Кафедра «Прикладная математика»

Строительства и архитектуры

Кафедра «Прикладная математика»

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Дистанционный курс

по дисциплине «Основы системного анализа»

Днепропетровск-2007

Теорія систем и системний аналіз: Дистанційний курс по дисципліні: «Основи системного аналіза»/Н.М. Єршова. – Днепропетровськ: ПДАСА, 2007. – 80 с. – рос. мовою

 

 

Укладач: Єршова Н.М., д.т.н., проф.

 

Вiдповiдальний за випуск:            Н.М. Єршова Н.М., д.т.н., проф., зав.кафедрою прикладної

математики ПДАБА

 

 

Рецензент:Цибрій Л.В., к.ф.-м.н., доц. ПДАБА

 

Затверджено

на засiданнi кафедри

прикладної математики

протокол № 5 від 26.01.2007 р.,

 

 

Затверджено

на засiданнi методичної

ради ПДАБА

протокол № 4 (45) від 30.03.2007 р.

 

 

Содержание

Тема 1. Основные положения теории систем                   5

1.1. Основные понятия теории систем                                 6

1.2. Классификация систем                                                   8

1.3. Свойства систем                                                              10

1.4. Общие вопросы системного анализа                            11

1.5. Методология разработки систем                                    13

1.6. Модели и моделирование                                               14

1.7. Управление в системах                                                   16

Вопросы для самоконтроля                                                19

Тема 2. Основные сведения о системах обслуживания 20

Вопросы для самоконтроля                                                 25

Тема 3. Основы проектирования систем                         26

3.1. Взаимодействие СО с внешней средой                        27

3.2. Жизненный цикл системы обслуживания                    29

3.3. Возможность автоматизации процесса

проектирования                                                                      30

3.4. Методология проектирования систем обслуживания 32

3.5. Интегрированный производственный комплекс и ГАП 34

Вопросы для самоконтроля                                                 37

Тема 4. Математическое обеспечение САПР СО           37

4.1. Задачи систем массового обслуживания                      40

4.2. Основные понятия теории массового обслуживания 41

4.3. Простейший поток заявок и его свойства                    43

4.4. Длительность или время обслуживания                       51

4.5. Статистическое исследование входящего потока

заявок                                                                                       52

4.5.1. Статистическая обработка результатов наблюдений 54

4.5.2. Обработка данных наблюдений с помощью метода

наименьших квадратов                                                          59

4.5.3. Технология подбора теоретической кривой

путем построения линии тренда                                           62

4.6. Математические модели задач оптимизации ТМО     65

4.6.1. Общие сведения об оптимизации параметров СМО 65

4.6.2. Критерий - минимум себестоимости продукции     67

4.7. Модели задач математического программирования   71

4.7.1. Оптимизация производственного плана предприятия 73

4.7.2. Задача о загрузке оборудования                                  75

Вопросы для самоконтроля                                                 78

Характеристика вопросов темы 4                                         79

Задание 1 с вариантами для практических работ           79

Задание 2 для практических работ                                     79

Задания для контрольной работы                                      79

Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ

СИСТЕМ

Введение:

· Ключевые слова – система, теория систем, системный анализ, подсистема, элемент, структура, связь, целостность, внешняя среда, состояние системы, организация системы, простая система, сложная система, большая система, равновесие, чувствительность, устойчивость, надежность, модели, моделирование, управление в системах.

· Основные понятия теории систем. Классификация систем. Свойства систем. Общие вопросы системного анализа. Методология разработки систем. Модели и моделирование. Управление в системах.

· Параграфы:

3.1. Основные понятия теории систем.

3.2. Классификация систем.

3.3. Свойства систем.

3.4.  Общие вопросы системного анализа.

3.5. Методология разработки систем.

3.6. Модели и моделирование.

3.7. Управление в системах.

· Литература

2. Острейковский В.А. Теория систем. – М.: Высшая школа, 1997. – 240 с.

3. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. – СПб.: Бизнесс-пресс, 2000. – 326 с.

4. Шарапов О.Д. и др. Системный анализ. – К.: Вища школа, 1993. – 303 с.

5. Системный анализ в экономике и организации производства/ Под ред. С.А. Валуева и др. – Л.: Политехника, 1991. – 398 с.

