепции
- •Типовые проектные процедуры формирования концепции
- •10.4 Эффективность системы Понятие эффективности системы
- •Формирование модели цели системы
- •Выбор критериев и показателей эффективности
- •Основные принципы выбора критериев эффективности:
- •Проблемы многокритериальности
- •Особенности синтеза адаптивных систем
- •10.5 Технология проектирования
- •10.6 Принятие решений в проектировании Особенности процесса принятия решений в проектировании
- •Выбор альтернатив
- •Принятие решений в условиях неопределенности
- •Моделирование принятия решения
- •Прогнозирование в принятии решений
- •10.7 Маркетинг и управление проектом
- •Задачи управления проектами
- •Пример анализа на чувствительность экономической задачи
- •11 Синтез модели технической системы
- •11.1 Особенности синтеза модели технической системы
- •Этапы проектирования
- •Особенности построения моделей при проектировании
- •Формирование технического облика системы
- •Формирование структуры системы
- •Выбор основных проектных параметров системы
- •Формирование множества вариантов системы
- •11.2 Концепции автоматизации проектирования
- •История развития сапр
- •Классификация сапр
- •Стратегическое развитие сапр Современное состояние сапр
- •Направления разработки проектной составляющей сапр
- •Разновидности сапр
- •Математическое и информационное обеспечение сапр
- •12 Особенности синтеза модели информационной системы
- •12.1 Общие свойства информационных систем
- •Файл-серверные информационные системы
- •Клиент-серверные информационные системы
- •Архитектура Интернет/Интранет
- •Хранилища данных и системы оперативной аналитической обработки данных
- •12.2 Схемы разработки проекта
- •1. Предпроектные исследования
- •2 Постановка задачи
- •3 Проектирование системы
- •Архитектура программного обеспечения
- •Подсистема администрирования.
- •Техническая архитектура
- •Организационное обеспечение системы
- •4 Реализация и внедрение системы
- •13 Анализ инвестиционной привлекательности проекта системы
- •13.1 Концепции инвестиционной привлекательности проекта Основные типы инвестиций.
- •Основные экономические концепции инвестиционного анализа
- •Состав работ при инвестиционном проектировании
- •13.2 Конкурентоспособность проектируемой системы Оценка потенциальной емкости рынка и потенциального объема продаж
- •Оценка конкурентоспособности
- •13.3 Методы оценки эффективности инвестиций
- •Метод определения чистой текущей стоимости.
- •Метод расчета рентабельности инвестиций
- •Метод расчета внутренней нормы прибыли
- •Расчет периода окупаемости инвестиций
VII. Организация рекламной кампании
Модель рекламной кампании основывается на следующих основных предположениях.
Прибыль от продаж должна покрывать издержки на рекламную кампанию. Динамика роста прибыли: вначале расходы превышают прибыль, поскольку лишь малая часть покупателей информировании о новом товаре, по мере информированности покупателей прибыль растет, по мере насыщения рынка рост прибыли падает, и наступает момент, когда рекламирование товара становится бессмысленным. При таком подходе формализуется идея насыщения, описанная в примере 3.
Примем N (t) – число информированных покупателей.
dN/dt – скорость изменения числа покупателей со временем t (t - время от начала рекламной кампании) – пропорциональна числу покупателей, еще не знающем о товаре – величине a1(t) (N0 – N(t)), где a1(t) > 0 характеризует интенсивность рекламной кампании (определяется затратами на рекламу в данный момент), N0 – общее число потенциальных покупателей.
Предполагается, что информированные потребители участвуют каким-то образом в рекламировании товара. Их вклад равен величине a2(t) N(t) (N0 – N(t)), который тем больше, чем больше информированных покупателей. Величина a2(t) характеризует степень общения покупателей между собой (может быть определена опросами).
В итоге получим уравнение
dN (t) / dt = [а1(t) + а2(t) N (t)] (N0 – N(t)). (7)
При а1(t) >> а2(t)N(t) получается модель типа (1) – Мальтуса, при противоположном неравенстве – типа (3):
dN (t) / dτ = N (N0 – N), dτ = а2(t) d t.
Полученная аналогия понятна, так как использовалась одна и та же идея «насыщения»: скорость роста какой-либо величины пропорциональна произведению текущего значения этой величины N (t) на разность N0 – N (t) между ее равновесным (популяция) либо предельным (покупатели) и текущим значениями.
В зависимости от значений величин а1(t), а2(t), N(t) могут разрабатываться мероприятия на улучшение результатов прямой рекламы (параметр а1(t)) и косвенной рекламы (параметр а2(t)).
Если рассмотреть модель (7) в окрестности точки N(t =0) = N(0) = 0 (t =0 – момент начала кампании), считая, что N<< N0, а2(t)N(t) << а1(t), то уравнение (7) примет вид
dN (t) / d t = а2(t) N0
и имеет решение
N(t)
= N0
,
удовлетворяющее естественному начальному условию при t =0.
Из последнего уравнения можно вывести соотношение между рекламными издержками и прибылью в начале кампании.
Обозначим: р – прибыль от единичной продажи, s - стоимость элементарного акта рекламы (расклейка афиш).
Тогда суммарная прибыль Р = р N(t) = р N0 ,
Произведенные затраты S = s .
Прибыль превосходит издержки при условии р N0 > s (в реальности между всеми этими значениями имеются временные задержки, что может быть учтено в более полных моделях.
Условие р N0 > s (прибыльность рекламы) справедливо при малых значениях функции N(t), когда функции Р и S растут со временем по одинаковым законам.
При увеличении N(t) усиливается действие косвенной рекламы. Этот нелинейный эффект в изменении величины при неизменном темпе роста издержек даст возможность скомпенсировать финансовые потери начальной стадии кампании.
Рассмотрим частный случай: коэффициенты а1 и а2 примем постоянными. Тогда в (7) можно принять а1/а2 + N = N*.
В случае такой замены оно сводится к известному логистическому уравнению
dN* (t) / d t = а2N* (N0* – N*), N0* = а1/а2 + N0, (7*)
имеющему решение
N* (t) = N0* [1 + (N*0 а2/а1 -1)exp (-N0* а2 t)]-1.
При этом N*(0) = а1/а2, так что N*(0) = 0 и начальное условие выполняется. Из предыдущего уравнения (7*) максимум производной достигается при N* = N0*/2, N = (а1/а2 + N0)/2:
(dN*/dt)m = (dN/dt)m = а2 N0*2 / 4 = а2(а1/а2 + N0)2/4.
В этот период текущая, получаемая в единицу времени прибыль
Рm = p (dN/dt) = p а2(а1/а2 + N0)2/4.
Вычитая из Рm начальную текущую прибыль Р0 = p (dN/dt)t=0 = а1 N0, получим
Рm – Р0 = p/4 (а1/а2-1/2 - а2-1/2 N0)2.
Необходимое условие суммарного экономического эффекта от кампании (Рm > а1s) определяются всем ее ходом, характеристики которого вычисляются из полученных уравнений.
Как следует из (7*), начиная с некоторого момента продолжать рекламную кампанию невыгодно. При N*(t), близких к N0*, уравнение (7*) записывается в виде
dN* (t) / d t = а2N0* (N0* – N*).
Его решение стремится при t→∞ к предельному значению N0* (а функция N(t) к N0) по медленному экспоненциальному закону. В единицу времени появляется малое число покупателей. И поступающая прибыль не может покрыть продолжающихся издержек.
Аналогичный подход может быть использован при анализе внедрения технологических и других новшеств.