Kompьyuter modellashtirish

11-ma’ruza. Texnologik jarayonlarni kompyuterda simulyatsiya qilish
Reja:
1. Kompyuterda simulyatsiya qilish texnologiyasi
2. Texnologik jarayonlarni kompyuterda simulyatsiya qilish
Kompyuterni modellashtirish murakkab kimyoviy, bio-oziq-ovqat texnologiyalari va sanoatining rivojlanishi va ishlashi uchun mas’ul bo`lgan mutaxassislar uchun mavjud bo`lgan bilish, tahlil va dizaynning eng kuchli vositalaridan biridir. Kompyuterni modellashtirish g`oyasi oddiy va intuitiv ravishda bir vaqtning o`zida jozibali. Bu muhandisga (tadqiqotchiga) haqiqiy ob’yektda buni amalga oshirish deyarli imkonsiz yoki maqsadga muvofiq bo`lmagan holatlarda ob’yektlar bilan tajriba o`tkazish imkonini beradi. Kompyuterni simulyatsiya qilish metodologiyasining mohiyati asl texnologik ob’yektni "tasvir" - matematik model bilan almashtirish va kompyuterlarda o`rnatilgan hisoblash mantiqiy algoritmlaridan foydalanib modelni yanada o`rganishdir. Bu bilish, qurilish, dizaynning bu usuli ham nazariya, ham tajribaning afzalliklarini birlashtiradi. Ob’yektning o`zi (hodisa, jarayon) bilan emas, balki uning modeli bilan ishlash har qanday tushunarli vaziyatlarda uning xususiyatlari va xatti-harakatlarini nisbatan tez va sezilarli xarajatlarsiz o`rganishga imkon beradi (nazariya afzalliklari). Shu bilan birga, ob’yektlar modellari bilan hisoblash (simulyatsiya) tajribalari ob’yektlarni etarlicha to`liq va chuqur o`rganishga imkon beradi, sof nazariy yondashuvlarga erishib bo`lmaydi (yeksperimentning afzalliklari).
Kimyoviy, biyo- va oziq-ovqat texnologiyalarining zamonaviy ishlab chiqarish ob’yektlari ko`p darajadagi o`zaro bog`liq bo`lgan quyi tizimlardan iborat bo`lib, ular o`rtasida 3 darajali iyerarxik tuzilma shaklida bo`ysunadigan munosabatlar mavjud. Birinchi bosqich kimyoviy, biyo- va oziq-ovqat texnologiyalarining ma’lum bir uskuna dizayni (mexanik, gidrodinamik, termal, diffuziya, biologik va kimyoviy jarayonlar) va ularni avtomatik boshqarish uchun mahalliy tizimlardan iborat. Iyerarxiyaning ikkinchi darajasining asosi ishlab chiqarish ustaxonalari va avtomatlashtirilgan ustaxonalarni boshqarish tizimlari hisoblanadi. Dastgoh - bu individual texnologik jarayonlar, avtomatik boshqarish va boshqarish uchun qurilmalar va tizimlarning kombinatsiyasi. Kimyoviy, bio- va oziq-ovqat texnologiyalari korxonasining iyerarxik tuzilmasining uchinchi, eng yuqori darajasi - bu barcha ishlab chiqarishni tashkil qilish va operatsion rejalashtirish va boshqarish tizimlari. Ushbu darajada vaziyatni tahlil qilish va butun korxonani maqbul boshqarish (barcha ustaxonalar yig`indisi) vazifalari paydo bo`ladi.
