В задачах проектирования систем автоматизации управления организационно-техническими системами ОТС важное место занимает задача моделирования технической части таких систем. Разнообразие видов технической составляющей ОТС, сложность ее структуры требует разработки общих подходов к моделированию технических систем. Формулировка термина техническая система ТС зависит от поставленной задачи [2, 5]. Базовым элементом систем автоматизации управления ОТС является информационная среда, в которой содержатся сведения о структуре технической системы. Поэтому при моделировании технических систем для решения задач автоматизации ОТС можно ограничиться следующим определением: Здесь технический объект это любое изделие элемент, устройство, подсистема, функциональная единица или система , которое можно рассматривать в отдельности [1]. Разработку моделей технических систем целесообразно подчинить набору правил, что позволит упорядочить процесс создания модели и повысить качество моделирования. Важнейшим из таких правил является использование классификация технических систем как основы построения модели технической системы. Наличие классификации технических систем позволяет идентифицировать вид структуры сложной технической системы, что позволяет провести декомпозицию системы в соответствии с типовой структурой. Рассмотрим существующие системы классификации технических систем. Все технические объекты, которые производятся на предприятиях, имеют классификационные признаки в соответствии с Единой системой классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации ЕСКК [4]. Основной целью классификации в системе ЕСКК является упорядочение информации об объектах, что обеспечивает совместное использование этой информации различными субъектами. Из классификаторов, представленных в ЕСКК, для задачи моделирования технических систем наибольшее значение имеет общероссийский классификатор продукции ОКП [3], который содержит перечень кодов и наименований иерархически классифицированных групп видов продукции. Для задачи моделирования структуры технической системы наибольший интерес представляет классификация по уровню сложности технической системы [5]. Выделены следующие уровни сложности:. При разработке классификации технических систем необходимо учитывать принципы разделения изделий на части, которые приняты в Единой системе конструкторской документации. Сравнивая классификации по уровню сложности и по видам изделий, можно сделать следующие выводы:. Объединяя классификацию по уровню сложности, видам изделий и по видам продукции, введем следующие элементы классификации по составу технической системы:. Узел и деталь являются элементами оборудования, а комплекс — это объединение оборудований. Объединение оборудований в комплексы может разделяться по уровням объединения — комплекс верхнего, среднего и нижнего уровня. Техническая система как составная часть организационно-технической системы может быть отнесена к одному из следующих структурных представлений:. Примерами парковой структуры являюется автопарк или парк оборудования предприятия. Примером сетевой структуры являются система теплоснабжения города, включающая центральную тепловую станцию ЦТС , совокупность тепловых пунктов ТП и тепловые сети для передачи теплоносителя от ЦТС к ТП и от них к жилым домам. Примером структуры линейной технической системы является железнодорожный путь, который формируется рядом локальных и линейных инженерных сооружений — верхним строением пути, состоящим из рельсов, шпал, скреплений и балласта, и искусственными сооружениями. Сетевая структура технической системы отличается от парковой структуры наличием сетевой компоненты, обеспечивающей взаимосвязь элементов. Это позволяет рассматривать парковую структуру является частным случаем сетевой структуры. Задачей моделирования структуры технической системы является отображение структурных свойств технической системы, описание отдельных ее подсистем и элементов. В зависимости от целей проекта автоматизации одна и та же техническая система будет представлена разными моделями. Отличие моделей технической системы будет заключаться в полноте и детальности описания структурных свойств технической системы. Полнота описания ТС определяется той частью комплекса технических объектов, которая будет учтена в модели ТС. Детальность описания ТС определяется тем уровнем иерархии, вплоть до которого будут учтены элементы ТС. Базовой моделью технической системы является ее объектная модель. Объектная модель ТС технической системы отображает ее структуру и должна отвечать на