6. Дабагян А.В. Проектирование технических систем. – М.: Машиностроение, 1986. – 256 с.

6. Ершова Н.М. Теория систем и системный анализ: Конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – 112 с.

7. Ершова Н.М. Теория систем и системный анализ: Краткий конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2006. – 70 с.

8. Ершова Н.М. Методы и способы компьютерных информационных технологий: Конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – 169 с.

9. Ершова Н.М. Основы системного анализа. Методические указания и задания. – Днепропетровск: ПГАСА, 2007. – 62 с.

Основные понятия теории систем

Теория систем – наука об общих свойствах систем любой природы.

Единого общепринятого определения системы не существует. В самом широком смысле под системой понимают множество, элементы которого закономерно связаны между собой. Элементами множества могут быть: предметы, явления, знания, методы и т.д. Следовательно, можно говорить о системах:

· солнечной и транспортной;

· экономической и экологической;

· счисления и системе Станиславского;

· химических элементов и уравнений и пр.

Основная проблема общей теории систем – определение и исследование внутренних и внешних связей изучаемого объекта.

Задачи теории систем:

· определение общей структуры системы;

· организация взаимодействия между подсистемами и элементами;

· учет влияния внешней среды;

· выбор оптимальной структуры системы;

· выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

Система – комплекс взаимосвязанных объектов, действующих как единое целое и предназначенных для достижения какой-либо цели или множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Целостность системы – принципиальная не сводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов.

Цель системы – сохранение ее целостности, т.е. некоторой обособленности от окружающей среды. Различают цели развития (движения), исследования и преобразования окружающей действительности.

Элемент – простейшая неделимая часть системы, выполняющая определенную функцию.

Подсистема – совокупность элементов системы, играющих в ней определенную самостоятельную роль. Подсистема способна выполнять относительно независимые функции и иметь цели, направленные на достижение общей цели системы. Подсистема обладает свойствами системы, в частности, свойством целостности.

В принципе любой сложный комплекс взаимосвязанных объектов можно рассматривать, с одной стороны, как систему, с другой, - как элемент более сложной системы или подсистему. Все зависит от цели исследования.

Структура – совокупность элементов и связей между ними.

Связь - обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Связь определяют как ограничение степени свободы элементов.

Виды связей: вещественные, энергетические и информационные. Вещественные (материальные) связи – каналы, по которым элементы системы или системы в целом обмениваются между собой теми или иными веществами. В производственно-экономических системах – это каналы снабжения сырьем, полуфабрикатами, загрузка и отгрузка готовой продукции. В биологических системах – это пути обмена веществ.

Энергетические связи – каналы обмена различными видами энергии (механической, электрической, тепловой и пр.).

Информационные связи – связи, по которым передаются сигналы управления и сведения о состоянии объекта и окружающей среды.

Внешняя среда – другие системы, окружающие исследуемую систему и изменяющие ее поведение.

Состояние системы – множество существенных свойств, которыми обладает система в определенный момент времени, т.е. это характеристика мгновенной остановки системы в ее развитии. Состояние механических систем можно определить по выходным параметрам (перемещение, скорость, ускорение). Состояние производственно-экономических систем могут характеризовать: производительность, себестоимость продукции, прибыль.

Процесс функционирования системы рассматривается как процесс перехода во времени системы из одного состояния в другое под воздействием внешней среды.

Поведение – если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением и требуется выяснить закономерности этого поведения.

Организация системы – внутренняя упорядоченность и согласованность взаимодействия элементов системы.

 

1.2. Классификация систем

 

В зависимости от целей изучения различных объектов существует несколько классификаций систем по:

· природе объекта – технические, технологические, экономические, биологические, экологические, информационные и др.;

· виду научного направления – математические, физические, химические и пр.;

· сложности структуры и поведения – простые и сложные;

· характеру перехода из одного состояния в другое – статические и динамические;

· степени связи с внешней средой – открытые и закрытые;

· виду математического описания – непрерывные, дискретные, дискретно-непрерывные, детерминированные, стохастические (вероятностные);

· происхождению – естественные и искусственные;

· степени организованности – хорошо организованные, плохо организованные и самоорганизующиеся;

· наличию управления – управляемые и неуправляемые.

