Структурно-параметрический синтез и анализ моделей потоковых систем промышленно-логистического назначения на основе квазиклеточных сетей

В науке, технике и технологиях, медицине и социальной сфере часто рассматриваются системы, поведение которых сводится к рассмотрению потоков, протекающих в них. Потоки рассматриваются на микроуровне (как совокупность взаимодействующих потокообразующих объектов) и на макроуровне (как единого объекта). При этом существует объективная проблема перехода между моделями на микро- и макроуровнях. Решением указанной проблемы является разработка особого типа динамических дискретных структур – квазиклеточных сетей, не имеющих явно заданной сигнатуры, и позволяющих в рамках единой модели рассматривать поведение потоковых систем в различных предметных интерпретациях на микро- и макроуровне. Структура квазиклеточных сетей включает в себя области пространства (клетки), взвешенные набором параметров (переменных состояния), изменяющихся с течением дискретного модельного времени. Представлены методы синтеза структуры квазиклеточных сетей на основе теоретико-графовых моделей, клеточных автоматов, моделей поведения микрообъектов. Рассмотрены динамические аспекты квазиклеточных сетей, а именно изменение состояния клеток, специальные элементы (истоки, стоки, клетки задержки, счётчики и др.). Оценки параметров микро- и макромоделирования на основе квазиклеточных сетей производятся на основе параметров состояния отдельных клеток (микроуровень) и множества клеток (макроуровень). На практике квазиклеточные сети предназначены для использования в качестве математического обеспечения программных инструментариев моделирования и анализа поведения потоковых систем в различных предметных интерпретациях. Приводится общий подход к разработке предметных интерпретаций квазиклеточных сетей, а также их реализации на основе моделей конечных автоматов и машины Тьюринга. Проводится обзор реализованных программных инструментариев и приложений квазиклеточных сетей в различных предметных областях – потоки на объектах массового пребывания людей, транспортные потоки, технологические схемы и логистика и др. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, тема №15-08-06453.