Файл: Голенко Д.И. Статистические модели в управлении производством.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 176

Скачиваний: 0

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

Из полученного результата следует, что вероятность вырождения процесса 1—P{zn>0} =q слабо зависит от/

и с возрастанием числа поколений вероятность его окон­ чания обратно пропорциональна п. Распределение веро­ ятностей {zn} для любого значения п, вообще говоря,

однозначно определяется по распределениям вероятно­ стей возможных исходов для каждой а-вершины, если таковые имеются (ниже мы рассмотрим метод получе­ ния таких распределений вероятностей). Однако полу­ чение указанного распределения для {zn} приводит к

очень громоздким результатам, трудно поддающимся обработке, поэтому в теории ветвящихся процессов чаще пользуюся предельными асимптотическими формулами, имея в виду, что основные выводы могут быть сделаны на основании этих формул, минуя распределение веро­ ятностей {zn}. Определение предельных асимптотиче­

ских распределений (5.3.11) и (5.3.13) для случая m z = l дает возможность надеяться на получение стационарно­ го распределения вероятностей в общем случае, т. е. ког­

да тхф\,

в частности для представляющего

большой

практический интерес случая тг~>\.

Это именно тот слу­

чай, когда

речь идет о выполнении

«задельных»

научно-

исследовательских работ.

Будем искать распределение

в виде:

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

щ=

2 щ рц І

 

(5.3.14)

г = 1

где pij определено согласно (5.3.4). В соответствии с (5.3.4) распределение {щ} есть любое неотрицательное решение уравнения (5.3.14); более того, существует про­ изводящая функция

n(s)= І щ&* >

(5.3.15)

j=i

 

аналогичная введенной вначале производящей функции (5.3.5.) При некоторых условиях щ удовлетворяет функ­

циональному уравнению Абеля

[5.17] вида

 

 

jt[f(s)]=n(s) + l ,

(5.3.16)

Известно, что если решение я ( 5 ) из (5.3.16)

допуска­

ет разложение

в степенной ряд с неотрицательными ко­

эффициентами,

то зі] образуют

стационарное

распреде­

ление. Существование такого

распределения

вероятно­

стей для любого поколения, описываемого с

помощью


ветвящейся структуры D(A,V) процесса, означает нали­ чие в нем устойчивых состояний, практически не завися­ щих от начальных условий. К этим устойчивым состоя­ ниям и стремится исследуемый процесс. Очевидно, наи­ больший практический интерес представляет случай па­ раллельного развития нескольких направлений процесса

создания сложного комплекса, т. е. случай, когда m z > l

(соотношение 5.3.1).

 

 

Можно показать, что существует множество стацио­

нарных распределений

вероятностей,

удовлетворяющих

исходной производящей

функции (5.3.5). Покажем это

на примере, дав в конце настоящего

раздела соответст­

вующую интерпретацию полученному результату. Пусть

оо — целая функция, имеющая

период, равный 1, и удов­

летворяющая условию

(о(0)=0. Для любого действи­

тельного и положительного числа а функция na{s)

мо­

жет

быть выражена как na(s)

=jt(s) +aco(rc(s)).

При

этом она удовлетворяет

(5.3.16) и допускает разложение

в степенной ряд

оо

когда \s\<q=lP(zn>0).

Оче-

2,XjSi,

 

 

У=і

 

а коэффициенты щ + аХ}

видно, при достаточно

малых

в

разложении

na(s)

неотрицательны, но отличаются

от первоначально введенных itj. Следовательно, сущест­ вует не одно стационарное распределение {я^}, а целое множество, и вопрос о неоднозначности решается в дан­

ном случае

положительно.

 

 

Приведем конкретный пример. Пусть f(s)

— —~rs <7<1,

т=

— > 1 . Нетрудно видеть, что при этом ^Яі^= .'о т J

~*,

 

q

 

/log

т

я ( 5 )

= 1ое

/logm. Воспользовавшись

свойством

це-

 

 

1ms

 

 

лых функций, в разложении которых коэффициенты сте­ пенного ряда выражаются в виде интегралов, получаем

Xj = М

со{С log f — ? 4 г г '

г Д е

С=

1

к подынтег-

J

\1—ms})

sJ +

 

 

l o g m

 

ральная

функция ограничена. Причем, если М(г) — мак ­

симум

модуля целой

функции

— радиус

интегрирова­

ния),

то

согласно неравенству

Коши

первоначальное

выражение Xj можно

записать

в виде [5.20]:

 

 

 

1

. г

dx

 

Щг)

 

 

15. Д . И . Голенко

225


Таким образом, когда f(s) выражается, как это было дано выше, неоднозначность очевидна, ибо для f(s) су­ ществует выражение, определяемое через sin(2n£s), откуда непосредственно следует факт существования не­ однозначности. Интерпретация этого результата может быть следующей.

Устойчивость

процесса

становится проблематичной,

если нарушается

условие

m z = l , постулированное при

формулировке стохастической сетевой модели. Разуме­ ется, реальное существование неустойчивых процессов, когда т 2 > 1,2„->-оо, в данном случае трудно проверить на практике. Однако можно себе представить ситуацию, когда в ущерб основному направлению разработки не­ оправданно развиваются побочные направления. Это со­ ответствует рассмотренному случаю m z > l . В реальных условиях ограниченных ресурсов указанное обстоятель­ ство может привести к невыполнению поставленных це­ лей. Сведения относительно таких процессов могут быть получены при более глубоком исследовании последова­ тельности {zn} при других предпосылках, в частности учитывающих ограниченность ресурсов.

