Seria „Economie și management”

6. Kondratiev N.D. Cicluri mari de conjunctură și teoria previziunii. - M.: Economie, 2002. 768 p.

7. Kuzyk B.N., Kushlin V.I., Yakovets Yu.V. Prognoză, planificare strategică și programare națională. M.: Editura „Economie”, 2008. 573 p.

8. Lyasnikov N.V., Dudin M.N. Modernizarea economiei inovării în contextul formării și dezvoltării pieței de risc // Științe sociale. M.: Editura „MII Nauka”, 2011. Nr 1. S. 278-285.

9. Sekerin V.D., Kuznetsova O.S. Dezvoltarea unei strategii de management al proiectelor de inovare // Buletinul Academiei de Stat de Administrare a Afacerilor din Moscova. Seria: Economie. - 2013. Nr 1 (20). - S. 129 - 134.

10. Yakovlev V.M., Senin A.S. Nu există alternativă la tipul inovator de dezvoltare a economiei ruse // Probleme actuale ale economiei inovatoare. M.: Editura „Știință”; Institutul de Management și Marketing al Academiei Ruse de Arte și Științe sub președintele Federației Ruse, 2012. Nr. 1(1).

11. Baranenko S.P., Dudin M.N., Ljasnikov N.V., Busygin KD. Utilizarea abordării de mediu pentru dezvoltarea orientată spre inovare a întreprinderilor industriale // American Journal of Applied Sciences.- 2014.- Vol. 11, Nr.2, - P. 189-194.

12. Dudin M.N. O abordare sistematică pentru determinarea modurilor de interacțiune a întreprinderilor mari și mici // Jurnalul European de Studii Economice. 2012. Vol. (2), nr.2, p. 84-87.

13. Dudin M.N., Ljasnikov N.V., Kuznecov A.V., Fedorova I.Ju. Transformarea inovatoare și potențialul de transformare al sistemelor socio-economice // Jurnalul de cercetare științifică din Orientul Mijlociu, 2013. Vol. 17, nr. 10. P. 1434-1437.

14. Dudin M.N., Ljasnikov N.V., Pankov S.V., Sepiashvili E.N. Foresight inovator ca metodă de management al dezvoltării strategice durabile a structurilor de afaceri // World Applied Sciences Journal. - 2013. - Vol. 26, nr 8. - P. 1086-1089.

15. Sekerin V. D., Avramenko S. A., Veselovsky M. Ya., Aleksakhina V. G. B2G Market: The Essence and Statistical Analysis // World Applied Sciences Journal 31 (6): 1104-1108, 2014

Construirea unui model stocastic monoparametru al procesului de producție

Ph.D. conf. univ. Mordasov Yu.P.

Universitatea de Inginerie Mecanică, 8-916-853-13-32, [email protected] gi

Adnotare. Autorul a elaborat un model matematic, stocastic al procesului de producție, în funcție de un parametru. Modelul a fost testat. Pentru aceasta, a fost creat un model de simulare a procesului de producție, de construcție a mașinilor, ținând cont de influența perturbărilor-eșecuri aleatorii. Compararea rezultatelor modelării matematice și de simulare confirmă oportunitatea aplicării modelului matematic în practică.

Cuvinte cheie: proces tehnologic, matematic, model de simulare, control operațional, aprobare, perturbări aleatorii.

Costurile managementului operațional pot fi reduse semnificativ prin dezvoltarea unei metodologii care vă permite să găsiți optimul între costurile de planificare operațională și pierderile care rezultă din discrepanța dintre indicatorii planificați și indicatorii proceselor reale de producție. Aceasta înseamnă găsirea duratei optime a semnalului în bucla de feedback. În practică, aceasta înseamnă o reducere a numărului de calcule ale programelor calendaristice pentru lansarea în producție a unităților de asamblare și, prin urmare, economisirea resurselor materiale.

Cursul procesului de producție în inginerie mecanică este de natură probabilistică. Influența constantă a factorilor în continuă schimbare nu face posibilă prezicerea într-o anumită perspectivă (lună, trimestru) a cursului procesului de producție în spațiu și timp. În modelele de planificare statistică, starea unei piese în fiecare moment specific din timp ar trebui să fie dată sub forma unei probabilități adecvate (distribuția probabilității) de a se afla la diferite locuri de muncă. Cu toate acestea, este necesar să se asigure determinismul rezultatului final al întreprinderii. Aceasta, la rândul său, implică posibilitatea, folosind metode deterministe, de a planifica anumiți termeni pentru piesele care urmează să fie în producție. Cu toate acestea, experiența arată că diversele interrelații și tranziții reciproce ale proceselor reale de producție sunt diverse și numeroase. Atunci când se dezvoltă modele deterministe, acest lucru creează dificultăți semnificative.

Încercarea de a lua în considerare toți factorii care afectează cursul producției face modelul greoi și încetează să mai funcționeze ca instrument de planificare, contabilitate și reglementare.

O metodă mai simplă de construire a modelelor matematice ale proceselor reale complexe care depind de un număr mare de factori diferiți, greu sau chiar imposibil de luat în considerare, este construcția modelelor stocastice. În acest caz, la analizarea principiilor de funcționare a unui sistem real sau la observarea caracteristicilor sale individuale, se construiesc funcții de distribuție a probabilității pentru unii parametri. În prezența unei stabilități statistice ridicate a caracteristicilor cantitative ale procesului și a dispersiei reduse a acestora, rezultatele obținute folosind modelul construit sunt în bună concordanță cu performanța sistemului real.

Principalele premise pentru construirea modelelor statistice ale proceselor economice sunt:

Complexitatea excesivă și ineficiența economică asociată a modelului determinist corespunzător;

Abateri mari ale indicatorilor teoretici obținuți ca urmare a experimentului pe model de la indicatorii obiectelor care funcționează efectiv.

Prin urmare, este de dorit să existe un aparat matematic simplu care să descrie impactul perturbațiilor stocastice asupra caracteristicilor globale ale procesului de producție (producția de mărfuri, volumul de lucru în curs etc.). Adică să construim un model matematic al procesului de producție care să depindă de un număr mic de parametri și să reflecte influența totală a multor factori de natură diferită asupra cursului procesului de producție. Sarcina principală pe care ar trebui să-și pună un cercetător atunci când construiește un model nu este observarea pasivă a parametrilor unui sistem real, ci construirea unui astfel de model care, cu orice abatere sub influența perturbațiilor, ar aduce parametrii afișați. procese într-un mod dat. Adică, sub acțiunea oricărui factor aleatoriu, trebuie stabilit în sistem un proces care converge către o soluție planificată. În prezent, în sistemele de control automatizate, această funcție este atribuită în principal unei persoane, care este una dintre verigile din lanțul de feedback în managementul proceselor de producție.

Să trecem la analiza procesului real de producție. De obicei, durata perioadei de planificare (frecvența emiterii planurilor la ateliere) este selectată pe baza intervalelor de timp calendaristice stabilite în mod tradițional: tură, zi, cinci zile etc. Ele sunt ghidate în principal de considerente practice. Durata minimă a perioadei de planificare este determinată de capacitățile operaționale ale organismelor planificate. Dacă departamentul de producție și expediere al întreprinderii face față eliberării sarcinilor de schimb ajustate către magazine, atunci calculul se face pentru fiecare schimb (adică costurile asociate cu calcularea și analiza obiectivelor planificate sunt suportate în fiecare schimb).

