Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Системный анализ. Конспект лекций стр.1-49.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
15.11.2018
Размер:
1.13 Mб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО

ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

(МГУПБ)

Кафедра компьютерных технологий и систем

Ю.А. Ивашкин

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ В ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

Учебное пособие

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области машиностроения и приборостроения в качестве учебного пособия для студентов вузов агропромышленного профиля по специальности 230102 “Автоматизированные системы обработки

информации и управления”

МОСКВА 2005

УДК 519.47.07

ББК 72; 32; 81

И 24

Рецензенты: О.М. Петров, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой АСОИУ Московской государственной академии приборостроения и информатики;

В.И. Белопушкин, проф. кафедры автоматизированных систем управления Московского государственного горного университета

Ивашкин Ю.А. Системный анализ и исследование операций в прикладной биотехнологии: Учеб. Пособие. – М.: МГУПБ, 2004. - с.

ISBN 5 – 89168 - 106 - 4

Учебное пособие в двух частях написано в соответствии с учебным планом подготовки системных аналитиков по специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления», а также может быть полезно для студентов вузов агропромышленного профиля по специальностям «Организация и планирование производства», «Менеджмент и маркетинг» «Товароведение и стандартизация», «Пищевая биотехнология» и др. В первой части изложены модели и алгоритмы системного анализа и структурно-параметрического моделирования больших технологических систем перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. Вторая часть посвящена инструментальным методам исследования операций и принятия решений в прикладной биотехнологии в условиях определенности, риска и неопределенности.

Утверждено в качестве учебного пособия советом по издательской деятельности МГУПБ

ISBN 5 – 89168 - 106 – 4 © МГУПБ, 2005

Предисловие

Предлагаемое учебное пособие подготовлено в результате многолетнего ведения курсов «Системный анализ», «Исследование операций» и «Теория принятия решений» студентам различных специальностей Московского государственного университета прикладной биотехнологии, а также научного сотрудничества с кафедрой «Исследование операций и теории систем (Operations Research und Systemstheorie)» университета Пассау (Германия). Целью преподавания было не только собственно изучение инструментальных методов и средств системных исследований и принятия решений в сложных ситуациях, но и формирование культуры мышления системного аналитика и разработчика информационных технологий в прикладном биотехнологическом направлении агропромышленной переработки биосырья.

В первой части наряду с классическими разделами теории систем излагается теория структурно-параметрического моделирования технологических объектов как большой системы с множеством определяющих факторов, параметров состояния и целевых функций, взаимосвязей и отношений, определяющих возможности и альтернативы достижения цели. Рассматривается ситуационная матричная модель состояния технологической системы и алгоритмы его идентификации и прогнозирования. При этом приводится обобщенная информационная технология накопления характеристик связей с построением структурно-параметрической ситуационной модели и формализованными процедурами диагностики и прогноза состояния большой системы.

Во второй части описываются методы и алгоритмы принятия решений в условиях определенности, основанные на исследовании операций и многомерной оптимизации, а также принятие решений в условиях риска и неопределенности с использованием методов статистических решений, факторного эксперимента и симплексных стратегий при неформализованной целевой функции. Рассматриваются многокритериальные задачи и алгоритмы их решения на примерах систем контроля качества и безопасности продуктов питания, структурно-параметрической оптимизации производства, рецептурной оптимизации многокомпонентных продуктов и рационов адекватного питания различных групп населения и т.п. Особое внимание уделяется составлению детальных алгоритмов реализации математических методов и их использованию в информационных технологиях принятия решений в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса.

Пособие содержит большое количество числовых примеров и блок-схем, облегчающих усвоение и использование формализованных процедур и технологий принятия оптимальных решений в различных областях административно-хозяйственного управления технологическим комплексом по переработке биосырья.

Часть 1 системный анализ технологических систем Введение

Дисциплина «Системный анализ и исследование операций» рассматривает методы, модели и алгоритмы исследования сложных ситуаций, явлений и процессов любой физической и социальной природы с целью обоснования и принятия решений по достижению определенной цели.

Дисциплина возникла в конце 70-х - начале 80-х годов в силу необходимости теоретических обоснований комплексных исследований и поиска решения проблем в противоречивых жестких условиях.

Системные исследования являются одним из основных методов решения сложных задач в ситуациях, характеризующихся совместным действием большого числа факторов разной физической природы. Так, например, при организации перерабатывающего предприятия АПК помимо чисто производственных и технологических вопросов необходимо учитывать массу других проблем – обеспечение сырьем, транспортом и энергией, социальные вопросы быта и техники безопасности, экологии и рынка, утилизации отходов и многое другое. То есть требуется всесторонняя системная проработка производственно-экономических, социальных, экологических, энергетических и других аспектов. Это особенно важно при принятии ответственных административных решений, связанных, например, со строительством новых объектов – городов, электростанций, транспортных сетей, разработок ископаемых - когда огромное количество факторов влияет на экологическую среду и сферу выживания.

Системный анализ является современным методом изучения сложных явлений и процессов любой физической природы для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам социально-экономического и научно-технического характера во всех сферах деятельности. При этом исследуемый объект рассматривается как система взаимодействующих элементов, в свою очередь, являющаяся элементом некоторой внешней системы.

Принятие решения связано, как правило, с выбором одного из множества возможных вариантов достижения определенной цели в сложных ситуациях с множеством состояний, условий и ограничений, способов поведения, неопределенностью реакции на принятые действия и т.п.

Сложные объекты и системы существуют и возникают во всем окружающем нас макро- и микромире от молекулы и атома до галактик. Это биологические объекты и технологические процессы; станки, агрегаты и технологические линии; транспортные, энергетические и информационные системы; заводы и промышленные комплексы, электростанции и энергетические сети; социальные, экономические системы; системы военного и государственного назначения и т.п. В общем случае любой сложный объект описывается параметрической моделью «черного ящика» с указанием всех параметров, определяющих его состояние (рис.1.1).

v1 vp Возмущающие воздействия

z1

Входные y1 Выходные

переменные переменные

ym

zk

Параметры u1 ue Управляющие переменные

состояния объекта

Рис. 1.1. Параметрическое описание объекта

Ф ормализованное описание объекта заключается в определении его целевой функции (функции цели), выражающей связь между показателем цели (критерием) и параметрами состояния, входов и выходов, факторов возмущения и управления. Достижение цели соответствует экстремальным значениям целевой функции, а задача принятия решения сводится к нахождению максимального (или минимального) значения целевой функции и векторов параметров , при которых оно достигается, т.е.

В реальных условиях целевая функция выражается некоторым функционалом (интегральным показателем) качества Y(y1ym), зависящим от вектора выходных факторов.

Однако при исследовании объекта представление в виде «черного ящика» оказывается явно недостаточным, так как требуется выяснить, что лежит внутри этого ящика, что в нем обеспечивает достижение поставленной цели. В этом случае объект представляется в виде некоторой системы с множеством взаимосвязанных элементов – подсистем, блоков, компонентов и т.п., - взаимодействие которых обусловливает ее состояние и возможности достижения цели. Так, например, биотехнический комплекс (БТК) по переработке биосырья животного происхождения является большой технологической системой с множеством технологических операций и материальных потоков, оборудования и транспортных средств, функциональных подсистем и инфраструктур.

Таким образом, в изучении сложных явлений центральными понятиями системного анализа являются понятия системы и системного подхода.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.