вопрос: Использование принципа деления целого на части определяет иерархический характер объектной модели технической системы. Схема расположения позволяет определить положение элементов технической системы по отношению к элементам инфраструктуры функционирования технической системы. Для технической системы, расположенной в черте города, положение объектов указывают по отношению к улицам и домам. Для технической системы, расположенной на промышленном предприятии, положение объектов указывают по отношению к номеру цеха и номеру ячейки в данном цехе, которые образованы опорными колоннами. Могут быть использованы и другие способы указания положения объектов по отношению к элементам инфраструктуры функционирования ТС. На схеме расположения указываются комплексы технической системы, элементы сети, обеспечивающие взаимодействие комплексов и элементы инфраструктуры функционирования технической системы. Пример схемы расположения дан на рис. На схеме представлена техническая система, состоящая из 4-х комплексов технических средств КТС 1, 2, 3, 4 , и физическая сеть, объединяющая КТС в единую систему. Виды комплексов технических систем определяются по критерию одинаковой внутренней структуры. Для каждого вида комплекса технической системы необходимо построить свою модель, в которой отображаются комплексы технической системы нижнего уровня и те виды оборудования, которые используются в данном комплексе. Так как каждый вид оборудования имеет свою внутреннюю структуру, то для каждого вида оборудования необходимо построить свою модель, в которой это оборудование разделено на узлы и детали. Завершающим этапом разработки модели сетевой технической системы является разработка модели инженерных сетей. На этапе анализа схемы расположения технической системы и экспликации к ней необходимо выделить виды технических объектов, которые использованы для построения инженерной сети ТС. Рассмотрим модель инженерной сети на примере трубопроводной сети, основные элементы которой представлены на схеме. Отличительной особенностью трубопроводной сети, является то, что часть ее элементов трубы, соединительные элементы изготавливаются по монтажной схеме, а часть арматура является определенным видом оборудования. Однако в большинстве случаев, разрабатывать модель внутренняя структура арматуры не требуется. Особенностью линейной технической системы является использование технических объектов для формирования инфраструктуры. Рассмотрим проблемы создания объектной модели распределенной технической системы на примере железнодорожного пути. Железнодорожный путь — сложный комплекс линейных и сосредоточенных инженерных сооружений и обустройств, расположенных в полосе отвода. Основным элементом железнодорожного пути является рельсовая колея, которая образована из рельсов, шпал, скреплений и других элементов, которые вместе составляют верхнее строение пути. Верхнее строение пути укладывают на земляное полотно. В местах пересечения железнодорожного пути с реками, оврагами и другими препятствиями верхнее строение пути укладывается на искусственные сооружения. К важным устройствам железнодорожного пути относят стрелочные переводы, так как вся сложная структура железнодорожных путей основана на их разделении соединении , которое происходит в стрелочном переводе. Технической системой является совокупность железнодорожных путей, представляющих единое целое — инфраструктурную часть железной дороги как целостную часть организационно-технической системы. В действительности в инфраструктурную часть железной дороги кроме железнодорожного пути входят и устройства электроэнергетики, сигнализации и связи. Однако структурообразующим элементом инфраструктуры железной дороги является железнодорожный путь. С геометрической точки зрения железнодорожный путь представляет собой сеть, состоящую из узлов и дуг. Дугами являются участки железнодорожного пути между двумя узлами. Узлами являются объекты, соединяющие несколько участков железнодорожного пути. Схема расположения железнодорожных путей представляет собой совокупность узлов и дуг, каждый из которых имеет уникальное имя. Для представления элементов линейной технической системы необходимо представить иерархическую структуру объектов, которая в совокупности образует эту систему. Если ограничиваться только основными элементами, то модель инфраструктурной части железной дороги может быть представлена на следующей схеме рис. Рельсы, шпалы, скрепления являются изделиями деталями , которые собираются на специализированных предприятиях в технологические комплексы, которые затем