Pentru a determina caracteristicile numerice ale distribuției de probabilitate aleatoarei

O serie de tulburări „Economie și management” vor construi un model probabilistic al unui proces tehnologic real de fabricare a unei unități de asamblare. În continuare, prin procesul tehnologic de fabricare a unei unități de asamblare se înțelege o succesiune de operații (lucrări pentru fabricarea acestor piese sau ansambluri), documentată în tehnologie. Fiecare operație tehnologică de fabricare a produselor în conformitate cu traseul tehnologic poate fi efectuată numai după cea anterioară. În consecință, procesul tehnologic de fabricare a unei unități de asamblare este o succesiune de evenimente-operații. Sub influența diferitelor motive stocastice, durata unei operații individuale se poate modifica. În unele cazuri, este posibil ca operațiunea să nu fie finalizată pe perioada valabilității acestui loc de muncă în schimburi. Este evident că aceste evenimente pot fi descompuse în componente elementare: performanța și neefectuarea operațiunilor individuale, care pot fi puse și în corespondență cu probabilitățile de performanță și neperformanță.

Pentru un anumit proces tehnologic, probabilitatea de a efectua o secvență formată din K operații poate fi exprimată prin următoarea formulă:

PC5 \u003d k) \u003d (1-pk + 1) PG \u003d 1P1, (1)

unde: P1 - probabilitatea efectuarii primei operatii, luata separat; r este numărul operației în ordine în procesul tehnologic.

Această formulă poate fi utilizată pentru a determina caracteristicile stocastice ale unei anumite perioade de planificare, când gama de produse lansate în producție și lista lucrărilor care trebuie efectuate într-o anumită perioadă de planificare, precum și caracteristicile stocastice ale acestora, care sunt determinate empiric. , sunt cunoscute. În practică, numai anumite tipuri de producție de masă, care au o stabilitate statistică ridicată a caracteristicilor, satisfac cerințele enumerate.

Probabilitatea de a efectua o singură operație depinde nu numai de factori externi, ci și de natura specifică a lucrării efectuate și de tipul unității de asamblare.

Pentru a determina parametrii formulei de mai sus, chiar și cu un set relativ mic de unități de asamblare, cu mici modificări în gama de produse fabricate, este necesară o cantitate semnificativă de date experimentale, ceea ce provoacă costuri materiale și organizatorice semnificative și face această metodă pentru determinând probabilitatea producerii neîntrerupte a produselor greu aplicabile.

Să supunem studiului modelul obţinut pentru posibilitatea simplificării lui. Valoarea inițială a analizei este probabilitatea executării fără defecțiuni a unei operațiuni a procesului tehnologic de fabricare a produselor. În condiții reale de producție, probabilitățile de a efectua operațiuni de fiecare tip sunt diferite. Pentru un anumit proces tehnologic, această probabilitate depinde de:

Din tipul operației efectuate;

De la o anumită unitate de asamblare;

Din produse fabricate în paralel;

din factori externi.

Să analizăm influența fluctuațiilor probabilității de a efectua o operațiune asupra caracteristicilor agregate ale procesului de producție al produselor de fabricație (volumul producției comerciale, volumul lucrărilor în curs etc.) determinate folosind acest model. Scopul studiului este de a analiza posibilitatea înlocuirii în model a diferitelor probabilități de efectuare a unei operații cu o valoare medie.

Efectul combinat al tuturor acestor factori este luat în considerare la calcularea probabilității geometrice medii de a efectua o operație a procesului tehnologic mediu. O analiză a producției moderne arată că aceasta fluctuează ușor: practic în intervalul 0,9 - 1,0.

O ilustrare clară a cât de mică este probabilitatea de a efectua o singură operație

walkie-talkie corespunde unei valori de 0,9, este următorul exemplu abstract. Să presupunem că avem zece piese de făcut. Procesele tehnologice de fabricație a fiecăruia dintre ele conțin zece operațiuni. Probabilitatea de a efectua fiecare operație este de 0,9. Să găsim probabilitățile de a rămâne în urmă programului pentru un număr diferit de procese tehnologice.

Un eveniment aleatoriu, care constă în faptul că un anumit proces tehnologic de fabricare a unei unități de asamblare va rămâne în urmă programului, corespunde subperformanței a cel puțin unei operațiuni în acest proces. Este opusul unui eveniment: executarea tuturor operațiunilor fără eșec. Probabilitatea sa este 1 - 0,910 = 0,65. Deoarece întârzierile de program sunt evenimente independente, distribuția probabilității Bernoulli poate fi utilizată pentru a determina probabilitatea de întârziere a programului pentru un număr diferit de procese. Rezultatele calculului sunt prezentate în tabelul 1.

tabelul 1

Calculul probabilităților de a rămâne în urmă programului proceselor tehnologice

la C^o0.35k0.651O-k Sum

Tabelul arată că, cu o probabilitate de 0,92, cinci procese tehnologice vor rămâne în urmă programului, adică jumătate. Așteptările matematice ale numărului de procese tehnologice care au în urmă program va fi de 6,5. Aceasta înseamnă că, în medie, 6,5 unități de asamblare din 10 vor rămâne în urmă programului, adică, în medie, de la 3 la 4 piese vor fi produse fără defecțiuni. Autorul nu cunoaște exemple de un nivel atât de scăzut de organizare a muncii în producția reală. Exemplul luat în considerare arată clar că restricția impusă asupra valorii probabilității de a efectua o operație fără defecțiuni nu contrazice practica. Toate cerințele de mai sus sunt îndeplinite de procesele de producție ale atelierelor de asamblare de mașini ale producției de construcții de mașini.

Astfel, pentru a determina caracteristicile stocastice ale proceselor de producție, se propune construirea unei distribuții de probabilitate pentru execuția operațională a unui proces tehnologic, care exprimă probabilitatea efectuării unei secvențe de operații tehnologice pentru fabricarea unei unități de asamblare prin media probabilității geometrice de efectuând o singură operație. Probabilitatea de a efectua K operații în acest caz va fi egală cu produsul probabilităților de efectuare a fiecărei operații, înmulțit cu probabilitatea de a nu efectua restul procesului tehnologic, care coincide cu probabilitatea de a nu efectua (K + T). )-a operație. Acest fapt se explică prin faptul că, dacă nu se efectuează nicio operațiune, atunci nu pot fi executate următoarele. Ultima intrare diferă de restul, deoarece exprimă probabilitatea trecerii complete fără eșec a întregului proces tehnologic. Probabilitatea de a efectua K a primelor operații ale procesului tehnologic este legată în mod unic de probabilitatea de a nu efectua operațiunile rămase. Astfel, distribuția de probabilitate are următoarea formă:

PY=0)=p°(1-p),

Р(§=1) = р1(1-р), (2)

P(^=1) = p1(1-p),

P(t=u-1) = pn"1(1 - p), P(t=n) = pn,

unde: ^ - valoare aleatorie, numărul de operații efectuate;

p este media geometrică a probabilității de a efectua o operație, n este numărul de operații din procesul tehnologic.

Validitatea aplicării distribuției de probabilitate cu un parametru obținut este evidentă intuitiv din următorul raționament. Să presupunem că am calculat media geometrică a probabilității de a efectua o operație 1 pe un eșantion de n elemente, unde n este suficient de mare.

p = USHT7P7= tl|n]t=1p!), (3)

unde: Iy - numărul de operațiuni care au aceeași probabilitate de executare; ] - indicele unui grup de operațiuni care au aceeași probabilitate de executare; m - numărul de grupuri formate din operațiuni care au aceeași probabilitate de executare;

^ = - - frecvenţa relativă de apariţie a operaţiilor cu probabilitatea de executare p^.