Kimyoviy, biologik va oziq-ovqat texnologiyalari muammolarini hal qilishda zamonaviy kibernetik yondashuvning asosi tizimli tahlildir, unga ko`ra individual texnologik jarayonlarni o`rganish, tahlil qilish va hisoblash, murakkab kimyoviy, bio va oziq-ovqat tizimlarini kompyuter modellashtirish va optimallashtirish, texnologik komplekslarning maqbul dizayni vazifalari hal qilinadi. umumiy strategiya bilan birlashtirilgan va yagona maqsadga - yuqori samarali ishlab chiqarishni barpo etish bilan bir-biri bilan yaqin aloqalar. Tizim tahlilining mohiyati har qanday tizim muammolarini hal qilishda qo`llaniladigan umumiy tamoyillarga asoslangan uning strategiyasi bilan belgilanadi. Bularga o`rganish maqsadini aniq bayon qilish, berilgan maqsadga erishish uchun muammoni bayon qilish va muammoni hal qilish samaradorligini mezonini aniqlash kiradi; Muammoni hal etishning asosiy bosqichlari va yo`nalishlarini ko`rsatgan holda batafsil tadqiqot strategiyasini ishlab chiqish: o`zaro bog`liq bo`lgan bosqichlar va mumkin bo`lgan yo`nalishlarning butun majmuasi bo`ylab ketma-ket va parallel ravishda targ`ib qilish; individual bosqichlarda ketma-ket yaqinlashishlar va takroriy tadqiqot tsikllarini tashkil etish; Tahlilning pasaygan iyerarxiyasi va murakkab muayyan muammolarni echishda sintezning ko`tarilayotgan iyerarxiyasi printsipi. Tizim tahlilining markaziy tushunchasi bu tizim tushunchasi, ya’ni. tashqi muhit bilan o`zaro aloqada bo`lgan va murakkab ichki tuzilishga, ko`p sonli qism va elementlarga ega bo`lgan ob’yekt. Tizimning elementi mustaqil va shartli bo`linmaydigan birlikdir. Elementlarning kombinatsiyasi va ular o`rtasidagi munosabatlar tizimning tuzilishini tashkil qiladi. Elementlar bir-biri va atrof-muhit bilan o`zaro ta’sir qiladi, boshqacha aytganda, ular orasida moddiy, energiya va axborot aloqasi mavjud. Tizimni quyi tizimlarga bo`lish sizga strukturaning iyerarxiyasini ochish va tizimni uning tafsilotlarining turli darajalarida ko`rib chiqishga imkon beradi. Tizimning murakkabligi uning tuzilishining murakkabligi, elementlar va munosabatlar soni, iyerarxiya darajalari soni, tizimda aylanib yuradigan ma’lumotlar miqdori bilan belgilanadi. Tizim ma’lum bir maqsadga erishishga qaratilgan ishlash algoritmi bilan tavsiflanadi. Tizimni rasmiylashtirish tizimning chiqish o`zgaruvchilari, holat parametrlari va kirishni boshqarish va bezovta qiluvchi ta’sirlar o`rtasidagi munosabatni ko`rsatadigan matematik model yordamida amalga oshiriladi. Murakkab tizim odatda deterministik stoxastik model sifatida rasmiylashtiriladi. Tizimli tahlil nuqtai nazaridan, biologik, kimyoviy moddalarni kompyuter modellashtirish, optimallashtirish, boshqarish va maqbul dizayni vazifalari Muvaffaqiyatli kompyuter modellashtirish texnikasining asosi modellarni sinchkovlik bilan sinab ko`rish bo`lishi kerak. Odatda, juda oddiy modeldan boshlab, ular asta-sekin murakkab vaziyatni aniqroq aks ettiradigan yanada mukammal shaklga o`tadilar. To`liq tuzilgan tuzilmalarga ega bo`lgan analogiyalar va birlashmalar tafsilotlarni yangilash va tozalashning ushbu jarayonining boshlang`ich nuqtasini aniqlashda muhim rol o`ynaydi. Yaxshilash va takomillashtirishning ushbu jarayoni