1.5. Моделирование в управлении

Для анализа и синтеза систем управления в практике управления широко используется моделирование.

Моделирование в управлении – это исследование каких либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей, использование моделей для определения или уточнение характеристик и рационализации способов построения вновь конструируемых объектов. Моделирование – одна из основных категорий теории познания. На идее моделирования по существу базируется любой метод научного исследования, как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный (использующий предметные модели) [13].

М о д е л и р о в а н и е - это изучение объектов на их моделях. Модель в кибернетике является основным понятием, определяющим методологию изучения поведения кибернетических систем (систем управления). Практически во всех науках в явной или неявной форме встречается понятие модели, отражающей сходные черты изучаемых явлений и объектов. Но нигде концепция моделирования не проводится так четко и последовательно, как в кибернетике.

Понятие модели основывается на наличии некоторого сходства между двумя объектами. Это сходство может быть чисто внешним или по внутренней структуре внешне совсем несхожих объектов, или по определенным чертам поведения объектов, не имеющих ничего общего ни по форме, ни по структуре. Что же все-таки понимается под термином «модель»?

Под м о д е л ь ю часто понимают, возможно, более простую систему, действующую аналогично оригиналу. В процессе деятельности у человека вырабатывается определенное представление о том или ином объекте. Это представление может быть выражено в виде словесного описания, рисунка, чертежа, математической формулы, макета и т.п. Все это обобщается в единое понятие «модель». Наше мысленное представ-ление о том, как функционирует предприятие, есть модель. Словесное отображение или описание какой-либо системы тоже модель. Модели получили широкое признание как средство изучения сложных явлений. Они способствуют более глубокому изучению и пониманию характеристик поведения системы, чем это можно сделать при изучении на реальных системах. Зачастую при изучении процессов управления и разработки способов их эффективной реализации иного пути, кроме моделирования, нет.

В зависимости от целей и выбранных методов моделирования различают модели материальные и абстрактные.

Материальная модель – это уменьшенная копия иссле-дуемых объектов, дающая наглядное представление о пространственных свойствах изучаемого объекта, его внешнем виде, соотношении частей. Примером такой модели может служить макет гаража, модель автомобиля для изучения некоторых характеристик, например, коэффициента сопротивления воздуха. Сюда же относятся и физические модели (механические, гидравлические, электрические и др.), примером которых может служить электрическая модель транспортной сети города.

Абстрактные модели состоят из различного рода символов (букв, цифр, знаков, формул, уравнений, графиков). В эту группу входят описательные, информационные, математические и другие модели.

Описательная модель представляет собой словесную характеристику изучаемого объекта. Поэтому она больше подходит для раскрытия качественных, а не количественных закономерностей. Описательные модели чаще всего встречаются в повседневной деятельности человека.

При информационном моделировании в качестве модели используются схемы, графики и чертежи, а также символы, формируемые по специально установленным правилам в слова или формулы.

Математическое моделирование – самый эффективный инструмент познания внутренних закономерностей сложных явлений и процессов, позволяющих сочетать качественные и количественные стороны познания, формировать точные методы совершенствования моделируемого процесса. При математическом моделировании оригинал заменяется моделью в виде уравнения, неравенства или их систем.

Математическая модель более четко описывает объект, чем словесная. Но это не значит, что она более «правильная», чем словесная, если под правильностью понимать степень соответствия ее реальному объекту. Ценность математической модели во многом связана с ее точностью, а не правильностью.

Преимущество математической модели в сравнении со словесной или материальной заключается в том, что ей легко оперировать, она позволяет ставить контрольные опыты, проверять результаты различных допущений и влияния отдельных факторов, наблюдать результаты изменения одного фактора при неизменности остальных. На математи-ческой модели можно проводить наблюдения таких переменных, которые не поддаются учету в реальной действительности. Моделирование экономических систем и явлений позволяет изучать любой экономический организм во всех его связях, не затрагивая социально-экономических интересов коллективов до выбора наиболее эффективного решения.

Особенно большое значение математическое моделирование приобретает в процессе автоматизации управления производством, когда требуется всесторонний анализ и коренное совершенствование управления. Математические модели являются неотъемлемой составной частью автоматизированных систем управления.