1. Три подхода к постановке задачи имитационного моделирования

В инженерно-психологических исследованиях надежности и эффективности систем "человек - машина" использование имитационных моделей вызвано тремя практическими потребностями! 1) стремлением охватить единым описанием как человеческие, так и технические компоненты системы: 2) необходимостью представить процессы фуункционирования системы человек - машина" в обобщенной форме, позволяющей выделить и изучить подсистемы и связи между ними; 3) желанием освободиться от подробностей описания внутрисистемных процессов.

Рассмотрим эти три исходные предпосылки имитационного моделирования несколько подробнее.

1. Стремление изучить человека в единстве с объектами и средствами его деятельности привело к появлению понятия операции как простейшей единицы, которая сохраняет основные свойства целостности и позволяет создавать сложные конструкции. В имитационном моделировании систем "человек - машина" под операцией понимается дискретный акт трудового процесса, в результате осуществления которого объект подвергается направленному преобразованию, субъект направляет процесс преобразования, средства опосредуют воздействия субъекта. Сходное понятие операции сложилось в теории массового обслуживания [8] и в исследовании операций [22]. В концепции деятельности человека, развиваемой А. Н. Леонтьевым [15], операция понимается иначе, а именно, как способ, каким выполняется действие при тех условиях, в которых дана цель. Соответственно термин деятельность применительно к имитационным моделям употребляется в своем общеязыковом значении.

Изучение операции как основы имитационного моделирования может проводиться либо в направлении анализа, дробления с целью получить представление данной операции в виде системы частных операций, либо в направлении синтеза, объединения с другими сопряженными операциями с целью описать процесс взаимодействия человека, машины и объекта на больших интервалах времени. В плане системного анализа и синтеза характеристика временного бытия операции предельно проста: выполнено - не выполнено, длительность выполнения и качество (эффективность). Операция может члениться на элементы: объект, субъект, средства.

Операциональное описание деятельности обычно дополняется физическим, когда все три элемента операции идентифицируются как материальные тела, и информационным, когда между элементами данной операции и другими операциями устанавливаются отношения отображения. Подробно системы операций будут рассмотрены ниже. Здесь отметим, что ограничение описания деятельности уровнем операций приводит к особому типу представления деятельности в форме имитационных моделей.

2. Проектирование и создание сложного производственного комплекса вызывает необходимость упростить описание, что может быть достигнуто за счет разбиения комплекса на функциональные узлы и связи между ними. Объединение узлов в комплекс приводит к задаче оптимизации (по критерию эффективности систем) набора связей, опосредующих взаимное влияние узлов. Отсюда проистекает проблема перехода от дифференциального описания функций и взаимодействий к интегральному представлению функционирования целого. Такое дифференциальное описание и есть имитационная модель, проигрывание которой позволяет получить характеристики целого.

3. Зачастую при оценке эффективности человеко-машинного комплекса нет надобности учитывать все показатели функционирования, но лишь наиболее существенные, такие, как экономические, надежностные, временные и т. п. В этом случае подробное описание системы привело бы к излишним расчетным трудностям, и вполне естественно желание ограничиться лишь теми аспектами системы, которые оказывают влияние на исследуемые характеристики. Термин имитация по своей этимологии особенно подчеркивает этот подход к применению имитационных моделей. Мы говорим: имитация драгоценного камня, имитация живописной манеры, имитация заинтересованности - подчеркивая элемент частичного сходства, подделки. Тем самым имитационное моделирование в отличие от широкого понятия моделирования предполагает отказ от точного воспроизведения оригинала и ограничивается передачей поверхностного сходства.

Итак, в качестве целей имитационного моделирования мы выделяем, во-первых, стремление передать единство субъекта, средств и объекта деятельности; во-вторых, необходимость проследить влияние связей между агрегатами системы; в-третьих, желание ограничить объем моделирования.

Все три цели, как правило, подразумеваются при формулировке любой из них и, по существу, являются различными сторонами потребности обобщения системного описания деятельности. Первая цель соответствует выбору единицы анализа, вторая обеспечивает возможность синтеза, третья позволяет сохранить содержательность обобщения.