Преимущества компьютерного моделирования

Компьютерное моделирование

в профессиональной деятельности (лекции заочники 2017)

Модель можно определить как упрощенное представление (отображение) реального объекта или процесса, которое создается для более глубокого изучения действительности. Модель есть материально или теоретически сконструированный объект, который заменяет (представляет) объект исследования в процессе познания, находится в отношении сходства с последним и более удобен для исследования.

Метод исследования, базирующийся на разработке и использовании моделей, называется моделированием. Необходимость моделирования обусловлена сложностью, а порой и невозможностью прямого изучения реального объекта (процесса). Значительно доступнее создавать и изучать прообразы реальных объектов (процессов), т.е. модели.

Моделирование представляет собой один из основных методов познания, является формой отражения действительности и заключается в выяснении или воспроизведении тех или иных свойств реальных объектов, предметов и явлений с помощью других объектов, процессов, явлений, либо с помощью абстрактного описания в виде изображения, плана, карты, совокупности уравнений, алгоритмов и программ.

Возможности моделирования, то есть перенос результатов, полученных в ходе исследования модели, на оригинал, основаны на том, что модель в определенном смысле отображает (воспроизводит, моделирует, описывает, имитирует) некоторые интересующие исследователя черты объекта. Моделирование как форма отражения действительности широко используется не только в науке и технике, но искусстве, и в повседневной жизни.

Принято различать следующие виды моделирования:

─ концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных фактов или представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов, операций над ними или помощью естественного или искусственного языков;

─ физическое (натурное) моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты или процессы единой или различной физической природы, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений;

─ структурно-функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блок-схемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;

─ математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование, включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики;

─ имитационное (компьютерное) моделирование, при котором логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

В настоящее время под компьютерной моделью чаще всего понимают:

─ условный образ объекта, описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекста и т. д. и отображающий структуру элементов объекта и взаимосвязи между ними. Компьютерные модели такого вида мы будем называть структурно-функциональными;

─ программу или программный комплекс, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект различных, как правило, случайных, факторов. Такие модели мы будем далее называть имитационными.

Компьютерное моделирование — метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели. Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризирующих систему.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: экономическая деятельность фирмы или банка, промышленное предприятие, информационно-вычислительная сеть, технологический процесс, любой реальный объект или процесс, например процесс инфляции, и вообще – любая сложная система. Цели компьютерного моделирования могут быть различными, однако наиболее часто моделирование является центральной процедурой подготовки и принятия решений экономического, организационного, социального или технического характера.

Компьютерная модель сложной системы должна, по возможности, отображать все основные факторы и взаимосвязи, характеризующие реальные ситуации, критерии и ограничения. Модель должна быть достаточно универсальной, чтобы описывать близкие по назначению объекты, и в то же время достаточно простой, чтобы позволить выполнить необходимые исследования с разумными затратами.

Компьютерное моделирование является неотъемлемой частью экономических процессов. Крупнейшие компании пользуются моделированием потому, что оно позволяет достаточно правильно распланировать и разработать весь производственный процесс. Любая компания стремится к тому, чтобы получить максимальный доход от продаж реализуемой продукции. Реализация продукции происходит через рынки, в которых действует свои принципы. Рыночная информация лежит в основе всей системы рыночного управления, т.е. рыночная информация является основой принятия хозяйственных решений.

Компьютерное моделирование позволяет реально оценить возможности предприятия, повысить конкурентоспособность своей продукции, проанализировать возможность производства продукции, себестоимость товаров, прибыль, которую можно получить от реализации.

Модельное описание может использоваться для систематического планирования деятельности фирмы. Компьютерное моделирование помогает планированию расходов средств фирмы на основе расчетов, показывающих возможный финансовый результат, позволяет исследовать и устранять негативные факторы, влияющие на доход фирмы.

Моделирование представляет собой один из основных методов познания, является формой отражения действительности и заключается в выяснении или воспроизведении некоторых свойств реальных объектов, процессов с помощью других объектов, процессов.

Экономико-математические модели отражают наиболее существенные свойства реального объекта или процесса с помощью системы уравнений. Единой классификации экономико-математических моделей также не существует, хотя можно выделить наиболее значимые их группы в зависимости от признака классификации.

По степени агрегирования объектов моделирования, масштабу различают модели:

· микроэкономические;

· макроэкономические;

· глобальные.

По учету фактора времени различают модели:

· статические;

· динамические.

В статических моделях система описана в статике, применительно к одному определенному моменту времени. Это как бы снимок, срез, фрагмент динамической системы в какой-то момент времени. Динамические модели описывают систему в развитии.

