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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 ■— 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.