Имитационное моделирование. Создание вычислительных машин обусловило развитие нового подкласса математических моделей - имитационных.

Имитационное моделирование предполагает представление модели в виде некоторого алгоритма - компьютерной программы, - выполнение которого имитирует последовательность смены состояний в системе и таким образом представляет собой поведение моделируемой системы.

Процесс создания и испытания таких моделей называется имитационным моделированием, а сам алгоритм - имитационной моделью.

В чем заключается отличие имитационных и аналитических моделей?

В случае аналитического моделирования ЭВМ является мощным калькулятором, арифмометром. Аналитическая модель решается на ЭВМ.

В случае же имитационного моделирования имитационная модель - программа - реализуется на ЭВМ.

Имитационные модели достаточно просто учитывают влияние случайных факторов. Для аналитических моделей это серьезная проблема. При наличии случайных факторов необходимые характеристики моделируемых процессов получаются многократными прогонами (реализациями) имитационной модели и дальнейшей статистической обработкой накопленной информации. Поэтому часто имитационное моделирование процессов со случайными факторами называют статистическим моделированием.

Если исследование объекта затруднено использованием только аналитического или имитационного моделирования, то применяют смешанное (комбинированное), аналитико-имитационное моделирование. При построении таких моделей процессы функционирования объекта декомпозируются на составляющие подпроцессы, и для которых, возможно, используют аналитические модели, а для остальных подпроцессов строят имитационные модели.

Задание для выполнения практической работы: Составить классификацию современных компьютерных методов, применяемых при проведении научных исследований. Выбрать компьютерный метод для проведения научного исследования по теме магистерской диссертации, обосновать выбор.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5 Объективные причины и развития техники и техносферы. Законы строения и эволюции технических систем (ТС) Изобретательство. Существо и роль системного подхода в научной и инженерной деятельности. Основы системного анализа и синтеза при решении инженерных задач. Эволюция методов решения нестандартных инженерных задач. Основные положения Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Уровни сложности инженерных задач. Стратегия и тактика решения задач. Информационное обеспечение решения творческих инженерных задач. Алгоритмы "Предварительный анализ" (ПА) и "Углубленный анализ" (УА). Защита интеллектуальной собственности.

Закономерности развития технической системы представляют собой проявления действия всеобщих законов диалектики: единства и борьбы противоположностей, перехода количественных изменений в качественные, отрицания отрицания. Практические приложения этих законов к технике могут называться и законами, и закономерностями.

В науке выделяют три группы законов.

1. Те из них, которые характеризуют объект в неподвижном состоянии, называют законами статики; к ним относятся и законы строения объекта.

2. Законы, характеризующие его движение, названы законами динамики.

3. В случаях, когда фиксируются изменения во времени, их описывают законы кинетики.

В работах, посвященных теории решения изобретательских задач, выделена группа следующих законов статики, определяющих условия возникновения и жизнеспособности технически систем:

· закон полноты частей системы, означающий обязательное наличие и хотя бы минимальную работоспособность основных ее компонентов — двигателя, трансмиссии, рабочих органов и средств управления;

· закон энергетической проводимости системы, требующий соблюдения принципа сквозного прохода энергии через систему;

· закон согласования ритмики частей системы, предусматривающий согласование частот колебаний, периодичности действия и других параметров.

Вторая выделенная в ТРИЗ группа законов динамики определяет характер развития технических систем:

· закон увеличения степени идеальности системы, который отражает понятие об идеальной машине, широко используемое в ТРИЗ.

Теоретический идеал – цель, к которой следует стремиться. Поскольку на практике достижение идеала невозможно, к нему следует максимально приблизиться при решении задачи;

· закон неравномерности развития частей системы, проявляющийся в том, что развитие происходит неравномерно, через возникновение и разрешение технических противоречий; чем сложнее система, тем больше возможностей неравномерного развития ее частей;

· закон перехода в надсистему, означающий, что развитие системы возможно до определенного предела, после чего она включается в надсистему в качестве одной из ее частей, и дальнейшее развитие идет на уровне надсистемы;

· закон динамизации, указывающий на необходимый переход любой развивающейся системы от жесткой, неменяющейся структуры к структуре гибкой, поддающейся управляемому изменению; руководствуясь хотя бы только законом динамизации, в определенной мере можно прогнозировать развитие ряда действующих систем;

· закон перехода рабочих органов системы с макроуровня на микроуровень, отражающий одну из главных тенденций развития технических систем в настоящее время.

Задание для выполнения практической работы: классификацию  методов решения нестандартных инженерных задач. Дать понятие Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Сформулировать изобретательскую задачу по теме магистерского исследования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шкляр М. Ф. Основы научных исследований: учебное пособие Москва: Дашков и К, 2013                                                                 

2. Смольянинов А. В., Сирина Н. Ф., Бушуев С. В. Основы научных исследований: рекомендовано учебно-методическим объединением в качестве учебного пособия для студентов вузов ж.-д. транспорта    Екатеринбург: УрГУПС, 2014

3. Антропов В. А. Основы научных исследований: в 2-х ч. : учебное пособие для студентов всех экономических специальностей и направлений обученияЕкатеринбург: УрГУПС, 2013                                          

4. Лапшин В. Ф., Смольянинов А. В. Подготовка магистерской диссертации и ее защита: методические рекомендации        Екатеринбург: УрГУПС, 2010

5. Рачек С. В., Смольянинов А. В., Лапшин В. Ф., Качалов Д. В., Пикалин Ю. А., Конышева Е. В. Магистерская диссертация: методические указания для магистрантов по направлению подготовки 080100 - "Экономика" Екатеринбург: УрГУПС, 2014

6. Основы научных исследований / Под ред. И.Н. Кравченко: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2015. – 304 с. [http://e.lanbook.com/view/ book/56165/]

7. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года (Проект, 2013 год) [http://www.mintrans.ru/documents/detail.php? ELEMENT_ID= 19188].

8. Стратегия развития железнодорожного транспорта (Утв. Распоряжением Правительства РФ от 17 июня 2008 года № 877-р) [http://www.mintrans.ru/ documents/detail.php?ELEMENT_ID=13009].

9. Целевая программа "Развитие транспортного комплекса Свердловской области на 2011 - 2016 годы» (Постановление правительства Свердловской области от 11 октября 2010 г. № 1479-пп) [http://gubernator96.ru/uploads/].

10. Транспорт Урала (Научно-технический журнал) [http://www.usurt.ru/ transporturala/]