Понятие системы

Система — это совокупность элементов, которые принадлежат ограниченной части реального мира, являющейся объектом исследования. Поэтому система — понятие относительное. В одном случае некоторая совокупность элементов может рассматриваться только как небольшая часть большой системы, т.е. в качестве подсистемы, а в другом та же совокупность может быть в центре интересов исследователя, т.е. рассматриваться как система. Сфера действия любой системы и любой модели системы однозначно определяется целью, для достижения которой она выделяется и идентифицируется. Сфера действия любой имита­ционной модели определяется также особенностями той проблемы, для решения которой разрабатывается эта модель.

Для установления сферы действия системы исследователь должен выявить ее границы и состав. При установлении границ системы выявляются не только физические, но и причинно-следственные взаимосвязи между ее элементами. На систему, которой дано предварительное определение, могут воздействовать некоторые внешние факторы. Если они существенно влияют на поведение системы, экспериментировать с такой системой не имеет смысла, и ее следует, переопределить. Если внешние факторы частично воздействуют на систему, существуют следующие возможности:

Ø расширить определение системы, включив в него эти факторы;

Ø пренебречь этими факторами;

Ø трактовать их как входы в систему.

Если внешние факторы трактуются как входы в систему, предполагается, что они функционально задаются с помощью предписанных значений, таблиц или уравнений.

Рис. 3.1. Модель производственной системы в условиях внешних воздействий.

Например, когда разрабатывается модель производственной системы фирмы и сбыт производимого этой фирмой изделия рассматривается как вход в производственную систему, в модель не включаются причинно-следственные взаимосвязи, относящиеся к процессу сбыта. Такая модель будет содержать только статистическое описание предшествующих и предполагаемых продаж, используемое в качестве входа, т.е. организация сбыта находится за границами моделируемой системы. В системной терминологии объекты, которые находятся за границами системы, но могут влиять на ее поведение, формируют окружающую среду этой системы. Таким образом, системы представляют собой совокупность взаимодействующих элементов, которые подвергаются воздействию со стороны внешних факторов. На рис. 3.1 представлена модель такой системы.

Модели систем классифицируются на дискретно и непрерывно изменяющиеся. Отметим, что эти термины относятся к модели, а не к реальной системе. Практически одну и ту же систему можно представить в виде дискретно изменяющейся модели (далее называемой просто дискретной) либо непрерывно изменяющейся (непрерывной). Как правило, в имитационном моделировании время является основной независимой переменной. Другие переменные, включенные в имитационную модель, являются функциями времени, т. е. зависимыми переменными. Определения «дискретная» и «непрерывная» относятся к поведению зависимых переменных.

Рис.3.2 Графическое представление отклика дискретно-событийного имитатора

При дискретной имитации зависимые переменные изменяются дискретно в определенные моменты имитационного времени, называемые моментами свершения событий. Переменная времени в имитационной модели может быть либо непрерывной, либо дискретной в зависимости от того, могут ли дискретные изменения зависимых переменных происходить в любые моменты времени или только в определенные моменты.

Имитация магазинной системы, является примером дискретной имитации. Зависимыми переменными в этом примере являются состояние кассира и число ожидающих в очереди клиентов. Моменты свершения событий соответствуют моментам времени, когда покупатель прибывает в систему и покидает ее после окончания обслуживания кассиром. Как правило, в дискретных моделях значения зависимых переменных не изменяются в промежутках между моментами свершения событий. Пример изменения зависимых переменных в дискретной имитационной модели показан на рис. 3.2.

При непрерывной имитациизависимые переменные модели изменяются непрерывно в течение имитационного времени. Непрерывная модель может быть либо непрерывной, либо дискретной по времени в зависимости от того, будут ли значения зависимых переменных доступны в любой точке или только в определенные моменты имитационного времени.

Моделирование концентрации реагента в химическом процессе или положения и скорости движения космического корабля является примером ситуаций, когда целесообразно использовать непрерывное представление. Кроме того, в некоторых случаях полезно моделировать дискретную систему с помощью непрерывного представления, рассматривая элементы данной системы не как отдельные, а как агрегированные. Например, предпочтительнее, вероятно, популяцию определенных видов рыб в озере моделировать с помощью непрерывного представления, хотя в реальности изменение популяции происходит дискретно.

При комбинированной имитациизависимые переменные модели могут изменяться дискретно, непрерывно или непрерывно с наложенными дискретными скачками. Время изменяется либо дискретно, либо непрерывно. Наиболее важный аспект комбинированной имитации заключается в возможности взаимодействий между дискретно и непрерывно изменяющимися переменными. Например, когда уровень концентрации реагента в химическом процессе достигнет предписанного уровня, процесс имитации может быть прерван. Язык комбинированной имитации должен содержать средства для определения условий возникновения таких ситуаций и моделирования их последствий