8 Определение моделирования
Моделирование – это процесс исследования реальных систем, который включает построение модели ее анализ и перенос получение информации на прототип.
Основными функциями моделирования является:
-
описание;
-
объяснение;
-
прогнозирование состояние систем.
Цели моделирования:
-
определение оптимальных управленческих решений;
-
оценка эффективности систем управления;
-
прогнозирование состояния системы;
-
изучение ее свойств.
Модель – это объект определенной природы, который по определенным характеристикам соответствует прототипу.
Существует три основных типа моделей:
-
функциональная;
-
информационная;
-
ситуационная (поведенческая).
Функциональные модели характеризуют основные функции системы и ее подсистем, а также структуру систем. Информационные модели характеризуют связи между элементами в виде структур данных. Третий тип характеризует динамику системы. Здесь используется понятия: состояние, ситуация, условие перехода из одного состояния в другое, последовательность событий и т.д.
Состояние – это совокупность значений характеристик системы в определенный момент времени.
Ситуация – это совокупность состояний системы и внешней среды в определенный момент времени.
Событие – это действие, переводимое систему из одного состояния в другое.
-
Классификация видов моделирования
По полноте моделирования выделяют:
-
полное;
-
неполное;
-
частичное.
Полное моделирование направлено на достижение полной идентичности характеристик модели характеристикам объекта. При неполном моделировании допускается определенное отклонение. Частичное (приближенное) моделирование описывает только определенные характеристики объекта.
В соответствии с типом носителя и сигнатуры:
-
детерминированные и стохастические;
-
статические и динамические;
-
дискретные, непрерывные и дискретно-непрерывные (смешенные).
Статические модели рассматривают систему в определенный момент времени. Динамические характеризуют поведение системы во времени. Детерминированные не учитывают случайные воздействия на систему. Вероятностные модели учитывают воздействие. Дискретные модели оперируют отдельными воздействиями. Непрерывные модели на определенных участках.
Мысленные модели используются, когда невозможно реализовать физически модель за заданный интервал времени:
Наглядное моделирование использует некоторую ограниченную информацию в исследуемой системе. Модель представлена в наглядном виде (таблицы, диаграммы, рисунки, схемы).
Гипотетическое моделирование использует только гипотезы о свойствах системы.
Аналоговое моделирование основано на использовании аналогий различных видов.
Макетирование использует аналогии с учетом пространственно-временных связей.
Символическое моделирование – это процесс создания логического объекта, свойство которого соответствует прототипу.
В основе языкового моделирования лежит использование словаря (тезаурус), который содержит понятия предметной области и связи между ними. Отличие тезауруса, он не должен содержать неоднозначности.
Если понятия могут быть заменены знаками, то моделирование называется знаковым.
При помощи операций теории множеств можно построить любую модель любого объекта.
Математическое моделирование – это процесс.
Аналитическое моделирование решает функциональные аспекты деятельности системы, при этом глобальное уравнение системы записывается в явном виде (уравнение 1.2, записано в явном виде). Данные модели используются для поиска оптимальных решений, то есть экстремума уравнения 1.2, при этом используется:
-
аналитический подход, то есть уравнение 1.2 решается аналитически;
-
применение численных методов;
-
качественная оценка, то есть оценивается свойство системы (например, устойчивость).
Имитационное моделирование моделирует алгоритм поведения системы. Моделируются отдельные явления с сохранением их последовательности и логической связи.
Комбинированное моделирование предполагает декомпозицию процессов на подпроцессы, для тех процессов, для которых возможно использовать аналитические, для других имитационные модели.
Информационное (кибернетическое) моделирование рассматривает систему как «черный ящик». Данная модель определяет зависимость между выходным и входными характеристиками.
Структурное моделирование использует общие свойства структур различного вида.
Ситуационное моделирование реализует основной принцип мышления человека, то есть решения принимаются на основе предшествующего опыта. Основанные на гипотезе о монотонности пространства решения, то есть похожие входные ситуации приводят к похожим выходным реакциям системы.
Реальное моделирования предполагает исследование реального объекта (физическое моделирование), либо его аналога или физического макета (натуральное моделирование).