Простая система – система, не имеющая развитой структуры. Функционирование простой системы можно исследовать без деления ее на более мелкие системы.

Сложная система – система с развитой структурой, состоящая из взаимосвязанных, взаимодействующих между собой элементов и способная выполнять сложную функцию.

Большая система – сложная система, имеющая ряд дополнительных признаков: большое число элементов в системе; наличие разнообразных (материальных, информационных, энергетических) связей между элементами; открытость системы; наличие в системе самоорганизации; участие в функционировании системы людей, машин и природной среды.

Динамическими называют системы, переход которых в новое состояние происходит не мгновенно, а растянут во времени. Систему «выключатель-лампочка» можно отнести к статическим системам, так как лампочка зажигается практически мгновенно после включения. Все реальные системы являются динамическими.

Естественные системы созданы природой без участия человека. Человек их изучает. Искусственные системы проектируются, создаются и эксплуатируются человеком.

Окружающие нас системы находятся в постоянном движении (развитии), поэтому существует понятие жизненный цикл системы.

Этапы жизненного цикла:

· естественных систем - возникновение, функционирование и гибель;

· искусственных систем – исследование, проектирование, создание, функционирование, обновление (модернизация) и ликвидация.

Процессы в открытых системах определяются влиянием внешней среды и зависят от свойств самой системы, т.е. открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позволяет им развиваться и совершенствоваться. Закрытые системы не взаимодействуют с внешней средой и все процессы, кроме энергетических процессов, замыкаются внутри системы.

В управляемых системах имеется механизм улучшения процесса функционирования системы.

Представить исследуемый объект или процесс в виде хорошо организованной системы означает определить элементы системы, их взаимосвязи между собой и целями системы. Большинство моделей физики и технических наук представляют объекты и процессы классом хорошо организованных систем. При этом учитываются наиболее существенные элементы и связи между ними.

При представлении объекта или процесса в виде плохо организованной (диффузной) системы не ставится задача определить все учитываемые элементы, их свойства и связи между ними и целями системы. Изучается достаточно представительная выборка компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе выборочного исследования получают закономерности (статистические, экономические) или параметры и распространяют их на всю систему в целом с какой-то вероятностью.

Класс самоорганизующихся или развивающихся систем применяют для исследования мало изученных объектов или процессов на начальном этапе постановки задачи. Реальные развивающиеся объекты обладают стохастичностью поведения, нестабильностью отдельных параметров, способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды и др.

 

1.3. Свойства систем

 

Равновесие – способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий или при постоянных воздействиях сохранять свое состояние сколь угодно долго.

Чувствительность – это характеристика влияния незначительных изменений параметров системы на ее свойства.

Надежность – это способность системы сохранять безотказность и ремонтопригодность на заданном уровне в течение фиксированного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации.

Устойчивость – способность системы возвращаться в состояние равновесия после выведения ее внешними возмущающими воздействиями из этого состояния. Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия.

 

1.4. Общие вопросы системного анализа

 

Системный анализ – это совокупность научных методов и практических приемов решения сложных проблем: технических, технологических, экономических, информационных и др. Методология системного анализа предлагает общий подход к решению проблемы независимо от ее специфики.

Все проблемы в зависимости от глубины их познания можно разделить на три класса:

¨ хорошо структурированные или количественно сформулированные проблемы, в которых существенные зависимости выяснены настолько, что могут быть выражены в числах и символах;

¨ неструктурированные или качественно выраженные проблемы, содержащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характеристик, количественные зависимости между которыми совершенно неизвестны;

¨ слабо структурированные или смешанные проблемы, которые содержат качественные и количественные элементы, причем преобладают качественные малоизвестные и неопределенные стороны проблемы.

Для хорошо структурированных проблем основная проблема - правильно подобрать типовую или разработать новую математическую модель, собрать необходимые исходные данные и убедиться путем моделирования, что математическая модель отражает существо решаемой задачи.

В неструктурированных проблемах опытный специалист собирает максимум различных сведений о решаемой проблеме, вживается в нее и на основе интуиции и суждений вносит предложения о целесообразных мероприятиях. При таком подходе отсутствует какая-либо упорядоченная логическая процедура отыскания решения, т.е. нет четко сформулированной методики расчета.