real vaziyat va model o`rtasidagi uzluksiz o`zaro ta’sir va o`zaro munosabat jarayoni bilan bog`liq. Modelni o`zgartirish jarayoni va haqiqiy ob’yekt tomonidan yaratilgan ma’lumotlarga ishlov berish jarayoni o`rtasida doimiy o`zaro ta’sir mavjud. Shunday qilib, modellashtirish san’ati muammoni tahlil qilish, uning asosiy xususiyatlarini abstraktsiya yo`li bilan ajratib olish, tizimni tavsiflaydigan taxminlarni tanlash va to`g`ri o`zgartirish, so`ngra amaliyot uchun foydali natijalar bermaguncha modellashtirish va takomillashtirish qobiliyatidan iborat. Kompyuter modellarini ishlab chiqish va qo`llash ilmdan ko`ra ko`proq san’atdir. Shu sababli, san’atning boshqa shakllarida bo`lgani kabi, muvaffaqiyat ham, muvaffaqiyatsizlik ham u qanday qo`llanilayotganiga qarab belgilanmaydi. Modellashtirish san’atini asl tafakkur, zukkolik va zukkolik, shuningdek, modellashtirish kerak bo`lgan tizimlar va jismoniy hodisalar haqida chuqur bilimga ega bo`lganlar egallashi mumkin. Hisoblash tajribasida muhim o`rinni hisoblash natijalarini qayta ishlash, ularni har tomonlama tahlil qilish va nihoyat xulosalar egallaydi. Ushbu xulosalar asosan ikki turga bo`linadi: yoki modelni aniqlashtirish zarurati aniq bo`ladi, yoki natijalar tekshirilgandan so`ng mijozga etkaziladi. Texnologik ob’yektni optimallashtirish yoki loyihalashda, matematik modelning murakkabligi va yuqori o`lchamliligi tufayli, yuqorida tavsiflangan sxema bo`yicha hisob-kitoblar juda qimmatga tushishi mumkin. Va bu erda ular modelni soddalashtirishga, qandaydir muhandislik usullarini (formulalar) yaratishga kirishadilar, ammo murakkab modellar va hisob-kitoblarga asoslanib, kerakli ma’lumotlarni ancha arzonroq olish imkonini beradi. Bunday holda, birinchi qarashda oddiy bo`lgan formulalar bo`lgan murakkab modellarni tahlil qilish uchun juda katta dastlabki ishlar olib borilmoqda. Texnik loyihalarda kompyuter modellashtirish usullaridan keng foydalanish bilan turli xil dizayn bosqichlarini ta’minlaydigan modellarni ishlab chiqish vaqtini keskin qisqartirishga harakat qilish kerak. Ushbu muammoning echimi kompyuter simulyatsiyasi texnologiyasining tegishli darajada rivojlanishi bilan mumkin. Kompyuterni modellashtirish texnologiyasi maqsadli faoliyatning asosidir, uning ma’nosi murakkab tizimlarning ishlashini kompyuter tadqiqotlarida haqiqatan ham samarali bajarish imkoniyatini ta’minlashdan iborat. Uning yordami bilan tadqiqotchining harakatlari modellar bilan ishlashning barcha bosqichlarida, mavzuni o`rganishdan tortib, muammoli vaziyatni yoritib berishgacha, tizimning xatti-harakatlarini tahlil qilish uchun kompyuter tajribalarini qurish va amalga oshirish bilan yakunlanadi. Modellashtirish texnologiyasi haqida gap ketganda, ikkita muhim jihatni ta’kidlash kerak: 1) Texnologiyaning naqshlarni aniqlash bilan shug`ullanadigan fan sifatida metodologik tarkibiy qismi, amalda qo`llash bizga kompyuterlarda ob’yektlarni (tizimlarni) kompyuter modellashtirishning eng samarali va iqtisodiy usullarini topishga imkon beradi; 2) Amaliy foydali natijalarga ega bo`lgan murakkab ob’yektlarni kompyuter yordamida modellashtirish qobiliyati, san’at, mahorat, texnologiyaning amaliy maqsad va vazifalari.