Слайд 1
ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ
Предмет, задачи и содержание дисциплины
"Моделирование и оптимизация процессов
и систем сервиса"
Лекция для магистрантов заочной формы обучения направления
«Сервис»
Слайд 2Предметом дисциплины "Моделирование и оптимизация процессов и систем сервиса" являются
методы и модели управленческих и технологических процессов в сфере сервиса.
Слайд 3Основными задачами курса являются общая методическая и математическая подготовка студентов
для решения задач моделирования и оптимизации технологических процессов производства и
сервиса, понимание принципов и методов моделирования и оптимизации прогрессивных управленческих и технологических процессов различного вида, приобретение умений и навыков постановки и решения таких задач с помощью вычислительной техники.
Слайд 4Основное содержание дисциплины составляют следующие темы:
Модель и моделирование. Моделирование процессов
и объектов в работе предприятий и учреждений сервиса.
Статистическая оценка связей
между параметрами технологических процессов.
Стохастическое моделирование технологических процессов. Метод Монте-Карло.
Основы теории массового обслуживания. Применение теории массового обслуживания при проектировании и организации технологических процессов.
Оптимизация решений по обеспечению предприятий сервиса и организации их работы методами логистики (на основе линейного программирования).
Автоматизация хранения и обработки информации в базах данных.
Слайд 5Модель (изделия, процесса, явления) – объект, который отображает или воспроизводит
свойства исходного объекта и используется, как правило, для исследования оригинала
(прототипа).
Математическая модель процесса – это система математических и логических правил, позволяющих с достаточной полнотой и точностью описывать наиболее существенные стороны, присущие процессу, прогнозировать возможный ход и исход его по определенным исходным данным и оценивать эффективность вариантов решений и планов.
Слайд 6Переменные величины ,
используемые в модели
Внутренние переменные
(параметры обстановки)
Входные (независимые,
экзогенные) величины (параметры управления)
Выходные (зависимые, эндогенные) величины
Слайд 7Переменные величины (данные , используемые в модели) можно разделить на:
Входные
(независимые, экзогенные) величины (параметры управления) - параметры, влияющие на протекание
технологического процесса и представляющие технологический регламент, свойства среды, свойства перерабатываемого продукта и т.д. (они считаются заданными а priori);
Выходные (зависимые, эндогенные) величины - параметры (показатели), по которым либо судят о "качестве" технологического процесса, либо планируют его проведение - их определение и является целью моделирования;
Внутренние переменные (параметры обстановки) - величины, используемые в модели для получения выходных данных по входным в различных условиях обстановки.
Слайд 8Данные могут быть качественными или количественными.
Количественная шкала считается определенной, если
заданы единица измерения и начальная точка. Если начальная точка выбирается
условно, то процесс измерения ставит в соответствие каждому объекту число, показывающее, на сколько единиц измерения этот объект отличается от объекта, принятого за начальную точку. Такая шкала называется интервальной шкалой.
Номинальная шкала используется для отнесения объекта наблюдения к определенному классу. Пункты шкалы – эталоны качественной классификации свойств. Примерами номинальной шкалы могут служить типы высшей нервной деятельности сотрудников предприятия – холерик, флегматик, сангвиник, меланхолик.
Слайд 9
Порядковая шкала устанавливает отношение равенства между объектами, отнесенными к одному
классу, и отношение последовательности в понятиях "меньше – больше" между
классами. Известные примеры порядковых шкал – социальные группы населения, деление студентов по успеваемости.
Ранговая шкала предполагает полное упорядочивание всех объектов от наименее к наиболее выраженному свойству. Ранговые данные представлены категориями, для которых можно указать порядок, т.е. категории сравнимы по принципу "больше - меньше" или "лучше - хуже". Пример ранговых шкал – степени ожирения клиентов.
Слайд 10
Классификация задач оптимизации и моделирования технологических процессов
По назначению:
1) Задачи
планирования:
Маркетинговое планирование – выделение целевой группы, планирование ассортимента; планирование
новой коллекции одежды.
2) Задачи управления:
Обеспечение рационального разделения труда, систематизация грузопотока между цехами и участками предприятия, обеспечение эффективной экономики.
3) Задачи учёта:
Контроль за продажами, нормирование расхода материалов и фурнитуры.
Слайд 11
Классификация задач оптимизации и моделирования технологических процессов
По принципам решения:
Информационные: задачи:
отслеживание тенденций моды, анализ внешнего вида модели.
Расчётные: задачи:
расчет производственного
процесса оказания услуги, пересчёт методами масштабирования особенностей новой модели и отражение их в чертеже, расчет численности рабочих в цехе, расчет экономической эффективности работы предприятия.