Системный анализ предназначен для решения слабо структурированных проблем, к которым относится большинство наиболее важных экономических, технических, информационных, политических и других задач крупного масштаба.

Проблемы эти:

§ намечается решать в будущем;

§ сталкиваются с широким набором альтернатив;

§ зависят от текущей неполноты технологических достижений;

§ требуют больших капитальных вложений и содержат элементы риска;

§ для решения требуют комбинирования необходимых ресурсов;

§ не имеют определенных требований по стоимости или времени.

В процессе структуризации проблемы некоторые подзадачи выражаются в количественной форме и отношения между всеми элементами становятся все более определенными. Следовательно, системный анализ применяется для того, чтобы слабо структурированную проблему превратить в хорошо структурированную, которую можно решить с помощью методов исследования операций и теории оптимального управления.

Методы системного анализа представляют собой способы выбора оптимального варианта решения задач.

Системный подход к решению проблем включает этапы:

¨ отыскание возможных вариантов решения (альтернатив);

¨ определение последствий использования каждой альтернативы;

¨ применение объективных критериев, показывающих в каком смысле принимаемое решение предпочтительнее других.

Системный подход предполагает исследование системы в целом, а не отдельно взятых ее элементов. Системный анализ позволяет решать сложные проблемы путем упорядоченного и логически обоснованного подхода к постановке целей и их достижению. При этом используются знания, опыт и интуиция специалистов различного профиля. Таким образом, в отличие от традиционного подхода к решению задач системный подход предусматривает более широкое рассмотрение проблемы принятия решений с тщательным обоснованием целей, на которые предстоит израсходовать ресурсы.

 

1.5. Методология разработки систем

 

Методологией разработки систем является системный подход к анализу и синтезу сложных объектов. Эффективность системного подхода заключается:

· на этапе исследования систем – в переходе от решения сложной проблемы к решению некоторой композиции более простых проблем;

· на этапе проектирования систем – в распараллеливании проектных работ за счет перехода от проектирования сложной системы к проектированию комплекса более простых ее составляющих.

Выделяют пять этапов при системном исследовании или проектировании сложного объекта.

Этап 1. Формулировка проблемы.

На этом этапе:

· определяются цели функционирования системы и состав решаемых ею задач (строится дерево функций и задач);

· выделяют существенные связи системы с внешней средой и производят качественное их описание;

· выбирается показатель (система показателей) эффективности системы и записывается в виде функции цели.

Этап 2. Определение вариантов строения системы. Для определения множества допустимых вариантов строения системы дерево функций и задач дополняется множеством возможных способов их реализации.

Этап 3. Построение математической модели системы. Формально определяются зависимости между показателями эффективности и параметрами системы, внешней среды, структуры и взаимодействий элементов. Получают целевую функцию, ограничения и другие формальные характеристики процесса функционирования системы.

Этап 4. Анализ альтернатив. Определяются числовые значения показателей эффективности при заданных параметрах системы, характеристиках внешней среды, фиксированной структуре и функциях взаимодействия элементов.

Этап 5. Синтез оптимальной альтернативы. Выбираются наилучшие взаимодействия элементов, параметров и структуры системы, механизма управления системой.

 

1.6. Модели и моделирование

Моделирование занимается исследованием явлений, процессов или объектов путем построения их моделей. Модель является представлением явления, процесса или объекта в некоторой форме, отличной от формы их реального существования.

Модели служат средством для отражения структуры и свойств различных объектов. Например, фотографии и рисунки представляют внешний вид объекта, чертежи и схемы раскрывают его структуру, т.е. внутреннюю организацию.

Моделирование – метод научного познания и проведения исследований и изысканий, при использовании которого исследуемый сложный объект, процесс заменяется более простым – его моделью (от латинского слова medulus – мера, образец). Существует несколько способов моделирования, которые можно условно объединить в две большие группы: материальное (предметное) и идеальное моделирование.

К материальному способу относятся такие способы моделирования, при которых исследование ведется на основе модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики изучаемого объекта. Основными разновидностями материального способа моделирования являются физическое и аналоговое.

