Файл: Матлин Г.М. Проектирование оптимальных систем производственной связи.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 206
Скачиваний: 0
то имеет место степенная функция вида |
y — atb. Кривые к заданно |
му типу функции находятся подбором |
параметров таким обра |
зом, чтобы конкретная реализация данной функции как можно точ нее совпала іс эмпирическим полем рассеивания. Параметры могут подбираться [170] по двум или нескольким точкам (например, по уравнению прямой, проведанной через две крайние точки стати стического ряда), а также по всем точкам с использованием ме тодов: возрастающей суммы, трех точек, наименьших квадратов, экспоненциального филіи какого-либо другого), выравнивания. (По следний метод применяется при неравнозначности исходных дан ных. Ниже параметры в основном определяются методом наимень ших квадратов, описанным в предыдущем разделе.
Критериями приведения прогностической функции в соответ ствии с данными статистического ряда могут быть различные ме ры расхождения статистических іи теоретических функций, исполь зуемые в математической статистике.
При использовании любых критериев подбора (функций следует учитывать, что не всегда (формальная статистическая логика совпа дает с логикой вещей и не всегда, следовательно, возможно при менение критериев подбора для наилучшей увязни функции с тен денциями фактического развития. Иногда использование приемле мой функции увеличивает расхождение между теоретической функ цией іи фактическими данными. В этих случаях правильность под бора функции не может служить критерием достоверности прог ноза. И, наконец, (Встречаются ситуации, когда близость теорети ческой функции к исходным данным .является приблизительно (оди наковой для нескольких (функций, а конечные результаты расчетов существенно отличаются друг от друга. Здесь также (критерии под бора функций не являются действенными.
М е т о л и к а о б р а т ін о го р а с ч е т а в основном б аадруется на эвристических методах. Допустим, что известны цель рассмат риваемого процесса, задаваемая как величина, неизменная но времени (например, уровень насыщения — требуемое количество телефонных аппаратов диспетчерской сівязи на 1000 (работающих в отрасли), и существующий уровень развития, характеризуемый ка кой-либо величиной данного показателя. Разницу между этими дву мя .величинами обозначим через и, а показатель темпа развития, необходимого для достижения целевого уровня, через то. Геомет рически то представляет собой угол наклона прямой, соединяю
щей требуемый уровень насыщения и достигнутый |
уровень, к іоси |
|
абсцисс. |
|
|
(Возможны две постановки (Задачи. |
|
|
1. Определить 'период (времени At, в течение |
которого |
будет |
достигнут заданный (уровень, если темп роста то и величина |
и из |
|
вестны. Искомый период находится :по формуле |
|
|
At = — . |
|
(2.48) |
tg СО |
|
|
— 80 —
2. Определить собственный теми развития, если период време ни, .в течение которого (будет достигнут заданный уровень, уста новлен извне:
tg(o = 7 7 . |
(2.49) |
д t |
|
Реализация, методов прогнозирования. Наиболее часто для про гнозирования используется простая прогностическая экстраполя ция. Если имеется последовательность чисел, характеризующих развитие процесса ів 'прошлом, то формула, используемая для при ведения этой последовательности в соответствие с выбранной кри вой, применяется іи для оценки развития данного процесса в бу дущем. Исходную последовательность чисел называют в р е м е н ным р я д о м , поскольку наиболее часто прогнозируется поведе ние тех пли иных процессов во времени. Однако, как уже (отмеча лось выше, можно рассматривать и последовательности чисел, прямо не 'зависящие от времени, а определяемые мощностями про мышленных предприятий, объемом строительно-монтажных работ, численностью трудящихся и т. д. Уязвимость такого метода прог нозирования заключается ів том, что он базируется, как правило, на не подтверждаемом практикой предположении: будущее це ликом определяется прошедшим — и не позволяет установить причинных связей, обусловивших ход процесса. Полученная кри вая дает внешнее, формализованное (Отображение совокупного воз действия всех факторов на зависимую переменную. -Она не дает возможности судить о структуре факторов воздействия и удель ном весе каждого из них, вследствие чело механизм взаимодейст вия остается нераскрытым. Привлекая к расчетам несколько ре ально взаимосвязанных числовых последовательностей, можно час тично устранить последний недостаток, но, тем не менее, целе сообразность применения простой прогностической экстраполяции, как правило, находится под сомнением.