укладываются в железнодорожный путь. Такими комплексами могут быть: Элементы стрелочных переводов также изготавливаются на предприятиях как детали и собираются в единый технический объект в месте установки. Искусственные сооружения представляют собой сложные инженерные сооружения, которые строятся по специальным проектам. Модель искусственного сооружения разрабатывается по тем же правилам, что и модель оборудования. Технические системы часто имеют сложную структуру, что требует структурного подхода к их моделированию. Моделирование технических систем должно основываться на типизации технических систем и на анализе структурных свойств как технической системы в целом, так и ее отдельных элементов. Центральным элементом модели технической системы является оборудование как изделие, которое производится на предприятии. Журнал издается с года. В журнале публикуются научные обзоры, статьи проблемного и научно-практического характера. Журнал представлен в Научной электронной библиотеке. Номерам журналов и публикациям присваивается DOI Digital object identifier. Выбрать язык Русский English. О журнале Редакционная этика Экспертный совет Выпуски. Подписка Поиск Заказ Правила для авторов. Информация о статье Журнал. Разработана методика моделирования объектных моделей сложных технических систем. Методика основана на классификации технических систем. Рассмотрены существующие системы классификации по виду, по составу технических систем. Сделан вывод о том, что существующих систем классификации недостаточно для построения методики моделирования сложных технических систем. Предложена классификация технических систем по структуре ее элементов, включающая три типа структур: Рассмотрена методика построения объектной модели технических систем, имеющих сетевую и линейную структуру. Методика построения объектных моделей позволяет учитывать особенности инфраструктуры функционирования технической системы, взаимосвязь комплексов технических систем, а также структуру того оборудования, которое используется в комплексах технических систем. Статья в формате PDF. Издание научной и учебно-методической литературы ISBN РИНЦ DOI. Сочи, октября Приглашаем авторов представить свои издания в экспозиции на Московскую международную книжную выставку. Москва, сентября РЕЦЕНЗИИ и ОТЗЫВЫ кандидатов и докторов наук на статьи, авторефераты, диссертации, монографии, учебники, учебные пособия. Служба технической поддержки — support rae. Ответственный секретарь журнала Бизенкова М.
Моделирование технических систем и процессов: Целью издания настоящего учебного пособия является приобретение студентами минимальных познаний в области методологии моделирования технических систем и процессов и формирование у них ряда практических навыков, необходимых для использования этих методов при моделировании технических систем, а также при решении задач оптимизации управленческих процессов и производственных структур. Проблема изучения поведения различных систем давно изучается наукой. В математической постановке эта проблема до недавних пор обычно сводилась к исследованию систем обыкновенных дифференциальных уравнений со многими переменными: Сущность системного подхода при математическом моделировании конкретных объектов во многом состояла в конкретизации обобщенной модели, в установлении конкретного вида правых частей вышеприведенной системы уравнений. Решающую роль при этом играет формальная процедура определения системы. В результате последовательного применения этой процедуры устанавливалась иерархическая структура системы, для каждого уровня иерархии выбирались переменные модели и описывались основные свойства элементарных блоков. Математика располагает эффективными методами исследования общего вида моделей, представимых в виде такой системы дифференциальных уравнений для двух крайних случаев. Технические системы и процессы представляют собой промежуточный вариант систем, который с трудом поддается изучению с помощью методов математического анализа. В то же время бурное развитие вычислительных средств, с одной стороны, и появление методов дискретной математики, с другой, позволили за последние десятилетия сильно продвинуться в направлении исследования технических систем и процессов с помощью их компьютерного моделирования на основе этих методов. В том случае, если модель технической системы или процесса имеет программную реализацию, с помощью компьютера возможно проведение имитационного моделирования поведения системы, или компьютерное моделирование. Строго говоря, компьютерное моделирование является лишь важной