Conform legii numerelor mari, cu un număr nelimitat de operații, frecvența relativă de apariție într-o succesiune de operații cu anumite caracteristici stocastice tinde în probabilitate la probabilitatea acestui eveniment. De unde rezultă că

pentru două mostre suficient de mari = , atunci:

unde: t1, t2 - numărul de grupuri din prima și, respectiv, a doua probă;

1*, I2 - numărul de elemente din grupul primei și, respectiv, al doilea eșantion.

Din aceasta se poate observa că, dacă parametrul este calculat pentru un număr mare de teste, atunci va fi aproape de parametrul P calculat pentru acest eșantion destul de mare.

Trebuie acordată atenție proximității diferite față de valoarea reală a probabilităților de a efectua un număr diferit de operațiuni de proces. În toate elementele distribuției, cu excepția ultimului, există un factor (I - P). Deoarece valoarea parametrului P este în intervalul 0,9 - 1,0, factorul (I - P) fluctuează între 0 - 0,1. Acest multiplicator corespunde multiplicatorului (I - p;) din modelul original. Experiența arată că această corespondență pentru o anumită probabilitate poate provoca o eroare de până la 300%. Cu toate acestea, în practică, cineva este de obicei interesat nu de probabilitățile de a efectua orice număr de operațiuni, ci de probabilitatea de execuție completă fără eșecuri ale procesului tehnologic. Această probabilitate nu conține un factor (I - P) și, prin urmare, abaterea sa de la valoarea reală este mică (practic nu mai mult de 3%). Pentru sarcini economice, aceasta este o precizie destul de ridicată.

Distribuția de probabilitate a unei variabile aleatoare construită în acest fel este un model dinamic stocastic al procesului de fabricație al unei unități de asamblare. Timpul participă implicit la el, ca durata unei operații. Modelul vă permite să determinați probabilitatea ca după o anumită perioadă de timp (numărul corespunzător de operațiuni) procesul de producție de fabricare a unei unități de asamblare să nu fie întrerupt. Pentru atelierele de asamblare mecanică de producție de mașini, numărul mediu de operațiuni ale unui proces tehnologic este destul de mare (15 - 80). Dacă luăm în considerare acest număr ca număr de bază și presupunem că, în medie, la fabricarea unei unități de asamblare, se utilizează un set mic de tipuri de lucrări extinse (strunjire, lăcătuș, frezare etc.),

atunci distribuția rezultată poate fi utilizată cu succes pentru a evalua impactul perturbațiilor stocastice asupra cursului procesului de producție.

Autorul a efectuat un experiment de simulare construit pe acest principiu. Pentru a genera o secvență de variabile pseudoaleatoare distribuite uniform pe intervalul 0,9 - 1,0, a fost folosit un generator de numere pseudoaleatoare, descris în . Software-ul experimentului este scris în limbajul algoritmic COBOL.

În experiment se formează produse ale variabilelor aleatoare generate, simulând probabilitățile reale de execuție completă a unui anumit proces tehnologic. Ele sunt comparate cu probabilitatea efectuării procesului tehnologic, obținută folosind valoarea medie geometrică, care a fost calculată pentru o anumită succesiune de numere aleatoare din aceeași distribuție. Media geometrică este ridicată la o putere egală cu numărul de factori din produs. Între aceste două rezultate se calculează diferența relativă în procente. Experimentul se repetă pentru un număr diferit de factori din produse și numărul de numere pentru care se calculează media geometrică. Un fragment din rezultatele experimentului este prezentat în Tabelul 2.

masa 2

Rezultatele experimentului de simulare:

n este gradul mediei geometrice; k - gradul produsului

n la Abaterea produsului la Abaterea produsului la Abaterea produsului

10 1 0,9680 0% 7 0,7200 3% 13 0,6277 -7%

10 19 0,4620 -1% 25 0,3577 -1% 31 0,2453 2%

10 37 0,2004 6% 43 0,1333 4% 49 0,0888 6%

10 55 0,0598 8% 61 0,0475 5% 67 0,0376 2%

10 73 0,0277 1% 79 0,0196 9% 85 0,0143 2%

10 91 0,0094 9% 97 0,0058 0%

13 7 0,7200 8% 13 0,6277 0% 19 0,4620 0%

13 25 0,3577 5% 31 0,2453 6% 37 0,2004 4%

13 43 0,1333 3% 49 0,0888 8% 55 0,0598 8%

13 61 0,0475 2% 67 0,0376 8% 73 0,0277 2%

13 79 0,0196 1% 85 0,0143 5% 91 0,0094 5%

16 1 0,9680 0% 7 0,7200 9%

16 13 0,6277 2% 19 0,4620 3% 25 0,3577 0%

16 31 0,2453 2% 37 0,2004 2% 43 0,1333 5%

16 49 0,0888 4% 55 0,0598 0% 61 0,0475 7%

16 67 0,0376 5% 73 0,0277 5% 79 0,0196 2%

16 85 0,0143 4% 91 0,0094 0% 97 0,0058 4%

19 4 0,8157 4% 10 0,6591 1% 16 0,5795 -9%

19 22 0,4373 -5% 28 0,2814 5% 34 0,2256 3%

19 40 0,1591 6% 46 0,1118 1% 52 0,0757 3%

19 58 0,0529 4% 64 0,0418 3% 70 0,0330 2%

19 76 0,0241 6% 82 0,0160 1% 88 0,0117 8%

19 94 0,0075 7% 100 0,0048 3%

22 10 0,6591 4% 16 0,5795 -4% 22 0,4373 0%

22 28 0,2814 5% 34 0,2256 5% 40 0,1591 1%

22 46 0,1118 1% 52 0,0757 0% 58 0,0529 8%

22 64 0,0418 1% 70 0,0330 3% 76 0,0241 5%

22 82 0,0160 4% 88 0,0117 2% 94 0,0075 5%

22 100 0,0048 1%

25 4 0,8157 3% 10 0,6591 0%

25 16 0,5795 0% 72 0,4373 -7% 28 0,2814 2%

25 34 0,2256 9% 40 0,1591 1% 46 0,1118 4%

25 52 0,0757 5% 58 0,0529 4% 64 0,0418 2%

25 70 0,0330 0% 76 0,0241 2% 82 0,0160 4%

28 4 0,8157 2% 10 0,6591 -2% 16 0,5795 -5%

28 22 0,4373 -3% 28 0,2814 2% 34 0,2256 -1%

28 40 0,1591 6% 46 0,1118 6% 52 0,0757 1%

28 58 0,0529 4% 64 0,041 8 9% 70 0,0330 5%

28 70 0,0241 2% 82 0,0160 3% 88 0,0117 1%

28 94 0,0075 100 0,0048 5%

31 10 0,6591 -3% 16 0,5795 -5% 22 0,4373 -4%

31 28 0,2814 0% 34 0,2256 -3% 40 0,1591 4%

31 46 0,1118 3% 52 0,0757 7% 58 0,0529 9%

31 64 0,0418 4% 70 0,0330 0% 76 0,0241 6%

31 82 0,0160 6% 88 0,0117 2% 94 0,0075 5%

La înființarea acestui experiment de simulare s-a urmărit explorarea posibilității de a obține, folosind distribuția de probabilitate (2), una dintre caracteristicile statistice extinse ale procesului de producție - probabilitatea efectuării unui proces tehnologic de fabricare a unei unități de asamblare constând din K operații fără eșecuri. Pentru un anumit proces tehnologic, această probabilitate este egală cu produsul probabilităților de a efectua toate operațiunile sale. După cum arată experimentul de simulare, abaterile sale relative de la probabilitatea obținută folosind modelul probabilistic dezvoltat nu depășesc 9%.