На практике вместо простой 'экстраполяции применяются ре грессионный и корреляционный анализы. В этих случаях перемен ными, характеризующими процесс, являются показатели, в опре деленной мере 'описывающие причинные взаимосвязи прогнозируе мых явлений. Примерами смогут (Служить зависимость стоимости автоматической телефонной станции координатной системы от ее емкости; диаметра кабельного (сердечника ют числа пар и диа метра жил и т. п. 'Здесь (учитывается вероятностный характер рас сматриваемого процесса. Регрессионный анализ (см. разд. 2.3) по зволяет количественно определить систематическую (не случай ную) .составляющую процесса с помощью выбора математической функции аналогично тому, как это делалось при простой прогно стической экстраполяции, (которая может рассматриваться как ча стный .случай регрессионного анализа (простая регрессия). Зада ча морреляционного анализа (см. разд. 2.3) заключается в количе ственном определении случайной составляющей,-
— 81 —
Бели -построить ©ременной (или какой-либо аналогичный) ряд невозможно, но известны сложившиеся пропорции и особенности элементов, составляющих рассматриваемый процесс, прибегают к та« (называемому с т р у к т у р н о м у а н а л и з у . Исходные дан ные для этого анализа получить, как правило, значительно легче, чем для регрессионного анализа. Иглформаціия о структуре может сохранять свою ценность ів течение длительного времени. Успех применении структурного анализа зависит от правильного выбора структуроопределяющих позиций, особенно тех, которые еще не играют значительной роли в настоящее время, но будут иметь большое значение в будущем. При структурном анализе экстра полируются не 'показатели, характеризующие развитие процесса, а показатели, отражающие структурные взаимосвязи внутри данного процесса. Если эти связи неизменны во времени фили по шкале мощностей промышленных предприятий, численности трудящихся и т. п.), то используется и н в а р и а н т н ы й а н а л и з — частный случай структурного анализа. Напомним, что в математике под инвариантностью понимается любая функция, число или свойства, не изменяющиеся при определенных преобразованиях (148].
Для автономной разработки оценок исследуемых процессов на перспективу, которые позволили бы осуществить обратные расче ты и интерполяцию, как указывалось выше, могут использоваться анализы предельных -(процессы насыщения) и пороговых (процес сы замещения) .значений.
Для анализа процессов насыщения часто -используется -семей
ство логистических кривых '(рис. -2.1). |
Уравнение логистических |
|||
кривых имеет вид |
|
а |
|
|
У ~ |
|
(2.50) |
||
1 |
+Ье~сх |
|||
|
|
где а — предельное значение — величина -насыщения; Ь, с — постоянные коэффициенты; х —• аргумент. Т-очки перегиба этой функции х = \пЬ/с; у — а/2. Функция абсолютного роста, как ука зывалось выше, '-представляет собой первую производную. Следова тельно, для логистической функции
у ' = * - е Г еху*. |
(2.51) |
Функция относительного роста не зависит от предельной вели чины насыщения
Уі |
Ьс |
е |
—сх |
|
(2.52) |
У |
а |
У |
|
||
|
|
|
|
||
Функци я эластичности |
|
|
|
|
|
|
X£. |
|
|
СХ |
(2.53) |
|
|
|
|
||
|
У |
|
|
есх |
— 82
Логистическая кривая обладает замечательным -свойством до статочно точно описывать целый ряд сложных экономических, де мографических и технологических процессов. Например, в [43] при водятся логистические кривые, показывающие рост населения зем ного шара за период с 4650 г. по I960 г., увеличение скорости пе-
Рис. 2.1. Логистическая функция:
а) функция; б) абсолютный рост; в) относительный рост; г) эластичность
редвижения транспортных средств, используемых человечеством (1810—1950 иг.), рост числа телефонных аппаратов (1880—1955гг.) и т. д. Результаты определения требуемого уровня и периода на сыщения по логистической кривой тем грубее, чем меньше отрезок кривой, выбранный дли анализа. Они весьма чувствительны даже к самым незначительным изменениям исходных данных. Качест во расчетов повысится, если задана величина насыщения а, а фак тическое развитие позволяет определить с высокой степенью досто верности период, в течение -которого достигается величина насы щения а/2.
'Процессы насыщения, которые представляют -собой -ряд после довательных превращений, направленных на постепенную -замену существующих методов решения различных проблем, математиче ски -отображаются в виде определенной последовательности -ряда так называемых -экологических функций. Название -этой функции связано іс тем, что -она поразительно точно описывает процессы био логического развитии.
83 —
Экологическая функция, выражающая продолжительность «жиз ни» технических средств, технологических процессов, различных ме тодов и т. д., имеет следующий вид:
У = а е (х - Ь У |
(2.54) |
где а — 'наибольшее значение функции; b — значение аргумента, соответствующее наибольшему значению функции; с — постоянная, характеризующая среднее квадратическое отклонение.
Функция абсолютного роста — первая производная экологиче ской функции — может быть .представлена 'Следующиім образам:
у' = 2с4 (х ■— Ь)3 у, |
(2.55) |
|
функция относительного роста: |
|
|
^ |
= 2сҢх — Ь)3 |
(2.56) |
ч |
|
|
и. наконец, функция эластичности: |
|
|
у’ — |
= 2 с 4(х — b fx . |
(2.57) |
у |
|
|
Графики экологической функции, а также функций абсолют |
||
ного, относительного роста |
.и эластичности приведены на |
рис. 2.2. |