разновидностью имитационного моделирования, однако в наше время оно настолько преобладает над остальными видами моделирования, что можно считать имитационное моделирование синонимом компьютерного моделирования. В более широком смысле к области имитационного моделирования относятся многие области деятельности, например, такие как испытание летательной аппаратуры в аэродинамических трубах, испытание ракетной техники на стендах, обучение пилотов и другого персонала на тренажерах, и т. С помощью компьютера, в частности, удобно проведение имитационных экспериментов с дискретными моделями систем, включающими стохастические случайные процессы типа Марковских и процессы обслуживания заявок в системах массового обслуживания. Эти широко распространенные системы и процессы характеризуются, прежде всего, такими факторами, как длина очереди и время отклика релаксации. В системах, где протекают случайные процессы, наступление случайных событий изменяет состояние системы дискретно, в некоторые определенные моменты времени. Целью имитационного эксперимента является выяснение некоторых характеристик системы. При этом собираются статистические данные, в частности данные о:. Для обозначения отдельного структурного элемента системы служит понятие объект, обладающий рядом признаков, которые описывают его свойства или состояние. Кроме того, существуют действия, которые вызывают изменения в системе либо через изменение значений признаков, либо путем создания уничтожения объектов. Для проведения имитационного эксперимента, прежде всего, следует сформировать модель системы. Отсутствие формальных правил и понятий дает экспериментатору-имитатору большую свободу, однако, слишком подробное неформальное описание реальной системы может привести к излишней детализированности модели. Поскольку общий объем вычислений растет очень быстро с увеличением размеров модели, важно свести число необходимых деталей к минимуму, достаточному для адекватного описания системы. Имитационная модель существенно упрощается, если ряд элементарных действий удается объединить в одно обобщенное действие. Моделирование некоторого абстрактного объекта обычно начинается с текстового словесного описания внешних характеристик объекта некоторой заданной системы S. Также проводится качественная и количественная оценка характеристик процесса функционирования системы. Сюда должны входить режим работы системы загрузки элементов системы , необходимое время моделирования для получения представительной статистики, определение предельных значений для статистических оценок гистограмм, таблиц и т. Многие технические системы представляют собой системы массового обслуживания СМО. Следующим этапом моделирования таких систем является алгоритмизация процесса функционирования объекта моделирования, представленного в виде типовой математической схемы СМО. Кроме того, настоящее учебное пособие подготавливает студента теоретически к решению его главной задачи - выполнения им сначала курсовой работы, а затем дипломного проекта. Для лучшего усвоения материала в предлагаемом пособии на трёх конкретных примерах рассмотрено моделирование производственных либо технических систем. Курсовая работа подготавливает студента к решению его основной задачи на завершающем этапе обучения - к дипломному проектированию. Для выполнения курсовой работы каждый студент в первую очередь старается самостоятельно подыскать себе походящий объект для моделирования. Этим объектом может быть что угодно, связанное с практической деятельностью студента — будь то самолётный двигатель, авиаремонтное предприятие, система навигации, билетные кассы, и т. Главная задача для студента будет заключаться в том, чтобы он разобрался с принципами функционирования выбранного объекта, смог формализовать их и реализовать на компьютере модель объекта. После выбора объекта студент должен выбрать для себя подходящий метод или методы моделирования. Существуют самые разнообразные методы формализации задач, связанных с моделированием систем и языки разного уровня, на которых проводится моделирование. Это может быть и язык математических символов, и язык блок-схем, и алгоритмический язык высокого уровня. Существуют специальные языки моделирования систем, и специальные методы математического моделирования. В рамках настоящего пособия студент может выбрать для целей моделирования один или несколько методов из следующих разделов математического моделирования: Массовое обслуживание и теория очередей; Марковские процессы; Временные ряды; Динамическое программирование; Сетевое планирование; сетевое