Исследование стохастических сетей с контурами. Рас­ смотрим возможность распространения приведенных ма­ тематических схем на более широкий класс отображае­ мых процессов проектирования и создания сложных комплексов, моделируемых альтернативными сетями ти­ пов I I и IV (§ 5.2). В процессе создания сложных си­ стем большое место занимают операции, приводящие в случае их отрицательного исхода к повторным циклам. Подобного рода ситуации возникают при сборке и испы­ тании отдельных блоков и узлов, проведении функцио­ нального контроля системы, профилактических работ, функциональной стыковке подсистем и т. п. По своей вероятностной природе эти операции имеют большое сходство с испытаниями по схеме Бернулли, которая с помощью стохастической сети изображена на рис. 5.3.1,а. Как следует из рис. 5.3.1, введение в сетевую стохасти­ ческую модель подобных элементов, наглядно отобра­ жающих существо повторяющихся операций, приводит

кобразованию контуров и петель, затрудняющих анализ

ирасчет такой модели. Для определения вероятностей возможных исходов в этом случае может быть использо­ ван подход, изложенный в работе [5.24] и основанный на


методах теории цепей Маркова [5.18]. Рассмотрим при­ меры стохастических сетевых фрагментов, изображенных на рис. 5.3.1,6 и в. Применяя ^-преобразование к стоха­ стической матрице переходных вероятностей, соответст-

б

Рис. 5. 3. 1. Фрагменты стохастических сетей.

вующей цепи Маркова для альтернативной сети в слу­

чае б, получаем:

 

0

0

0,6

0,4

0

0

0,98

0,02

0

0

0

1

0

0

1

0

15*

227

 

 

1-0,62

1-0,62

(1-2) (1-0,62)

(1-2) (1-0,62)

 

 

 

 

0

 

 

1

 

 

0,98

 

 

0,02г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2

 

(І-гР)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0

 

 

о

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1^г~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

147

1

 

 

 

1

2

49

 

1

 

 

 

 

150

50

 

 

3 ~

30

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я [ и ] = 1 -

0

 

0

40

 

1

 

+(0,6)"-

0

0

0

 

0

+

 

50

 

50

 

 

 

0

 

0

1

 

0

 

 

 

0

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

0

 

1

 

 

 

0

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

-

2

49

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

75

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

Д1[и]

 

0

 

1 ~

49

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

"

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

Я [л] =

1 .р+

(0,6)»- Яо+ДІ [п] і ;

 

 

 

 

 

 

 

 

= я 4 [0]

{Pi•+(0,6)"

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

случая

в

имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

0

 

0

 

 

 

0

0

3

1

 

1

 

2

2

 

 

 

 

 

5

5

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

1

 

1.

 

 

 

0

0

1

2

 

2

 

3

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

5

 

5

Р=

 

 

 

 

 

 

 

;

Щп]

 

 

 

 

0

0

1

 

0

 

0

 

0

0

1

0

 

0 +

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

1

 

0

 

 

 

0

0

0

1

 

0

 

0

0

0

 

0

 

1

 

 

 

0

0

Q

0

 

1


 

1

 

_

/ 6 + 6 _

/ 6 + 1

/ 6 +1

 

2

4

 

20

10

10

 

 

1

 

/ 6 + 1

/ 6 + 6

/ 6 + 6

V6

6

2

 

10

10

10

0

0

 

0

0

0

 

 

 

0

0

 

0

0

0

 

0

0

 

0

0

0

 

1

/ 6 "

/ Г --6

/ 6 ~ - l

/ Г — і

 

2

4

20

 

10

10

 

/ 6 "

 

/ 6 — 1 / 6 — 6

/ 6 - 6

+

6

 

10

 

30

30

 

 

 

 

 

 

 

о

 

0

 

 

0

0

 

о

 

0

 

 

0

0

 

о

 

0

 

0

0

Н[п]

= \-Р+

Яо +

1

\

"

Ни

 

У6~ 1

 

 

 

У6

 

 

пц[п]

=jti[0] {рц+

1

%+ (-

 

 

 

}

 

 

 

 

 

\

У6

 

У6 /

 

 

 

Рассмотренный пример показывает, что несмотря на кажущуюся громоздкость получаемых матриц, преобра­ зование последних на ЭВМ не представляет трудностей ввиду большого количества в них нулевых элементов. Однако при исследовании стохастической сетевой моде­ ли необходимо кроме вероятностей исходов определить среднее время выполнения повторяющихся операций, а также стоимостные и другие ресурсные параметры. Воз­ никает задача замены этих операций некоторыми экви­ валентными в смысле времени выполнения, стоимости и других параметров.

Рассмотрим вариант задачи с использованием вре­ менного эквивалента. Пусть каждый повторный цикл испытаний характеризуется временем t2 или функцией распределения вероятностей f{U), а продолжительность операций, непосредственно следующих за альтернатив-