Deoarece experimentul de simulare folosește o distribuție de probabilitate mai incomod decât reală, discrepanțele practice vor fi și mai mici. Se observa abateri atat in sensul scaderii cat si in sensul depasirii valorii obtinute din caracteristicile medii. Acest fapt sugerează că, dacă luăm în considerare abaterea probabilității executării fără eșec nu a unui singur proces tehnologic, ci a mai multor, atunci aceasta va fi mult mai mică. Evident, cu cât va fi mai mic, cu atât mai multe procese tehnologice vor fi luate în considerare. Astfel, experimentul de simulare arată o bună concordanță între probabilitatea de a funcționa fără defecțiuni a procesului tehnologic de fabricare a produselor cu probabilitatea obținută folosind un model matematic cu un parametru.

În plus, au fost efectuate experimente de simulare:

Pentru a studia convergența statistică a estimării parametrului distribuției probabilităților;

Să studieze stabilitatea statistică a așteptării matematice a numărului de operații efectuate fără eșecuri;

Să analizeze metodele de determinare a duratei perioadei minime de planificare și de evaluare a discrepanței dintre indicatorii planificați și cei efectivi ai procesului de producție, dacă perioadele planificate și cele de producție nu coincid în timp.

Experimentele au arătat o concordanță bună între datele teoretice obținute prin utilizarea tehnicilor și datele empirice obținute prin simulare pe

Seria „Economie și management”

Calculator al proceselor reale de producție.

Pe baza aplicării modelului matematic construit, autorul a dezvoltat trei metode specifice de îmbunătățire a eficienței managementului operațional. Pentru aprobarea lor, au fost efectuate experimente de simulare separate.

1. Metodologia de determinare a volumului rațional al sarcinii de producție pentru perioada de planificare.

2. Metodologia de determinare a duratei celei mai eficiente a perioadei de planificare operațională.

3. Evaluarea discrepanței în cazul unei nepotriviri în timp între perioadele planificate și cele de producție.

Literatură

1. Mordasov Yu.P. Determinarea duratei perioadei minime de planificare operațională sub acțiunea perturbațiilor aleatorii / Modelare economico-matematică și de simulare cu ajutorul computerelor. - M: MIU im. S. Ordzhonikidze, 1984.

2. Naylor T. Experimente de simulare a mașinilor cu modele de sisteme economice. -M: Mir, 1975.

Trecerea de la concentrare la diversificare este o modalitate eficientă de dezvoltare a economiei întreprinderilor mici și mijlocii

prof. Kozlenko N. N. Universitatea de Inginerie Mecanică

Adnotare. Acest articol ia în considerare problema alegerii celei mai eficiente dezvoltări a întreprinderilor mici și mijlocii rusești prin trecerea de la o strategie de concentrare la o strategie de diversificare. Sunt luate în considerare problemele oportunității diversificării, avantajele acesteia, criteriile de alegere a căii de diversificare, se oferă o clasificare a strategiilor de diversificare.

Cuvinte cheie: întreprinderi mici și mijlocii; diversificare; potrivire strategică; avantaje competitive.

O modificare activă a parametrilor mediului macro (modificări ale condițiilor de piață, apariția de noi concurenți în industriile conexe, creșterea nivelului concurenței în general) duce adesea la neîndeplinirea planurilor strategice planificate de mici și mijlocii. -intreprinderi de dimensiuni mari, pierderea stabilitatii financiare si economice a intreprinderilor datorita unui decalaj semnificativ intre conditiile obiective pentru activitatile intreprinderilor mici.intreprinderi si nivelul tehnologic al conducerii acestora.

Principalele condiții pentru stabilitatea economică și posibilitatea menținerii avantajelor competitive sunt capacitatea sistemului de management de a răspunde în timp util și de a modifica procesele interne de producție (modificarea sortimentului ținând cont de diversificare, refacerea proceselor de producție și tehnologice, modificarea structurii organizație, utilizați instrumente inovatoare de marketing și management).

Un studiu al practicii întreprinderilor mici și mijlocii rusești de tip producție și servicii a relevat următoarele caracteristici și relații de bază cauză-efect cu privire la tendința actuală de tranziție a întreprinderilor mici de la concentrare la diversificare.

Majoritatea IMM-urilor încep ca întreprinderi mici, unice, care deservesc piețele locale sau regionale. La începutul activității sale, gama de produse a unei astfel de companii este foarte limitată, baza sa de capital este slabă, iar poziția sa competitivă este vulnerabilă. De obicei, strategia unor astfel de companii se concentrează pe creșterea vânzărilor și cota de piață, precum și

După cum sugerează și numele, acest tip de model se concentrează pe descrierea sistemelor care prezintă un comportament aleator regulat statistic, iar timpul în ele poate fi considerat o valoare discretă. Esența discretizării timpului este aceeași ca și în modelele discret-deterministe. Modelele de sisteme de acest fel pot fi construite pe baza a două scheme de descriere formalizate. În primul rând, acestea sunt ecuații cu diferențe finite, printre variabilele cărora se numără funcții care definesc procese aleatoare. În al doilea rând, folosesc automate probabilistice.

Un exemplu de construire a unui sistem stocastic discret. Să existe un sistem de producție, a cărui structură este prezentată în Fig. 3.8. În cadrul acestui sistem, un flux omogen de materiale se deplasează prin etapele de depozitare și producție.

Să fie, de exemplu, fluxul de materii prime să fie format din lingouri metalice, care sunt depozitate în depozitul de intrare. Apoi aceste discuri trec în producție, unde se produce un fel de produs din ele. Produsele finite sunt depozitate în depozitul de ieșire, de unde sunt preluate pentru acțiuni ulterioare cu acestea (transferate în fazele următoare de producție sau de vânzare). În cazul general, un astfel de sistem de producție transformă fluxurile de materiale de materii prime, materiale și semifabricate într-un flux de produse finite.

Fie pasul de timp din acest sistem de producție să fie egal cu unu (D? = 1). Vom lua schimbarea în funcționarea acestui sistem ca o unitate. Presupunem că procesul de fabricație al produsului durează o singură etapă.

Orez. 3.8, Diagrama sistemului de producție

Procesul de producție este controlat de un organism de reglementare special, căruia îi este dat un plan de eliberare a produselor sub forma unei intensități directive a producției (numărul de produse care trebuie fabricate pe unitatea de timp, în acest caz, pe schimb). ). Notăm această intensitate d t . De fapt, acesta este rata de producție. Lasa d t \u003d a + bt, adică este o funcție liniară. Aceasta înseamnă că, cu fiecare tură ulterioară, planul crește cu bt.

Întrucât avem de-a face cu un flux de materiale omogen, credem că, în medie, volumul de materii prime care intră în sistem pe unitatea de timp, volumul producției pe unitatea de timp, volumul de produse finite care ies din sistem pe unitatea de timp. timpul ar trebui să fie egal cu d t .