моделирование. Теория, относящаяся к этим разделам, изложена вместе с примерами в главах 2, 4, 5. Кроме того, при выполнении курсовой работы возможно использование и любых других методов моделирования. В частности, при моделировании электрических и электронных схем можно использовать анализ, основанный на законах булевой алгебры. В главах приведены конкретные примеры выполнения курсовых работ на основе одного или нескольких перечисленных выше методов математического моделирования. Эти главы могут быть полезны для тех студентов, кто нашел подходящий реальный объект для моделирования и хочет увидеть достойный образец для подражания при выполнении курсовой работы. Хотя по формальным признакам они не во всём соответствуют требованиям написания курсовой работы см. Глава 1 особенно важна для тех студентов, которые не смогли подобрать подходящий объект для моделирования на условных объектах. Здесь подробно расписаны формальные требования при написании курсовой работы в виде требований к каждому подэтапу моделирования. В этом отношении также будет полезна глава 3, где на производственных примерах разобраны формальные процедуры имитационного моделирования. В конце каждой теоретической главы приведены контрольные вопросы для самопроверки. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сибирский государственный аэрокосмический университет им. Моделирование систем массового обслуживания. Моделирование работы сборочного цеха с программированием на языке высокого уровня. Моделирование работы ремонтного цеха с использованием языка имитационного моделирования систем. Моделирование процессов во времени. Оценка точности регрессионных моделей. Динамическое программирование при моделировании в сетях. Использование теории Марковских процессов и временных рядов при моделировании работы блоков шб3Бт и шбт4Бт. Паспортные данные, схемы исследуемых блоков и анализ возможных неисправностей. Общие выводы по обоим блокам. Концептуальная модель системы и методы исследования. Интерпретация результатов моделирования, практические выводы и рекомендации. Использование метода сетевого планирования при моделировании регламентных работ перед техобслуживанием. Построение сетевого графика без учёта аккумуляторных и карбюраторных работ. Сетевой график с включением аккумуляторных и карбюраторных работ. Анализ полученных результатов с учётом мнения руководителя автохозяйства. УДК ББК ISBN Целью издания настоящего учебного пособия является приобретение студентами минимальных познаний в области методологии моделирования технических систем и процессов и формирование у них ряда практических навыков, необходимых для использования этих методов при моделировании технических систем, а также при решении задач оптимизации управленческих процессов и производственных структур. Основные этапы моделирования систем… ……………………………………8 1. Построение концептуальной модели системы и её формализация………9 1. Алгоритмизация модели и ее компьютерная реализация………………. Планирование вычислительного эксперимента, получение и интерпретация результатов моделирования…………………………….. Моделирование систем массового обслуживания ………………………….. Операционный анализ СМО……………………………………………… 39 3. Имитационное моделирование …………………………………………………44 3. Моделирование работы сборочного цеха с программированием на языке высокого уровня…………………………………………………44 3. Моделирование работы ремонтного цеха с использованием языка имитационного моделирования систем………………………… Моделирование процессов во времени ………………. Моделирование процессов с помощью временных рядов………………65 4. Оценка точности регрессионных моделей………….. Моделирование сетевых структур ……………………………………………. Динамическое программирование при моделировании в сетях Использование теории Марковских процессов и временных рядов при моделировании работы блоков ШБ3Бт и ШБТ4Бт … Паспортные данные, схемы исследуемых блоков и анализ возможных неисправностей…………………………………………. Анализ и прогноз работоспособности для блока ШБ3Бт………………. Анализ и прогноз работоспособности для блока ШБ4Бт……………… 6. Использование теории очередей при моделировании работы атс Н ic о m ………………………………………………………………………. Использование метода сетевого планирование при моделировании регламентных работ перед техобслуживанием ….. При этом собираются статистические данные, в частности данные о: В результате усвоения студентами содержания этой дисциплины можно ожидать: IBM PC для пользователя.
https://gist.github.com/64f6de076da83a38e9225a10a23c55c9
https://gist.github.com/42e6bb64e631bda2debf7cf755ab4a80
https://gist.github.com/97ee1213ff8b85b616f95c55bcc1b8b3