Физическим принято называть моделирование, при котором реальный объект заменяется его увеличенной или уменьшенной копией, допускающей исследование с помощью последующего перенесения свойств изучаемого объекта с модели на объект на основе теории подобия.

Управление в системах

Управление можно определить как функцию системы, обеспечивающую либо сохранение ее основных свойств, либо ее развитие в направлении определенной цели, т.е. управление неразрывно связано с системой и без нее не существует.

Система управления (рис.1.1) – это совокупность объекта управления (ОУ), управляющей структуры (УС) и исполнительной структуры (ИС). В системе управления выделяют две подсистемы: управляющую, которая содержит управляющую и исполнительную структуры, и управляемую с объектом управления.

 

Рис.1.1. Структурная схема системы управления

 

На схеме обозначено: И_вх – входная информация о том, в каком состоянии должен находиться объект управления; И_ос – информация обратной связи о состоянии объекта управления; И_у – управляющая информация; V – внешнее возмущение (воздействие со стороны внешней среды); U – управляющее воздействие.

Принцип действия. Управляющая структура получает входную информацию и информацию обратной связи, сравнивает их, в результате этого получается управляющая информация, которая поступает в исполнительную структуру. На основе управляющей информации исполнительная структура вырабатывает управляющее воздействие с целью устранения отклонений объекта управления, которые происходят под воздействием внешней среды.

Объектом управления может выступать, например, строительный объект. Тогда управляющей структурой является прораб стройки и исполнительной структурой – рабочие.

Следовательно, для работы системы управления необходима информация. Входная информация сообщает управляющей структуре о множестве возможных состояний объекта управления и о том, в каком состоянии должен находиться объект управления при заданных внешних возмущениях. Входная информация обязательно должна содержать информацию о цели управления, выраженную критерием оптимальности или целевой функцией, так как управление – это процесс целенаправленный  переработки информации и без цели управление бессмысленно.

Различают системы автоматического управления (САУ) – без участия человека, и системы автоматизированного управления – с участием человека. Автоматическое управление обычно осуществляется в простых системах, когда заранее известно описание объекта.

С ростом и усложнением производства объекты управления представляют собой сложные системы и здесь возможно осуществлять только автоматизированное управление. В контур управления включаются компьютер и человек – лицо, принимающее решение (ЛПР). Структурная схема такой системы управления приведена на рис. 1.2.

 

 

Рис. 1.2. Структурная схема автоматизированной системы

управления

 

ЛПР получает информацию И_ос о состоянии объекта управления и вводит ее в компьютер И_вх. Компьютер с помощью соответствующего программного обеспечения (ПО) вырабатывает некоторое множество вариантов управления и выдает их И_вых лицу, принимающему решению. ЛПР анализирует их, принимает решение и в виде управляющей информации И_у передает в исполнительную структуру. ИС вырабатывает соответствующее управление U, которое переводит ОУ в необходимое состояние.

Вопросы для самоконтроля

 

1. Что понимается под теорией систем? – уровень 1

2. Что понимается под системным анализом? – уровень 1

3. Что называется системой, подсистемой и элементом системы? – уровень 2

4. Сформулируйте цель системы. – уровень 1

5. Назовите назначение связей системы и их виды. - уровень 2

6. В чем заключается отличие простой, сложной и большой систем? – уровень 3

7. Назовите основные свойства систем. – уровень 3

8. Какие проблемы можно решить методами системного анализа? – уровень 3

9. Назовите этапы системного анализа. – уровень 3

10. Что представляет собой математическая модель объекта или процесса? – уровень 2

11. В чем заключается основное отличие систем автоматического и автоматизированного управления? – уровень 1

Характеристика вопросов темы 1:

· всего вопросов – 11;

· количество вопросов первого уровня – 4; второго – 3; третьего – 4;

· количество баллов за вопрос:

§ первого уровня – 2;

§ второго уровня – 3;

§ третьего уровня – 4.

Количество баллов за тему 1 - 33.

 

ОБСЛУЖИВАНИЯ

 

Введение:

· Ключевые слова – система обслуживания, система массового обслуживания, заявки, каналы обслуживания, отказ в обслуживании, ожидание обслуживания, очередь, случайное обслуживание, приоритетное обслуживание, упорядоченное обслуживание.