Слайд 12
Классификация задач оптимизации и моделирования технологических процессов
По методам решения:
Оценочные задачи:
по известным исходным данным позволяют оценить результаты.
Оптимизационные задачи:
отвечают
на вопрос, какими должны быть входные переменные (и, возможно, внутренние переменные) чтобы выходные переменные приобрели наилучшее значение (наибольшее или наименьшее).
Слайд 14Регрессионный анализ – совокупность методов математической статистики, применяемых для исследования
характера функциональной зависимости между случайными величинами.
Он включает в себя:
выбор
вида функциональной зависимости (построение математической модели),
оценка параметров этой функции,
оценка статистической адекватности выбранной математической модели,
анализ остатков.
Слайд 15Исходные данные:
Уравнение регрессии имеет вид:
ŷ = f(x; a0, a1,
…,an),
где ŷ – прогнозируемое значение функции,
ai –
параметры (коэффициенты) уравнения регрессии, i = 1÷n.
На практике наиболее часто используется линейная зависимость:
ŷ = a1*х + a0
Слайд 17Оценка параметров уравнения регрессии
Коэффициент регрессии Ry/x (a1) показывает, на сколько
в
среднем изменится параметр Y при изменении фактора X на единицу.
Слайд 18Линия регрессии
xk
ŷk
ŷ = a1*х + a0
Слайд 21Под статистической моделью понимается такая математическая модель, в которой сложное
случайное явление с неизвестными вероятностными характеристиками представляется в виде определенной
взаимосвязи простых случайных явлений с известными вероятностными характеристиками, и которая позволяет моделированном простых случайных явлений получать реализации сложного случайного явления.
Слайд 22Розыгрыш (модельный опыт, жребий, статистическое испытание) представляет собой искусственное воспроизведение
реализации случайного явления по его заданным вероятностным характеристикам.
Слайд 23Случайное число от 0 до 1
- случайная величина, равномерно
распределенная в интервале [0, 1].
Слайд 24Процедура розыгрыша случайного события
Получить с помощью датчика случайных чисел число
r и сделать вывод:
Если 0 < r
А произошло,
Если p < r <1 – событие А не произошло.
Слайд 25Процедура розыгрыша непрерывной случайной величины
Для экспоненциального закона распределения: x
= - 1/λ *ln (1 – r);
Для нормального закона распределения:
x = m + σ * Ф-1 (2r – 1).
Слайд 27Математическое программирование — математическая дисциплина, изучающая экстремумы функций и разрабатывающая
методы нахождения их при наличии или отсутствии ограничений на переменные.
Содержание
математического программирования составляют теория и методы решения задач о нахождении экстремумов (наибольших и наименьших значений) функций без ограничений или при ограничениях на аргументы, заданных в виде линейных или нелинейных равенств или неравенств.
Слайд 28Классификация задач математического программирования
Линейное программирование (ЛП) - целевая функция линейна,
ограничения задаются системой линейных равенств и/или неравенств.
Нелинейное программирование -
нелинейные целевая функция и/или ограничения. Нелинейное программирование принято подразделять следующим образом.
Выпуклое программирование - когда выпукла целевая функция (если рассматривается задача ее минимизации) и выпукло множество, на котором решается экстремальная задача.
Целочисленное программирование - когда на переменные накладывается условие целочисленности.
Слайд 29Методы одномерной (выпуклой) минимизации
α
β
xn+1
X*
x
y
Слайд 30Основной задачей линейного программирования называется задача, в которой необходимо минимизировать
линейную целевую функцию
при условии активных, то есть представленных в виде
равенств, ограничений
Слайд 32Графический метод решения задач линейного программирования заключается в следующем:
в декартовой
системе координат с осями Х1 и Х2 построить область ограничений
и график целевой функции;
поступательно перемещая линию графика целевой функции в направлении ее градиента (или антиградиента) до тех пор, пока она еще находится в области ограничений, найти оптимальное решение (x1*, x2*), соответствующее max (min) целевой функции;
вычислить экстремальное значение целевой функции F (x1*, x2*).
Слайд 33
Минимизировать целевую функцию
F(X) = 2x1 + x2
min
при ограничениях на её аргументы
x1
≤ 10
x2 ≤ 6
8x1 + 12x2 ≥ 100
x1 ≥ 0 , x2 ≥ 0
Пример
Слайд 34X2≤6
X1≤10
8x1+12x2≥100
F(x)=2x1+x2=24
Слайд 37До свидания!
Желаю успехов в учёбе!