Fluxurile de intrare și de ieșire pentru organismul de reglementare sunt necontrolabile, intensitatea lor (sau viteza - numărul de spate sau produse pe unitatea de timp, respectiv, intrarea și ieșirea din sistem) trebuie să fie egală cu d t . Cu toate acestea, discurile se pot pierde în timpul transportului, sau unele dintre ele vor fi de proastă calitate, sau dintr-un motiv oarecare vor ajunge mai mult decât este necesar etc. Prin urmare, presupunem că fluxul de intrare are o intensitate:

x t în \u003d d t +ξ t în,

unde ξ 1 in este o variabilă aleatoare uniform distribuită de la -15 la +15.

Aproximativ aceleași procese pot avea loc cu fluxul de ieșire. Prin urmare, fluxul de ieșire are următoarea intensitate:

x t în s x \u003d d t + sunt afară,

unde ξ t out este o variabilă aleatoare distribuită în mod normal, cu așteptări matematice zero și varianță egală cu 15.

Vom presupune că în procesul de producție apar accidente asociate cu absența lucrătorilor la muncă, defecțiuni ale utilajelor etc. Aceste aleatorii sunt descrise printr-o variabilă aleatoare distribuită normal cu așteptare matematică zero și o varianță egală cu 15. Să o notăm cu ξ t/ Procesul de producție durează o unitate de timp, în care x t materii prime, apoi aceste materii prime sunt procesate și transferate în depozitul de ieșire în aceeași unitate de timp. Organismul de reglementare primește informații despre funcționarea sistemului în trei moduri posibile (sunt marcate cu numerele 1, 2, 3 în Fig. 3.8). Credem că aceste metode de obținere a informațiilor se exclud reciproc în sistem din anumite motive.

Metoda 1. Organismul de reglementare primește doar informații despre starea depozitului de intrări (de exemplu, despre o modificare a stocurilor într-un depozit sau despre o abatere a volumului stocurilor de la nivelul lor standard) și le folosește pentru a aprecia viteza procesului de producție (despre viteza de retragere a materiilor prime din depozit):

1) ( tu in - u t-1 in )- modificarea volumului stocurilor din depozit (u t in - volumul de materii prime din depozitul de intrare la momentul respectiv t);

2) (ù- u t in) - abaterea volumului de materii prime din depozitul de intrare de la rata stocului.

Cale 2. Autoritatea de reglementare primește informații direct de la producție (x t - intensitatea reală a producției) și o compară cu intensitatea directivă (dt-xt).

Metoda 3. Organismul de reglementare primește informații ca în metoda 1, dar de la depozitul de ieșire sub formă ( ieși - u t-1 afară )- sau (u-u t out). De asemenea, el judecă procesul de producție pe baza datelor indirecte - o creștere sau o scădere a stocurilor de produse finite.

Pentru a menține o rată de producție dată d t , organismul de reglementare ia decizii YT ,(sau (y t - y t - 1)), menită să modifice intensitatea reală de ieșire x t . Ca decizie, organul de reglementare informează producerea valorilor de intensitate cu care să lucreze, i.e. x t = y t . A doua versiune a soluției de control - (yt-yt-1), acestea. regulatorul spune producției cât de mult să crească sau să scadă intensitatea producției (x t -x t-1).

In functie de metoda de obtinere a informatiilor si de tipul de variabila care descrie actiunea de control, urmatoarele marimi pot influenta luarea deciziei.

1. Baza de decizie (valoarea care ar trebui să fie egală cu intensitatea reală a producției dacă nu au existat abateri):

intensitatea directivă a ieșirii în acest moment t(dt);

rata de modificare a intensității directive a producției în acest moment t(dt-dt-1).

2. Valoarea abaterii:

abaterea rezultatelor reale de la directivă (dt-xt);

abaterea volumului real de ieșire de la volumul planificat

Σ d τ - Σ x τ

modificarea nivelului stocurilor la intrare ( ( tu in - u t-1 in) sau ieșire

(a ieșit - u t-1 out) depozite;

abaterea nivelului stocului la intrare (ù- u t intrare) sau la ieșire ( u -u t out) depozite de la nivelul standard.

În general, decizia de management luată de organismul de reglementare constă din următoarele componente:

Exemple de soluții:

yt = dt +y(dt-1 -x t-1);

y t = d t -y(ù -u ieșit)

Luând diferite decizii în formă, organismul de reglementare urmărește să atingă obiectivul principal - să apropie intensitatea reală a producției de cea directivă. Cu toate acestea, el nu poate fi întotdeauna ghidat direct în deciziile sale de gradul în care acest obiectiv este atins. (dt - xt). Rezultatele finale pot fi exprimate în atingerea obiectivelor locale - stabilizarea nivelului stocurilor din depozitul de intrare sau de ieșire ( Si tîn afară) - Si t-1 in (out)) sau în aproximarea nivelului stocurilor din depozit la standard (și-șiîn afară)). În funcție de scopul care trebuie atins, în soluția de control se determină tipul de semn (+ sau -) în fața fracției de nepotrivire utilizată pentru reglare.

În cazul nostru, organismul de reglementare primește informații despre starea depozitului de intrare (modificarea nivelului stocurilor). Se știe că în orice sistem de control există întârzieri în dezvoltarea și implementarea unei soluții. În acest exemplu, informațiile despre starea depozitului de intrare intră în organismul de reglementare cu o întârziere de un pas de timp. O astfel de întârziere se numește întârziere de decizie și înseamnă că, în momentul în care informațiile sunt primite de organismul de reglementare, starea reală a nivelului stocului din depozitul de intrare va fi deja diferită. Odată ce autoritatea de reglementare a luat o decizie la or va dura și timp (în exemplul nostru va fi o unitate de timp) pentru a aduce soluția interpretului. Aceasta înseamnă că intensitatea reală a producției nu este YT , ci la decizia pe care corpul de conducere a luat-o cu o unitate de timp în urmă. Aceasta este o întârziere în implementarea soluției.

Pentru a descrie sistemul nostru de producție, avem următoarele ecuații:

x tbx=d t +ξ t in

x t Ieșire =dt +ξ t afară;

y t = dt + y(u -u t-2 in)

x t = y t-1 + ξt

u staniu - u t-1 în = x t in - x t

Acest sistem de ecuații vă permite să construiți un model al sistemului de producție, în care vor fi variabilele de intrare d t ,ξ t in, ξ t out, ξ t ,a

zi libera - x t . Acest lucru este adevărat deoarece un observator extern vede producția noastră ca pe un sistem care primește materii prime într-un ritm dtși producerea de produse cu intensitate x t , supus aleatoriei ξ t in, ξ t out, ξ t . După ce am efectuat toate substituțiile din sistemul de ecuații rezultat, ajungem la o ecuație de dinamică care caracterizează comportamentul x t depinzând de d t ,ξ t în, ξ t afară, ξ t .

Modelul considerat mai sus nu conținea restricții privind volumul depozitelor și capacitățile de producție. Dacă presupunem că capacitatea depozitului de intrare este Vx, capacitatea depozitului de ieșire este V BX, iar capacitatea de producție este M, atunci noul sistem de ecuații pentru un astfel de sistem de producție neliniar va fi după cum urmează:

x tBX=min((d t+ ξ t in), (V in - u t in)) - este imposibil să puneți mai mult în depozitul de intrare decât va permite spațiul;

X Ieșire =min((d t+ ξ t out),(V out - u t out)) - nu poți lua mai multe produse din depozitul de ieșire decât există;

y t =d t + y(u staniu -u t-1 in)

x tBX = min(( u staniu, ( y t-1+ ξ t in), M,(V out - u t out)) - este imposibil să se producă mai multe produse decât cele comandate, factorii limitativi sunt numărul de semifabricate disponibile și disponibilitatea spațiului liber în depozitul de ieșire;

u staniu -u t-1 în = x tBX-x t

Construcția unui model stocastic include dezvoltarea, evaluarea calității și studiul comportamentului sistemului folosind ecuații care descriu procesul studiat.

