Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ПРЕДИСЛОВИЕ
Наиболее распространенным направлением системных исследований считается системный анализ, под которым понимают методологию решения сложных задач и проблем, основанную на концепциях, разработанных в рамках теории систем. Системный анализ используется в тех случаях, когда стремятся исследовать объект с разных сторон, комплексно.
Известно, что производственные объекты, технологические комплексы представляет собой сложную систему, для проектирования, анализа и управления которой необходимы новые подходы, основанные на принципах и методах теории системного анализа. Также известно, что в соответствии с принципом целостности, согласно которому производственную систему нельзя единообразно описать точно и для ее анализа на разных уровнях требуются различные методы и модели, традиционный детерминированный подход к описанию технологических процессов является необходимым, но далеко не достаточным и существенно ограничивающим возможности управления.
Системное описание технологических систем и процессов требует привлечения новых понятий и моделей, существенного расширения аппарата принятия технологических решений. Например, традиционным является описание процессов нефтегазодобычи на основе дифференциальных уравнений движения жидкостей и газов в пористых средах и трубах. Однако такой подход не позволяет описывать, и тем более выявлять, многие существенные свойства динамической пластовой системы. Это оказывается возможным при переходе на другой уровень описания процесса. Например, установлено, что в пласте при постоянных внешних условиях могут самопроизвольно возникать периодические автоколебания (собственно ритм пласта). Выявление их позволяет воздействовать на пласт в фазе с его собственными колебаниями, что обеспечивает максимальный эффект. Для писания таких процессов используются системные модели, методы системного анализа.
В соответствии с принципом целостности достаточно представительно технологических систем и процессов можно описать с использованием моделей макро и микроуровней. Для описания эволюции сложной системы в целом, например, разработки месторождения, применяются системные модели (Форрестера, Медоуза и др.). На этом пути появляются новые возможности. Так, принято весь период разработки разделять на этапы по конкретному признаку, в том числе по динамике отбора нефти, обводненности и др. Такое разделение, несмотря на возможное общее признание, имеет субъективный характер. Применение системных моделей роста позволяет выявить изменения во внутренней структуре и динамике объекта. Это дает возможность более обоснованно принимать решения по управлению объектом разработки. С другой стороны, для целей регулирования, например изменения режима работы скважин и концентрации добавок, требуются модели микроуровня.
Это учебное пособие предназначено для магистрантов и докторантов обучающихся по специальностям автоматизации и информационных технологий, в также будет полезным инженерам специализирующихся в области управления технологическими системами.
Пособие является результатом переработки конспектов лекций по курсам «Теория, методы и средства системного анализа», читаемых автором, обучающимся различных вузов (Алматинском университете энергетики и связи, Атырауском институте нефти и газа, Евразийском национальном университете им. Л.Н. Гумилева).
Основная цель учебного пособия является изложение основу теории и основных методов системного анализа, используемые для управления в различных условиях (детерминированных, стохастических, нечетких).
В первом разделе учебного пособия излагаются основы теории системного анализа, изучаются информационные системы в системном анализе. Проводится краткий обзор истории системного анализа, определяется его место в научном познании. Данные, информация, знания изучаются с точки зрения системного анализа. Рассматриваются особенности и примеры информационных систем в системном анализе.
Во втором разделе рассмотрены принципы, этапы и методы системного анализа. Изложены основные принципы, описаны этапы и методы системного анализа. Более подробно рассмотрены свойства системы и методы исследования ее. На примере проектирование и разработки автоматизированных систем управления обсуждены основные принципы проектирования систем управления.
В третьем разделе рассмотрены вопросы управления в системах и методология системного анализа. Дается описание основных методов и моделей теории систем и рассматриваются проблемы моделирования систем. Описана технология управления. Дается методология системного анализа и исследования операций. Изложена основа теории систем, рассмотрены ее методы и модели, а также методы моделирования систем
Задачи математического программирования, проблемы моделирования в нечеткой среде рассмотрены в четвертом разделе. В этом разделе на основе методов теории нечетких множеств приведены постановки задач нечеткого математического программирования, разработаны методы их решения и методы моделирования в нечеткой среде. Рассмотрены роль измерений в создании моделей систем, описаны эксперименты и измерительные шкалы.
В пятом разделе рассмотрены задачи и методы принятия решений. Изучены интеллектуальные модели в управлении, экспертные системы, нейронные сети, нейро-нечеткие модели, генетические алгоритмы. Формализованы и приведены постановки задач принятия решений и описаны методы их решения. Рассмотрены задачи и методы принятия решений в условиях конфликта, риска, в нечеткой среде.
К вопросам применение методов системного анализа на практике посвящен шестой раздел. В этом разделе рассмотрены: практические аспекты составления математической модели задачи распределения ресурсов, задачи о диете и задачи о раскрое; применения прямого и двойственного симплекс-метода при решении задач линейного программирования; методы и примеры решения транспортных задач; методы решения задач целочисленного программирования; методы решения нелинейных задач безусловной и условной оптимизации; сетевые методы планирования и управления; рассмотрены методы и примеры решения многокритериальных задач линейного программирования; задачи определения Парето-оптимального множества симплекс-методом; рассмотрены методологические основы и и практические вопросы применения методов проведения экспертных оценок; интеллектуальные модели в управлении, нейро-нечеткие модели, и применения генетических алгоритмов.
Автор выражает глубокую признательность рецензентам д.т.н., профессору Шукаеву Д.Н., и д.т.н., профессору Кенжегулову Б.З. за ценные советы, данные при подготовке книги к изданию.
Все замечания по работе и пожелания будут приняты авторами с благодарностью.
Авторы