Г. В. Алексеев, С. А. Бредихин, И. И. Холявин СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ПИЩЕВОЙ ИНЖЕНЕРИИ Общие определения и некоторые приложения Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 35.00.00 в качестве учебного пособия для бакалавров Санкт-Петербург ГИОРД 2017 УДК 681.3.06 ББК 32.973.26 А47 Рецензенты: доктор технических наук В. А. Арет, профессор кафедры технологических машин и оборудования Института холода и биотехнологий Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики; доктор технических наук Л. И. Фридман, профессор кафедры информационных технологий и высшей математики Государственного института экономики, финансов, права и технологий; доктор технических наук В. Н. Красильников, профессор, директор ООО «ПРОТЕИН ПЛЮС» Алексеев Г. В. <...> Базовые определения и основные модели систем . <...> Чистые и смешанные стратегии и их свойства. <...> Сетевой график комплекса операций и правила его построения . <...> Базовые определения и основные модели систем 11 5. <...> Базовые определения и основные модели систем Центральной концепцией теории систем, системного подхода, всей системологии является понятие системы. <...> Однако даже на простых примерах Таблица 1.1 Примеры систем для реализации определённых целей Цель В произвольный момент времени обеспечить термообработку пищевых продуктов для определённого количества людей Произвести выпечку хлеба в заданном ассортименте для значительного количества людей Практически мгновенно передать зрительную информацию в звуковом сопровождении на большие расстояния Обеспечить быстрое перемещение большого числа людей по их желанию в пределах города Система СВЧ-печь Пекарня Телевидение Городской транспорт 1.3. <...> Базовые определения и основные модели систем 13 обнаруживаются сложности: соответствие между целями и системами не всегда однозначно <...>
Системный_подход_в_пищевой_инженерии._Общие_определения_и_некоторые_приложения.pdf
УДК 681.3.06
ББК 32.973.26
А47
Рецензенты: доктор технических наук В. А. Арет,
профессор кафедры технологических машин
и оборудования Института холода и биотехнологий
Санкт-Петербургского национального исследовательского
университета информационных технологий, механики
и оптики;
доктор технических наук Л. И. Фридман,
профессор кафедры информационных технологий
и высшей математики Государственного института
экономики, финансов, права и технологий;
доктор технических наук В. Н. Красильников,
профессор, директор ООО «ПРОТЕИН ПЛЮС»
Алексеев Г. В.
А47
Системный подход в пищевой инженерии. Общие определения и некоторые
приложения : учеб. пособие / Г. В. Алексеев, С. А. Бредихин,
И. И. Холявин. — СПб. : ГИОРД, 2017. — 160 с. : ил.
ISBN 978-5-98879-202-4
В книге изложен системный подход к использованию современного математического
инструментария в современных инновационных производствах;
кроме теоретической базы, даны основы и примеры использования системного
подхода и математического аппарата в различных приложениях, причём
каждая тема иллюстрируется примерами. Подробно представлено решение
рассматриваемых примеров и задач с помощью одной из современных систем
компьютерной математики — пакета прикладных программ MathCAD, которая
делает преподавание системного подхода более эффективным и позволяет
сосредоточить внимание учащегося на логике методов и алгоритмов, освобождая
его от необходимости освоения громоздких вычислительных процедур.
Учебное пособие рекомендовано Научно-методическим советом по технологиям,
средствам механизации и энергетическому оборудованию для использования
в учебном процессе при подготовке бакалавров и предназначено
также для магистров и аспирантов по специальностям для инновационных производств
и преподавателей вузов; может быть полезно студентам и аспирантам
других технических специальностей.
УДК 681.3.06
ББК 32.973.26
ISBN 978-5-98879-202-4
© ООО «Издательство „ГИОРД“», 2017
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Глава 1
Системный анализ как составляющая системного подхода
к решению инженерных и организационных задач . . . . . . . . . . . . . .7
1.1. Системный анализ и его место среди других
научных направлений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2. Области применения системного анализа. . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3. Базовые определения и основные модели систем . . . . . . . . 11
1.3.1. Основное определение системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3.2. Модель «чёрного ящика» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.3. Модель состава системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.3.4. Модель структуры системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3.5. Другое определение системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.6. Динамические модели систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.4. Понятия, характеризующие строение
и функционирование систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.5. Классификация систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Глава 2
Методы формализованного представления систем. . . . . . . . . . . . .34
2.1. Аналитические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2. Статистические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3. Теоретико-множественные представления . . . . . . . . . . . . . . 38
Стр.3
4
Оглавление
2.4. Логические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5. Графические представления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Глава 3
Системный синтез как метод принятия решений
в сложных системах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
3.1. Основные понятия исследования операций . . . . . . . . . . . . . 45
3.2. Постановка задач принятия оптимальных
решений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3. Формальная структура принятия решений в условиях
неопределённости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.1. Матрица решений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.2. Оценочная функция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4. Принятие решений на основе методов теории игр . . . . . . . 54
3.4.1. Основные понятия и терминология. . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.4.2. Чистые и смешанные стратегии и их свойства. . . . . . . 59
3.4.3. Решение матричных игр в смешанных
стратегиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.5. Решение задач теории игр с помощью MathCAD . . . . . . . . 78
3.6. Игры с природой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.6.1. Критерии для принятия решений . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.6.2. Решение задач теории игр с природой
с помощью MathCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Глава 4
Примеры использования методов системного подхода. . . . . . . . . .93
4.1. Выбор решений с помощью дерева решений . . . . . . . . . . . . 93
4.1.1. Сетевой график комплекса операций
и правила его построения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.1.2. Расчёт временных параметров сетевого
графика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.1.3. Построение линейной карты сети . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Стр.4
Оглавление
5
4.2. Некоторые практические возможности применения
системного анализа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.2.1. Применение в пищевых производствах . . . . . . . . . . . 116
4.2.2. Применение в биотехнологических
производствах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Глава 5
Упражнения для контрольных работ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
5.1. Теория графов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.2. Теория игр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
Стр.5