Pentru a face acest lucru, prin efectuarea unui experiment special cu un sistem real, se obține informațiile inițiale. În acest caz, sunt utilizate metode de planificare a unui experiment, procesare a rezultatelor, precum și criterii de evaluare a modelelor obținute, pe baza unor astfel de secțiuni de statistici matematice precum dispersia, corelația, analiza de regresie etc.

Metodele de construire a unui model statistic care descrie procesul tehnologic (Fig. 6.1) se bazează pe conceptul de „cutie neagră”. Pentru aceasta sunt posibile măsurători multiple ale factorilor de intrare: x 1 ,x 2 ,…,x kși parametrii de ieșire: y 1 ,y 2 ,…,y p, în funcție de rezultatele cărora se stabilesc dependențe:

În modelarea statistică, în urma formulării problemei (1), cei mai puțin importanți factori sunt eliminați dintr-un număr mare de variabile de intrare care afectează cursul procesului (2). Variabilele de intrare selectate pentru cercetări ulterioare alcătuiesc o listă de factori x 1 ,x 2 ,…,x kîn (6.1), prin controlul căruia se poate controla parametrii de ieșire y n. Numărul de rezultate ale modelului ar trebui, de asemenea, redus pe cât posibil pentru a reduce costul experimentării și procesării datelor.

Atunci când se dezvoltă un model statistic, structura acestuia (3) este de obicei stabilită în mod arbitrar, sub forma unor funcții convenabile de utilizat care aproximează datele experimentale, și apoi rafinată pe baza unei evaluări a adecvării modelului.

Forma polinomială a modelului este cea mai frecvent utilizată. Deci, pentru o funcție pătratică:

(6.2)

Unde b 0 , b i , b ij , b ii sunt coeficienții de regresie.

De obicei, ne restrângem mai întâi la cel mai simplu model liniar, pentru care în (6.2) b ii =0, b ij =0. În cazul inadecvării acestuia, modelul se complică prin introducerea unor termeni care țin cont de interacțiunea factorilor. x i ,x jși (sau) termeni pătratici .

Pentru a maximiza extragerea de informații din experimentele în desfășurare și pentru a reduce numărul acestora, sunt planificate experimente (4) adică. selectarea numărului și condițiilor de desfășurare a experimentelor necesare și suficiente pentru a rezolva problema cu o precizie dată.

Pentru a construi modele statistice se folosesc două tipuri de experimente: pasive și active. Experiment pasiv Se realizează sub forma observării pe termen lung a cursului unui proces necontrolat, ceea ce face posibilă colectarea unei game extinse de date pentru analiza statistică. LA experiment activ este posibil să se controleze condiţiile experimentelor. Când se realizează, cea mai eficientă este variația simultană a mărimii tuturor factorilor conform unui anumit plan, ceea ce face posibilă identificarea interacțiunii factorilor și reducerea numărului de experimente.

Pe baza rezultatelor experimentelor (5), se calculează coeficienții de regresie (6.2) și se estimează semnificația lor statistică, ceea ce completează construcția modelului (6). Măsura adecvării modelului (7) este varianța, i.e. abaterea standard a valorilor calculate de la cele experimentale. Varianta obtinuta este comparata cu cea admisibila cu precizia obtinuta a experimentelor.

480 de ruble. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Teză - 480 de ruble, transport 10 minute 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână și de sărbători

Demidova Anastasia Viaceslavovna Metoda de construire a modelelor stocastice ale proceselor într-o etapă: disertație... Candidat la științe fizice și matematice: 13.05.18 / Demidova Anastasia Vyacheslavovna [Locul de apărare: Universitatea Prietenia Popoarelor din Rusia].- Moscova, 2014.- 126 p.

Introducere

Capitolul 1. Recenzia lucrărilor pe tema tezei 14

1.1. Prezentare generală a modelelor de dinamică a populației 14

1.2. Modele stocastice de populație 23

1.3. Ecuații diferențiale stocastice 26

1.4. Informații despre calculul stocastic 32

capitolul 2 Metoda de modelare a procesului într-un singur pas 39

2.1. Procese într-un singur pas. Ecuația Kolmogorov-Chapman. Ecuația cinetică de bază 39

2.2. Metodă de modelare a proceselor multidimensionale într-o singură etapă. 47

2.3. Simulare numerică 56

capitolul 3 Aplicarea metodei de modelare a proceselor într-o etapă 60

3.1. Modele stocastice ale dinamicii populației 60

3.2. Modele stocastice ale sistemelor populației cu diverse interacțiuni inter și intraspecifice 75

3.3. Modelul stocastic al răspândirii viermilor de rețea. 92

3.4. Modele stocastice de protocoale peer-to-peer 97

Concluzia 113

Literatura 116

Ecuații diferențiale stocastice

Unul dintre obiectivele disertației este sarcina de a scrie o ecuație diferențială stocastică pentru un sistem, astfel încât termenul stocastic să fie asociat cu structura sistemului studiat. O posibilă soluție la această problemă este obținerea părților stocastice și deterministe din aceeași ecuație. În aceste scopuri, este convenabil să se utilizeze ecuația cinetică de bază, care poate fi aproximată prin ecuația Fokker-Planck, pentru care, la rândul său, se poate scrie o ecuație diferențială stocastică echivalentă sub forma ecuației Langevin.

Secțiunea 1.4. conține informațiile de bază necesare pentru a indica relația dintre ecuația diferențială stocastică și ecuația Fokker-Planck, precum și conceptele de bază ale calculului stocastic.

Al doilea capitol oferă informații de bază din teoria proceselor aleatoare și, pe baza acestei teorii, se formulează o metodă de modelare a proceselor într-o etapă.

Secțiunea 2.1 oferă informații de bază din teoria proceselor aleatorii într-un singur pas.

Procesele într-o etapă sunt înțelese ca procese Markov cu timp continuu, luând valori în regiunea numerelor întregi, a căror matrice de tranziție permite doar tranziții între secțiuni adiacente.

Considerăm un proces multidimensional într-o etapă Х() = (i(),2(), ...,n()) = ( j(), = 1, ) , (0.1) Є , unde este lungimea intervalului de timp în care este specificat procesul X(). Setul G \u003d (x, \u003d 1, Є NQ x NQ1 este setul de valori discrete pe care le poate lua un proces aleatoriu.

Pentru acest proces într-o etapă, sunt introduse probabilitățile tranzițiilor pe unitatea de timp s+ și s de la starea Xj la starea Xj__i și, respectiv, Xj_i. În acest caz, se consideră că probabilitatea trecerii de la starea x la doi sau mai mulți pași pe unitatea de timp este foarte mică. Prin urmare, putem spune că vectorul de stare Xj al sistemului se modifică în trepte de lungime Г( și apoi în loc de tranziții de la x la Xj+i și Xj_i, putem lua în considerare tranzițiile de la X la X + Гі și, respectiv, X - Гі .

La modelarea sistemelor în care evoluția temporală are loc ca urmare a interacțiunii elementelor sistemului, este convenabil să se descrie folosind ecuația cinetică principală (un alt nume este ecuația principală, iar în literatura engleză este numită ecuația principală).