· Понятие систем обслуживания и их классы. Системный подход к созданию систем обслуживания. Системы массового обслуживания и их обязательные элементы. Классификация систем массового обслуживания.

· Литература

1. Острейковский В.А. Теория систем. – М.: Высшая школа, 1997. – 240 с.

2. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. – СПб.: Бизнесс-пресс, 2000. – 326 с.

3. Шарапов О.Д. и др. Системный анализ. – К.: Вища школа, 1993. – 303 с.

4. Системный анализ в экономике и организации производства/ Под ред. С.А. Валуева и др. – Л.: Политехника, 1991. – 398 с.

5. Дабагян А.В. Проектирование технических систем. – М.: Машиностроение, 1986. – 256 с.

6. Ершова Н.М. Теория систем и системный анализ: Конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – 112 с.

7. Ершова Н.М. Теория систем и системный анализ: Краткий конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2006. – 70 с.

8. Ершова Н.М. Методы и способы компьютерных информационных технологий: Конспект лекций. – Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – 169 с.

9. Ершова Н.М. Основы системного анализа. Методические указания и задания. – Днепропетровск: ПГАСА, 2007. – 62 с.

10. Математика для экономистов: В 6 т./ Под ред. А.Ф. Тарасюка. – М.: ИНФРА-М, 2000. – (серия «Высшее образование»). Т.6: Чернов В.П., Ивановский В.Б. Теория массового обслуживания. – 158 с.

11. Нужина Т.С. Элементы теории массового обслуживания. Учебное пособие. – Казань: КАИ, 1971. – 117 с.

 

 

Развитие науки, техники, экономики, транспорта и связи привело к необходимости иметь дело с большими системами, обладающими определенной целостностью. К таким системам можно отнести крупное предприятие, крупный аэропорт, телефонный узел и др. Естественно, что во всех этих системах возникают многочисленные задачи, отражающие специфику конкретной системы и целей, которые ставит перед собой руководство этой системой. Однако в этом огромном разнообразии индивидуальных особенностей выявляются и задачи общего характера, свойственные многим сложным системам самой разнообразной природы. Следовательно, можно разработать единую методику проектирования и планирования развития систем. Основная проблема при этом – определение и исследование внутренних и внешних связей. Решается проблема на основе системного подхода и системного анализа.

Народное хозяйство страны можно представить в виде совокупности систем обслуживания. Системой обслуживания (СО) условно назовем совокупность производственного персонала, машин, устройств или сооружений, предназначенных для выполнения всего множества работ или услуг, определенных на уровне решения однотипных задач экономики в масштабе страны.

К системам обслуживания относятся системы организаций:

· выпускающих одноименную продукцию (например, строительно-дорожные машины, железобетонные или металлические конструкции, автомобили и т.д.);

· обеспечивающих население водой, газом и пр.

· торговых предприятий, банков, медицины, связи;

· учебных заведений, готовящих специалистов определенного профиля;

· транспортных перевозок пассажиров и др.

Системы обслуживания разделяют на два класса: системы, выпускающие продукцию, и системы, выполняющие услуги. Таким образом, система обслуживания – это совокупность технических средств и производственного персонала любой под отрасли народного хозяйства.

Создание СО, оптимальным образом обслуживающей потребности народного хозяйства, возможно только при системном подходе к решению проблемы. Особенности системного подхода по сравнению с традиционным подходом:

¨ Необходимость совместного проектирования и планирования производства продукции и вспомогательных устройств, образующих комплекс технических средств СО. Необходимо, прежде всего, точно определить все множество отдельных работ, которое она должна выполнять. Для этого системный подход предусматривает разделение всего народного хозяйства на два взаимодействующих компонента – проектируемую (изучаемую) СО и среду, в качестве которой рассматривают все остальные СО народного хозяйства.

¨ Системный подход основан на принципе возникновения, развития и вырождения отдельных СО, т.е. в процессе непрерывного взаимодействия СО одни из них интенсивно развиваются, вторые стабильно функционируют, третьи зарождаются, четвертые отмирают.

