Имитационные модели и их применение в управлении строительством

ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ В УПРАВЛЕНИИ СТРОИТЕЛЬСТВОМ - логико-математические описания сложных объектов управления, запрограммированные на ЭВМ, применяемые при невозможности аналитического решения задачи управления или натурного эксперимента, позволяющие получать в результате их использования значения переменных И функций, характеризующих поведение отдельных элементов и всей системы. Единое логико-математическое представление строительных систем на основе объединения формальных и неформальных методов, учета детерминированных и вероятностных факторов позволяет дать имитационное моделирование. Опыт применения имитационного моделирования за рубежом и в нашей стране свидетельствует о его больших практических возможностях и разработанности математического и вычислительного аппарата для исследования сложных вероятностных систем. Одна из первых имитационных моделей в управлении строительством была разработана в начале 70-х годов в нашей стране в ЦНИ ПИАСС и положена в основу утвержденных Госстроем "Методических рекомендаций по оценке и расчету организационно-технологической надежности возведения промышленных объектов и комплексов". Теория организации и управления строительством располагает разнообразными системотехническими, а также экономико-математическими методами и моделями. Однако их практическое применение не достаточно эффективно, поскольку разработчики систем нередко "подчиняют" конкретные организационно-технологические, экономические условия и ситуации в строительстве тем моделям и методам, которые им известны или "удобны" для имеющихся ЭВМ. Практика автоматизации технико-экономического планирования и оперативного управления строительным производством характеризуется тенденцией сведения слабо структурированных задач к хорошо формализуемым задачам математического программирования, имеющим строгие методы решения, но не всегда адекватно отображающим производственную деятельность. Аналогичные модели, адекватные процессам строительного производства и управления, настолько сложны, что точное решение оптимизационных задач на их основе зачастую оказывается невозможным даже с использованием современных ЭВМ. Многолетние попытки аналитического описания указанных процессов сталкиваются с принципиальными трудностями при формализации целей и критериев управления. Этим определяется актуальность применения методов имитационного моделирования, которые позволяют подойти к решению управленческих слабоструктурированных задач с "плохой" структурой, характерных для сложных строительных систем, с учетом многовариантности, стохастичности и динамики строительного производства, а также полнее использовать возможности современной информационной методологии. В подавляющем большинстве случаев принятие решений на любом уровне управления носит вероятностный характер. В условиях неопределенности входных данных, при сложных взаимосвязях процессов в системе не существует математически оптимальных решений. Оптимальность в детерминированном понимании как единственное наилучшее решение уступает место рациональным решениям с различными вероятностями их свершения. Это очевидно, если принять во внимание не только неопределенность и многокритериальность, но и частое изменение реальных ситуаций, социальные, экономические, технические, психологические мотивы любого управленческого решения, разное поведение субъектов в вероятных условиях. Экспериментальное исследование поведения системы в реальных условиях ее функционирования принципиально позволяет получить наиболее полную и достоверную информацию о свойственных ей количественных и качественных закономерностях. Однако такое моделирование неосуществимо на стадии разработки системы; затруднительно в тех случаях, когда требуется длительное время, постоянство условий эксперимента; может оказаться невыполнимым в тех случаях, когда необходимо варьировать в широких пределах условия эксперимента; недопустимо в условиях аварийных изменений режима работы системы и связано с большими затратами времени и средств. Единое логико-математическое представление объектов управления на основе объединения формальных и неформальных методов, учета детерминированных и вероятностных с факторов позволяет дать имитационное моделирование. При помощи И.м.у. можно не только анализировать все существующие системы, но на основе этого анализа и любых гипотез прогнозировать и проектировать оптимум по любому принятому критерию системы. Процессы, происходящие в системе, количественно могут быть описаны некоторым заданным набором фазовых координат, полностью определяющих состояние системы в данный момент времени с учетом принятых ограничений. Возможности управляющих воздействий в системе представляются набором некоторых величин, влияющих на ее фазовые координаты. Эти величины могут быть выбраны в каждый фиксированный момент времени произвольно из некоторого заданного множества. Фазовые координаты системы зависят также от ряда неконтролируемых переменных, отражающих изменяющуюся во времени обстановку. Действительно, практически невозможно заранее предусмотреть все те отклонения, которые могут возникнуть и вызвать изменение запланированных решений в процессе реального функционирования системы из-за непредвиденных факторов. Неконтролируемые факторы, с точки зрения имеющейся о них информации в момент построения И.м.у., можно разделить на три группы: определенные факторы, значения которых являются известными, статистически определенные факторы (случайные, с известными законами распределения) и, наконец, неопределенные факторы, для которых определена лишь область их изменения или область, внутри которой находятся законы распределения, если факторы случайны. Обычно процедура включения неконтролируемых факторов или построения модели состоит в их опосредствованном учете через значения внутренних параметров системы, которые считаются случайными величинами с известными функциями распределения. При этом модель должна генерировать ситуации, возникающие под воздействием возмущающих факторов.