По цели создания и применения различают модели:

· балансовые;

· эконометрические;

· оптимизационные;

· сетевые;

· систем массового обслуживания;

· имитационные (экспертные).

В балансовых моделях отражается требование соответствия наличия ресурсов и их использования.

Наиболее распространены эконометрические модели, представляющие собой системы регрессионных уравнений. В данных уравнениях отражается зависимость эндогенных (зависимых) переменных от экзогенных (независимых) переменных. Данная зависимость в основном выражается через тренд (длительную тенденцию) основных показателей моделируемой экономической системы. Эконометрические модели используются для анализа и прогнозирования конкретных экономических процессов с использованием реальной статистической информации.

Оптимизационные модели позволяют найти из множества возможных (альтернативных) вариантов наилучший вариант работы системы, производства, распределения или потребления. Ограниченные ресурсы при этом будут использованы наиболее эффективным образом для достижения поставленной цели.

Сетевые модели наиболее широко применяются в управлении проектами. Сетевая модель отображает комплекс работ (операций) и событий и их взаимосвязь во времени. Обычно сетевая модель предназначена для выполнения работ в такой последовательности, чтобы сроки выполнения проекта были минимальными. В этом случае ставится задача нахождения критического пути. Однако существуют и такие сетевые модели, которые ориентированы не на критерий времени, а, например, на минимизацию стоимости работ.

Модели систем массового обслуживания создаются для минимизации затрат времени на ожидание в очереди и времени простоев каналов обслуживания.

Имитационная модель наряду с машинными решениями содержит блоки, где решения принимаются человеком (экспертом). Вместо непосредственного участия человека в принятии решений может выступать база знаний. В этом случае ЭВМ, специализированное программное обеспечение, база данных и база знаний образуют экспертную систему. Экспертная система предназначена для решения одной или ряда задач методом имитации действий человека, эксперта в данной области.

По учету фактора неопределенности различают модели:

· детерминированные (с однозначно определенными результатами);

· стохастические (с различными вероятностными результатами).

По типу математического аппарата различают модели:

· линейного и нелинейного программирования;

· корреляционно-регрессионные;

· матричные;

· сетевые;

· теории игр;

· теории массового обслуживания и т.д.

Процесс построения модели называется моделированием. Существует несколько приемов моделирования, которые можно условно объединить в две большие группы: материальное (предметное) и идеальное моделирование.

· Материальное моделирование выполняется на основе модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики изучаемого объекта. Основными разновидностями материального моделирования являются физические и аналоговые моделирования.

· Идеальное моделирование носит теоретический характер и бывает интуитивным и знаковым.

Ø Интуитивное моделирование основано на интуитивном представлении об объекте исследования. Например, жизненный опыт каждого человека можно считать его интуитивной моделью окружающего мира.

Ø Знаковым называется моделирование, использующее в качестве моделей знаки какого-либо вида (схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов и т. д.), и включающее совокупность законов, по которым можно оперировать с выбранными знаками и их совокупностями.

· Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики, и использованием тех или иных математических методов. Классическим примером математического моделирования является описание и исследование основных законов механики И. Ньютона средствами математики.

Возможности моделирования, то есть перенос результатов, полученных в ходе построения и исследования модели, на оригинал, основаны на том, что модель в определенном смысле отображает (воспроизводит, моделирует, описывает, имитирует) некоторые интересующие исследователя черты объекта.

Преимущества компьютерного моделирования

Компьютерное моделирование имеет следующие преимущества:

· дает возможность рассчитать параметры эффектов, изучение которых в реальных условиях невозможно либо очень затруднительно по различным причинам;

· позволяет моделировать и изучать явления, предсказываемые любыми теориями;

· является экологически чистым и не представляет опасности для природы и человека;

· обеспечивает наглядность;

· доступно в использовании.

Основное преимущество компьютерного моделирования заключается в том, что оно позволяет не только пронаблюдать, но и предсказать результат эксперимента при каких-то особых условиях. Благодаря этой возможности метод нашел применение в экономике и многих других сферах.

Основные функции компьютера при моделировании:

Ø вспомогательный инструмент для решения задач обычными вычислительными средствами, алгоритмами, технологиями;

Ø средство постановки и решения новых задач, не решаемых традиционными средствами, алгоритмами, технологиями;

Ø средство конструирования компьютерных обучающе-моделирующих сред;

Ø средство моделирования для получения новых знаний;

Разновидностью компьютерного моделирования является вычислительный эксперимент.

Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 7517; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!