¨ Системный подход предусматривает всестороннее изучение законов развития среды и способов использования новых научных идей в проектируемых системах, что позволяет прогнозировать пути их совершенствования, т.е. проектируемая система должна быть открытой.

¨ Системный подход предусматривает при выборе критерия качества ориентироваться на то, что проектируемая система должна способствовать повышению эффективности всей национальной экономики. При этом эффективность следует рассчитывать для полного жизненного цикла системы.

Системы массового обслуживания (СМО) предназначены для многократного проведения некоторой однотипной элементарной операции, которую называют операцией обслуживания. При обслуживании очень важно качество обслуживания и как это обслуживание организованно. Организационная сторона процесса обслуживания характеризуется различными показателями:

· временем ожидания начала обслуживания;

· длиной очереди;

· возможностью получения отказа в обслуживании;

· др.

Каждая система массового обслуживания состоит из некоторого числа обслуживающих единиц, которые называют каналами обслуживания. В качестве каналов обслуживания могут быть:

· лица, выполняющие те или иные операции;

· комплекс технических средств;

· приборы;

· линии связи;

· компьютер;

· и т. д.

Всякая СМО может быть представлена некоторой совокупностью однородных устройств – каналов и заявок, нуждающихся в обслуживании.

СМО включает следующие обязательные элементы:

· входящие заявки;

· обслуживающие устройства – каналы;

· обслуживание – процесс выполнения заявок;

· выходящие заявки – обслуженные и не обслуженные.

Кроме того, в СМО некоторых видов в качестве их элемента выступает очередь – заявки, поступившие в систему при занятых каналах и ожидающие начала обслуживания.

Все СМО делятся на два основных вида: одноканальные и многоканальные (рис. 2.1). Различают два основных типа СМО: с отказами и ожиданием. Для систем с отказами характерно, что заявки, поступившие в систему при занятых каналах, получают отказ и выбывают из системы не обслуженными. Такие заявки в дальнейшем функционировании не учитываются. В СМО с очередями заявка не получает отказ, а становится в очередь и обслуживается при освобождении канала.

По характеру ожидания СМО делятся на две большие группы: с неограниченным и ограниченным временем ожидания. В первом случае заявка находится в очереди до тех пор, пока не будет обслужена. Во втором случае заявка после определенного срока ожидания выбывает из очереди не обслуженной. СМО с ограниченным временем ожидания является смешанной.

 

 

Рис.2.1. Классификация систем массового обслуживания

 

По характеру обслуживания СМО делятся на три группы. В группе СМО со случайным обслуживанием при освобождении очередного канала из очереди случайным образом выбирается любая заявка, т.е. предполагается равнозначность всех заявок. В СМО с упорядоченным обслуживанием заявки выбираются из очереди в порядке поступления. В СМО с приоритетным обслуживанием первыми выбираются из очереди заявки с большим приоритетом. Например, при одновременном выходе из строя того или иного оборудования первым будет ремонтироваться то, которое более важно для производства.

По характеру функционирования различают разомкнутые и замкнутые системы. В разомкнутых системах количество заявок неограниченно и не зависит от состояния самой системы. В замкнутых системах общее количество заявок ограниченно и возможности поступления новых зависит от того, сколько их уже находится в системе (обслуживается и ожидает обслуживания).

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под системой обслуживания? – уровень 1

2. Назовите особенности системного подхода. – уровень 2

3. Назовите обязательные элементы системы массового обслуживания. – уровень 2

4. Что называется каналом обслуживания и виды его представления? – уровень 2

5. В чем заключается отличие систем массового обслуживания с отказами и ожиданием? – уровень 3

6. Что понимается под случайным обслуживанием? – уровень 2

7. Что понимается под упорядоченным обслуживанием? – уровень 2

8. Что понимается под приоритетным обслуживанием? – уровень 2

9. В чем заключается основное отличие разомкнутых и замкнутых систем массового обслуживания? – уровень 3

Характеристика вопросов темы 2:

· всего вопросов – 9;

· количество вопросов первого уровня – 1; второго – 6; третьего – 2;

· количество баллов за вопрос:

§ первого уровня – 2;

§ второго уровня – 3;

§ третьего уровня – 4.

Количество баллов за тему 2 - 28.

Тема 3. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ

Введение: