Методические указания к выполнению лабораторных работ Санкт-Петербург, 2007 г (стр. 1 из 8)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский Государственный университет
аэрокосмического приборостроения
Кафедра прикладных информационных технологий в экономике и менеджменте
 |
Раздел 1. Автоматизированное структурно-логическое
моделирование рисков
Методические указания к выполнению лабораторных работ
Санкт-Петербург, 2007 г.
Составители: А. Н. Бабенков, Е. Д. Соложенцев.
Методические указания содержат описание и порядок выполнения лабораторных работ по разделу 1. Автоматизированное структурно-логическое моделирование рисков
дисциплины "Исследование рисков" и предназначены для студентов, обучающихся по специальности 351400 "Прикладная информатика (в экономике)". Методические указания могут быть использованы в курсовом и дипломном проектировании.
Подготовлены кафедрой прикладных информационных технологий в экономике и менеджменте и рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения.
 |
Подписано в печать Формат
Бумага офсетная Печать офсетная Усл. печ. л.
Тираж 300 экз Заказ№Отдел оперативной полиграфии
ГОУВПО "СПбГУАП"
190000, Санкт-Петербург, ул. Б.Морская, 67
Назначение и общие характеристики ПК автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем
Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем ПК АСМ 2001.1 (далее по тексту «программный комплекс, ПК АСМ») предназначен для логического и вероятностного анализа свойств надежности и риска функционирования систем большой размерности и высокой структурной сложности. Теоретической и методической основой программного комплекса является Общий Логико-Вероятностный Метод (ОЛВМ) и информационная технология Автоматизированного Структурно-логического Моделирования (АСМ) [1].
В программном комплексе предусматривается последовательное выполнение следующих четырех этапов:
1. Постановка задачи анализа системы, включающая подготовку и ввод в ПК АСМ:
- Структурной модели исследуемого свойства системы, представленной в виде Схемы Функциональной Целостности (СФЦ);
- Логического Критерия Функционирования (ЛКФ), определяющего режим работы системы и форму представления исследуемого свойства;
- Вероятностных параметров элементов исследуемой системы.
2. Автоматическое построение логической Функции Работоспособности Системы (ФРС). Эта функция является детерминированной логической моделью исследуемого свойства надежности или риска функционирования исследуемой системы. В зависимости от вида исходной СФЦ и заданного ЛКФ, формируемая в ПК логическая ФРС представляет либо Кратчайшие Пути Успешного Функционирования (КПУФ), либо Минимальные Сечения Отказов (МСО) исследуемой системы, либо различные немонотонные комбинации КПУФ и МСО. При этом каждая ФРС точно и однозначно представляет то сложное случайное событие, вероятностные характеристики которого являются количественными показателями исследуемого свойства системы;
3. Автоматическое построение расчетной математической модели в форме многочлена Вероятностной Функции (ВФ), на основе которого выполняются вычисления вероятностных показателей исследуемого свойства системы;
4. Автоматическое вычисление различных вероятностных показателей исследуемого свойства системы (надежности или риска).
Основные результаты моделирования и расчетов
Основными результатами моделирования и расчетов являются:
1). Логическая ФРС системы в минимальной Дизъюнктивной Нормальной Форме (ДНФ). В зависимости от постановки задачи (содержания и формы СФЦ и ЛКФ) автоматически формируемая ФРС может представлять логические условия безотказности или отказа, безопасности или аварии системы, а также различные уровни реализации этих свойств, включая различные условия риска функционирования.
2). Многочлен расчетной ВФ исследуемого свойства системы.
3) Значения статической (независящей от времени) вероятности реализации заданного критерия функционирования системы (безопасности, риска и т.п.), вычисляемой на основе заданных статических вероятностей реализации элементарных событий.
Дополнительные результаты моделирования и расчетов
1) Значимость элементов системы, равной абсолютному изменению значения вычисленной системной вероятностной характеристики, при изменении вероятности данного элементарного события от 0 до 1 включительно.
2) Положительный вклад элементов системы, равный абсолютному изменению значения вычисленной системной вероятностной характеристики, при изменении вероятности данного элементарного события от его текущего значения до 1 включительно.
3) Отрицательный вклад элементов системы, равного абсолютному изменению значения вычисленной системной вероятностной характеристики, при изменении вероятности данного элементарного события от его текущего значения до 0 включительно.
Все основные результаты моделирования и расчетов, определяемые ПК АСМ, выводятся на экран монитора и/или сохраняются в файле отчета rezacm.lst.
Основные ограничения при моделировании
· Исследуются системы, для которых приемлема гипотеза о независимости в совокупности отказов элементов и неограниченности их восстановлений.
· Учитываются только те стохастические зависимости элементов, которые представляются с помощью аппарата Групп Несовместных Событий (ГНС).
Допустимые значения параметров моделей
· Логические операторы – И, ИЛИ, НЕ;
· Вершины СФЦ – функциональные, фиктивные;
· Номера вершин СФЦ – от 1 до 999;
· Дуги СФЦ – конъюнктивные и дизъюнктивные, прямые и инверсные;
· Предельное число вершин в СФЦ – до 400;
· Значения вероятностей элементарных событий – от 0 до 1 включительно;
· Число Групп Размноженных Вершин (ГРВ)– неограниченно;
· Число ГНС – неограниченно.
Условия корректности моделирования и расчетов
1) Адекватность разрабатываемых СФЦ составу элементов и логической структуре свойств надежности исследуемого объекта;
2) Правильность определения исходных значений параметров элементов;
3) Допустимость гипотезы о независимости в совокупности элементарных случайных событий, представляемых в СФЦ функциональными вершинами;
4) Возможность представления существующих в исследуемой системе стохастических зависимостей между элементами с помощью аппарата групп несовместных событий;
5) Достаточность ресурсов оперативной памяти и быстродействия ЭВМ для построения моделей и выполнения расчетов. При недостаточности ресурсов оперативной памяти ЭВМ для представления точных математических моделей, автоматически строятся приближенные (усеченные) модели надежности, в результате чего точность вычислений может существенно снизиться.
Общий порядок выполнения лабораторных работ
При выполнении лабораторных работ, для последовательного выполнения четырёх этапов, предусмотренное ПК АСМ, необходимо:
- создать в окне ПК АСМ в графическом виде проект события;
- надписать на экране СФЦ название проекта и вершин;
- отредактировать файлы gb.dat и harel.dat;
- запустить проект;
- задать логический критерий исследования;
- выполнить моделирование и расчеты (статические расчеты);
- поменять цель исследования на противоположную;
- оформить лабораторную работу в виде стандартного отчета, автоматически формируемого ПК АСМ, с построенными схемами СФЦ.
Изучение интерфейса пользователя ПК АСМ
Цель работы: изучить интерфейс ПК АСМ и познакомиться с технологией работы с ПК АСМ на учебном примере.
В качестве учебного примера предлагается выполнить разработку проекта события, которое описывается 4-мя вершинами (три вершины функциональные и одна вершина фиктивная) со связями OR и AND и провести его моделирование.
Технология работы
При работе с ПК АСМ необходимо, чтобы в операционной системе в качестве разделителя десятичной дроби использовалась точка. До начала работы с ПК АСМ необходимо проверить установленный операционной системой вид разделителя десятичной дроби и установить соответствующий.
Включение Комплекса осуществляется с помощью ярлыка ПК АСМ 2001.1 размещенного на рабочем столе, а также с помощью ссылки АСМ 2001 1, находящейся в меню Пуск ПК АСМ 2001 1, на исполняемый файл, или включением самого исполняемого файла ACM_2001_1.exe, находящегося в рабочей папке комплекса по адресу C:\Documents and Setting\Мои документы\ACM 2001.1\ACM_2001_1.exe.