ДЕЛЬТА-СИ

                АРБИТР

                                       

Развитие общего логико-вероятностного метода для построения комбинаторно-последовательных моделей функционирования сложных систем

С.Н. Потапычев, А.С. Можаев

     В статье излагается одно из направлений развития Общего логико-вероятностного метода для построения комбинаторно-последовательных моделей функционирования сложных систем.
     Математическое моделирование является одним из наиболее важных инструментов научного анализа и синтеза сложных систем в целях обеспечения высокой эффективности их применения.
     Однако до настоящего времени применяется технология системного анализа и вычислительного эксперимента, базирующаяся на ручном построении расчетных моделей сложных систем. При этом средствами автоматизации охватываются только процессы вычислений. Сложность современных систем, их многофункциональность, скоротечность, изменчивость задач и конкретных условий их функционирования неизбежно приводят к необходимости автоматизации процессов математического моделирования систем. Только на этой основе могут быть реализованы принципы конкретности и оперативности многовариантного анализа сложных систем, научное обоснование решений по их разработке и эксплуатации в реальном масштабе времени функционирования.
     В наибольшей степени вопросы автоматизации математического моделирования решены в общем логико-вероятностном методе (ОЛВМ) [1], в основе которого лежит концепция вероятностной логики. В настоящее время общий логико-вероятностный метод стал теоретической и практической базой развивающегося направления автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем.

     

Общий логико-вероятностный метод включает в себя следующие четыре этапа [1,2]:

  1. постановка задачи моделирования путем построения специальной структурной схемы функциональной целостности (СФЦ);
  2. определение логической функции работоспособности системы (ФРС);
  3. построение многочлена расчетной вероятностной функции (ВФ);
  4. вычисление вероятностных показателей системы.

     Современная теория и технология автоматизированного ОЛВМ основывается на ручной структурной постановке задачи моделирования, путем построения СФЦ исследуемой системы. Все последующие этапы определения расчетных математических моделей (логической и вероятностной) выполняются автоматически с помощью ЭВМ. Для этого разработаны специальные программные комплексы автоматизированного структурно-логического моделирования (ПК АСМ) [8].
     Однако накопленный опыт показал, что существующий уровень разработки общего логико-вероятностного метода недостаточен для широкого практического использования при анализе сложных систем. Одним из условий применения аналитических логико-вероятностных моделей для анализа функционирования сложных систем было то, что вероятностно-временные показатели функционирования систем не зависят от того, в какой конкретно последовательности происходят события отказов и восста-новлений ее элементов [2]. Приведенное допущение естественно ограничивает область применения общего логико-вероятностного метода для анализа сложных систем. Вместе с тем, в моделях многих систем существуют жесткие, детерминированные, причинно-следственные зависимости последовательностей ряда элементарных событий во времени. Зависимость последовательностей проявляется в том, что некоторые события в системе вообще отсутствуют (т.е. не могут ни произойти, ни не произойти), если не свершилось некоторое предыдущее событие-условие возникновения данного. Этот вид зависимостей оказывает сложное и часто противоречивое влияние на моделируемые процессы. Они приводят к существенному изменению логических моделей функционирования системы (функции работоспособности системы), а также иногда увеличивают, а иногда многократно сокращают множество состояний исследуемой системы. Центральное место в решении проблемы учета зависимостей последовательностей занимает разработка метода и алгоритма построения так называемых комбинаторно-последовательных логических функций работоспособности систем. Еще один вид зависимостей, связанных с учетом последовательностей событий, охватывает различные структурные задачи поиска на множестве решений и сетевого планирования. Системные характеристики в этих задачах являются не вероятностными, а детерминированными. Обобщая сказанное можно заключить что, центральное место в разработке данного направления занимают методы построения специальных логических моделей систем. Они основываются на новой комбинаторно-последовательной интерпретации структурных моделей систем, представляемых схемами функциональной целостности. Здесь сохраняется весь, уже существующий, комбинаторный арсенал изобразительных и аналитических средств структурно-логического моделирования, разработанный в теории автоматизированного структурно-логического моделирования. Но он должен быть дополнен одним принципиальным положением – учетом детерминированных и/или стохастических зависимостей между теми функциональными событиями, которые представляются в схеме функцио-нальной целостности последовательными путями (пространственными или временными последовательностями). Это существенно изменяет содержание всех этапов общего логико-вероятностного метода, но позволяет отобразить в структурных, логических и расчетных моделях различные виды последовательностей событий и создать, на этой основе, более общую и универсальную версию теории автоматизированного структурно-логического моделирования.
     Таким образом, возникла актуальная потребность выполнения научных исследований и разработок в направлении развития логико-вероятностных методов для построения комбинаторно-последовательных моделей функционирования сложных систем.

Литература

     1. Можаев А.С. Общий логико-вероятностный метод анализа надежности структурно сложных систем. Учебное пособие Л.:ВМА, 1988. – 68с.
     2. Можаев А.С. Современное состояние и некоторые направления развития логико-вероятностных методов анализа систем. В сб.: Теория и информационная технология моделирования безопасности сложных систем. Под редакцией И.А. Рябинина. Препринт 101. СПб.: ИПМАШ РАН, 1994. - с.23-53.
     3. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника, 2000. – 248 с.
     4. Можаев А.С. Учет временной последовательности отказов элементов в логико-вероятностных моделях надежности. Межвузовский сборник: Надежность систем энергетики. Новочеркасск: НПИ, 1990, с. 94-103.
     5. Черкесов Г.Н., Можаев А.С. Логико-вероятностные методы расчета надежности структурно-сложных систем. В кн. Надежность и качество изделий. М.: Знание, 1991. –с.3-65.
     6. Можаев А.С. Формализмы для автоматизации логико-вероятностного моделирования. Труды семинара "Компьютерные системы интеллектуальной поддержки моделирования" СПб.: СПИИРАН, Ленэкспо, 1999. -12 с.
     7. Можаев А.С. Технология автоматизации процессов построения логико-вероятностных моделей систем. Труды международной научной конференции "Интеллектуальные системы и информационные технологии в управлении". ИСИТУ2000 IS@ITS. Псков: 2000. –с. 257-262.
     8. Можаев А.С., Алексеев А.О. Громов В.Н. Автоматизированное логико-вероятностное моделирование технических систем. Руководство пользователя ПК АСМ, версия 5.0. СПб.: ВИТУ, 1999. – 64 с.

© СПИК СЗМА 1998-2017. Все права защищены.