În continuare, se pune întrebarea cum să se obțină o descriere a sistemului studiat, descrisă prin procese într-o etapă, cu ajutorul unei ecuații diferențiale stocastice sub forma ecuației Langevin din ecuația cinetică de bază. În mod formal, numai ecuațiile care conțin funcții stocastice ar trebui clasificate ca ecuații stocastice. Astfel, numai ecuațiile Langevin satisfac această definiție. Cu toate acestea, ele sunt direct legate de alte ecuații, și anume ecuația Fokker-Planck și ecuația cinetică de bază. Prin urmare, pare logic să luăm în considerare toate aceste ecuații împreună. Prin urmare, pentru a rezolva această problemă, se propune aproximarea ecuației cinetice principale prin ecuația Fokker-Planck, pentru care este posibil să se scrie o ecuație diferențială stocastică echivalentă sub forma ecuației Langevin.

Secțiunea 2.2 formulează o metodă pentru descrierea și modelarea stocastică a sistemelor descrise prin procese multidimensionale într-o singură etapă.

În plus, se arată că coeficienții pentru ecuația Fokker-Planck pot fi obținuți imediat după scrierea pentru sistemul studiat a schemei de interacțiune, a vectorului de schimbare a stării r și a expresiilor pentru probabilitățile de tranziție s+ și s-, i.e. în aplicarea practică a acestei metode, nu este nevoie să scrieți ecuația cinetică principală.

Secțiunea 2.3. se are în vedere metoda Runge-Kutta pentru rezolvarea numerică a ecuaţiilor diferenţiale stocastice, care este utilizată în capitolul al treilea pentru a ilustra rezultatele obţinute.

Al treilea capitol prezintă o ilustrare a aplicării metodei de construire a modelelor stocastice descrisă în al doilea capitol, folosind exemplul sistemelor care descriu dinamica creșterii populațiilor care interacționează, precum „prădător-pradă”, simbioza, competiția și a acestora. modificari. Scopul este de a le scrie ca ecuații diferențiale stocastice și de a investiga efectul introducerii stocasticii asupra comportamentului sistemului.

În secțiunea 3.1. aplicarea metodei descrise în capitolul al doilea este ilustrată pe exemplul modelului „prădător-pradă”. Au fost studiate pe larg sistemele cu interacțiunea a două tipuri de populații de tip „prădător-pradă”, ceea ce face posibilă compararea rezultatelor obținute cu cele deja bine cunoscute.

Analiza ecuațiilor obținute a arătat că pentru studiul comportamentului determinist al sistemului se poate folosi vectorul de derivă A al ecuației diferențiale stocastice obținute, i.e. Metoda dezvoltată poate fi utilizată pentru a analiza atât comportamentul stocastic, cât și cel determinist. În plus, s-a ajuns la concluzia că modelele stocastice oferă o descriere mai realistă a comportamentului sistemului. În special, pentru sistemul „prădător-pradă” în cazul determinist, soluțiile ecuațiilor au o formă periodică și se păstrează volumul de fază, în timp ce introducerea stocasticii în model dă o creștere monotonă a volumului de fază, ceea ce indică moartea inevitabilă a uneia sau ambelor populații. Pentru vizualizarea rezultatelor obţinute s-a efectuat simulare numerică.

Secțiunea 3.2. Metoda dezvoltată este utilizată pentru a obține și analiza diverse modele stocastice de dinamică a populației, precum modelul „prădător-pradă”, luând în considerare competiția interspecifică între pradă, simbioză, competiție și modelul de interacțiune a trei populații.

Informații despre calculul stocastic

Dezvoltarea teoriei proceselor aleatorii a condus la o tranziție în studiul fenomenelor naturale de la reprezentările și modelele deterministe ale dinamicii populației la cele probabiliste și, ca urmare, la apariția unui număr mare de lucrări dedicate modelării stocastice în biologia matematică. , chimie, economie etc.

Atunci când se iau în considerare modele de populație deterministe, puncte atât de importante precum influențele aleatorii ale diferiților factori asupra evoluției sistemului rămân neacoperite. Când se descrie dinamica populației, ar trebui să se țină seama de natura aleatorie a reproducerii și supraviețuirii indivizilor, precum și de fluctuațiile aleatorii care apar în mediu în timp și conduc la fluctuații aleatorii ale parametrilor sistemului. Prin urmare, mecanismele probabilistice care reflectă aceste momente ar trebui introduse în orice model de dinamică a populației.

Modelarea stocastică permite o descriere mai completă a modificărilor caracteristicilor populației, luând în considerare atât toți factorii determiniști, cât și efectele aleatoare care pot modifica semnificativ concluziile din modelele deterministe. Pe de altă parte, ele pot fi utilizate pentru a dezvălui aspecte calitativ noi ale comportamentului populației.

Modelele stocastice ale modificărilor stărilor populației pot fi descrise folosind procese aleatorii. În anumite ipoteze, putem presupune că comportamentul populației, având în vedere starea ei prezentă, nu depinde de modul în care a fost atinsă această stare (adică, cu un prezent fix, viitorul nu depinde de trecut). Acea. Pentru a modela procesele dinamicii populației, este convenabil să folosiți procesele Markov naștere-moarte și ecuațiile de control corespunzătoare, care sunt descrise în detaliu în a doua parte a lucrării.

N. N. Kalinkin în lucrările sale pentru a ilustra procesele care au loc în sistemele cu elemente care interacționează folosește scheme de interacțiune și, pe baza acestor scheme, construiește modele ale acestor sisteme folosind aparatul de ramificare a proceselor Markov. Aplicarea acestei abordări este ilustrată prin exemplul proceselor de modelare în sisteme chimice, populaționale, de telecomunicații și alte sisteme.

Lucrarea are în vedere modele de populație probabilistică, pentru construcția cărora se folosește aparatul proceselor naștere-moarte, iar sistemele de ecuații diferențiale cu diferență rezultate sunt ecuații dinamice pentru procese aleatorii. Lucrarea are în vedere și metode de găsire a soluțiilor acestor ecuații.

Puteți găsi multe articole dedicate construcției de modele stocastice care iau în considerare diverși factori care afectează dinamica schimbărilor în dimensiunea populației. Deci, de exemplu, în articole este construit și analizat un model al dinamicii dimensiunii unei comunități biologice, în care indivizii consumă resurse alimentare care conțin substanțe nocive. Iar în modelul de evoluție a populației, articolul ține cont de factorul de stabilire a reprezentanților populațiilor în habitatele acestora. Modelul este un sistem de ecuații Vlasov auto-consistente.

Este de remarcat lucrările care sunt consacrate teoriei fluctuațiilor și aplicării metodelor stocastice în științele naturii, precum fizica, chimia, biologia etc. procesele naștere-moarte.

Se poate considera modelul „prădător-pradă” ca o realizare a proceselor naștere-moarte. În această interpretare, ele pot fi folosite pentru modele în multe domenii ale științei. În anii 1970, M. Doi a propus o metodă de studiu a unor astfel de modele bazată pe operatori de creație-anihilare (prin analogie cu a doua cuantizare). Aici puteți marca lucrarea. În plus, această metodă este acum dezvoltată activ în grupul lui M. M. Gnatich.

O altă abordare a modelării și studierii modelelor de dinamică a populației este asociată cu teoria controlului optim. Aici puteți marca lucrarea.

Se poate observa că majoritatea lucrărilor consacrate construcției de modele stocastice ale proceselor populației folosesc aparatul proceselor aleatorii pentru a obține ecuații cu diferență diferențială și implementarea numerică ulterioară. În plus, sunt utilizate pe scară largă ecuațiile diferențiale stocastice în forma Langevin, în care termenul stocastic este adăugat din considerații generale despre comportamentul sistemului și este destinat să descrie efecte aleatorii asupra mediului. Studiul suplimentar al modelului este analiza lor calitativă sau găsirea de soluții folosind metode numerice.

Ecuații diferențiale stocastice Definiție 1. O ecuație diferențială stocastică este o ecuație diferențială în care unul sau mai mulți termeni reprezintă un proces stocastic. Cel mai folosit și binecunoscut exemplu de ecuație diferențială stocastică (SDE) este o ecuație cu un termen care descrie zgomotul alb și poate fi privit ca un proces Wiener Wt, t 0.

Ecuațiile diferențiale stocastice sunt un instrument matematic important și utilizat pe scară largă în studiul și modelarea sistemelor dinamice care sunt supuse diverselor perturbații aleatorii.

Începutul modelării stocastice a fenomenelor naturale este considerat a fi descrierea fenomenului mișcării browniene, care a fost descoperit de R. Brown în 1827, când a studiat mișcarea polenului vegetal într-un lichid. Prima explicație riguroasă a acestui fenomen a fost dată în mod independent de A. Einstein și M. Smoluchowski. Este de remarcat colecția de articole în care sunt adunate lucrările lui A. Einstein și M. Smoluchowski despre mișcarea browniană. Aceste studii au adus o contribuție semnificativă la dezvoltarea teoriei mișcării browniene și la verificarea experimentală a acesteia. A. Einstein a creat o teorie cinetică moleculară pentru descrierea cantitativă a mișcării browniene. Formulele obţinute au fost confirmate de experimentele lui J. Perrin din 1908-1909.

Metodă de modelare a proceselor multidimensionale într-o singură etapă.

Pentru a descrie evoluția sistemelor cu elemente care interacționează, există două abordări - aceasta este construcția de modele deterministe sau stocastice. Spre deosebire de modelele deterministe, stocastice permit luarea în considerare a naturii probabilistice a proceselor care au loc în sistemele studiate, precum și a efectelor mediului extern care provoacă fluctuații aleatorii ale parametrilor modelului.

Subiectul de studiu sunt sistemele, procesele care au loc în care pot fi descrise folosind procese într-un singur pas și acelea în care trecerea unei stări la alta este asociată cu interacțiunea elementelor sistemului. Un exemplu sunt modelele care descriu dinamica de creștere a populațiilor care interacționează, cum ar fi „prădător-pradă”, simbioza, competiția și modificările acestora. Scopul este de a scrie pentru astfel de sisteme SDE și de a investiga influența introducerii părții stocastice asupra comportamentului soluției ecuației care descrie comportamentul determinist.

Cinetica chimică

Sistemele de ecuații care apar atunci când descriu sisteme cu elemente care interacționează sunt în multe privințe similare cu sistemele de ecuații diferențiale care descriu cinetica reacțiilor chimice. Astfel, de exemplu, sistemul Lotka-Volterra a fost inițial dedus de Lotka ca un sistem care descrie o reacție chimică ipotetică, iar abia mai târziu Volterra l-a dedus ca un sistem care descrie modelul „prădător-pradă”.

Cinetica chimică descrie reacții chimice cu ajutorul așa-numitelor ecuații stoichiometrice - ecuații care reflectă rapoartele cantitative ale reactanților și produșilor unei reacții chimice și având următoarea formă generală: unde numerele naturale mі și U se numesc coeficienți stoichiometrici. Aceasta este o înregistrare simbolică a unei reacții chimice în care moleculele ti ale reactivului Xi, moleculele ni2 ale reactivului Xp, ..., tr molecule ale reactivului Xp, care au intrat în reacție, formează u molecule ale substanței Yї, u molecule ale substanței I2, ..., nq molecule ale substanței Yq, respectiv .

În cinetica chimică, se crede că o reacție chimică poate avea loc numai cu interacțiunea directă a reactivilor, iar viteza unei reacții chimice este definită ca numărul de particule formate pe unitate de timp pe unitate de volum.

Postulatul de bază al cineticii chimice este legea acțiunii masei, care spune că viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrațiilor reactanților în puteri ale coeficienților lor stoichiometrici. Prin urmare, dacă notăm cu XI și y I concentrațiile substanțelor corespunzătoare, atunci avem o ecuație pentru viteza de modificare a concentrației unei substanțe în timp, ca urmare a unei reacții chimice:

În continuare, se propune utilizarea ideilor de bază ale cineticii chimice pentru a descrie sisteme a căror evoluție în timp are loc ca urmare a interacțiunii elementelor acestui sistem între ele, realizând următoarele modificări principale: 1. nu vitezele de reacție sunt considerate, dar probabilitățile de tranziție; 2. se propune ca probabilitatea trecerii de la o stare la alta, care este rezultatul unei interactiuni, sa fie proportionala cu numarul de interactiuni posibile de acest tip; 3. Pentru a descrie sistemul din această metodă, se utilizează ecuația cinetică principală; 4. ecuaţiile deterministe se înlocuiesc cu cele stocastice. O abordare similară a descrierii unor astfel de sisteme poate fi găsită în lucrări. Pentru a descrie procesele care au loc în sistemul simulat, se presupune că se utilizează, după cum sa menționat mai sus, procesele Markov într-un singur pas.

Luați în considerare un sistem format din tipuri de elemente diferite care pot interacționa între ele în diferite moduri. Se notează printr-un element de tip --lea, unde = 1, și prin - numărul de elemente de-al-lea tip.

Lasa (), .

Să presupunem că fișierul constă dintr-o singură parte. Astfel, într-un singur pas de interacțiune între noul nod care dorește să descarce fișierul și nodul care distribuie fișierul, noul nod descarcă întregul fișier și devine nodul distribuitor.

Fie este desemnarea noului nod, este nodul distribuitor și este coeficientul de interacțiune. Nodurile noi pot intra în sistem cu intensitate, iar nodurile de distribuție îl pot părăsi cu intensitate. Atunci schema de interacțiune și vectorul r vor arăta astfel:

O ecuație diferențială stocastică în forma Langevin poate fi obținută 100 folosind formula corespunzătoare (1.15). pentru că vectorul de derivă A descrie pe deplin comportamentul determinist al sistemului, puteți obține un sistem de ecuații diferențiale obișnuite care descriu dinamica numărului de noi clienți și semințe:

Astfel, în funcție de alegerea parametrilor, punctul singular poate avea un caracter diferit. Astfel, pentru /3A 4/I2, punctul singular este un focar stabil, iar pentru relația inversă, este un nod stabil. În ambele cazuri, punctul singular este stabil, deoarece la alegerea valorilor coeficientului, modificările variabilelor de sistem pot apărea de-a lungul uneia dintre cele două traiectorii. Dacă punctul singular este un focar, atunci în sistem apar oscilații amortizate în numărul de noduri noi și distribuitoare (vezi Fig. 3.12). Și în cazul nodal, aproximarea numerelor la valori staționare are loc într-un mod fără vibrații (vezi Fig. 3.13). Portretele de fază ale sistemului pentru fiecare dintre cele două cazuri sunt prezentate, respectiv, în graficele (3.14) și (3.15).