4.4.Характеристика известных способов моделирования

Наиболее распространённые способы моделирования включают:

1. Аналитическое моделирование связано с моделированием функционального аспекта системы (рис.38). При этом закон функционирования системы записывается в виде аналитических уравнений (алгебраических, интегральных, дифференциальных, разностных и т.д.).

Рис.38. Схема аналитического моделирования

Распространены компьютерные методы исследования функционирования систем. Они сводятся к построению соответствующего алгоритма для реализации математической модели на компьютере.

2. Имитационное моделирование служит для воспроизведения алго­ритма функционирования (поведения) системы во времени. При этом имитируются явления и операции, составляющие процесс, с сохранением их логической связи и последова­тельности протекания, что позволяет полу­чать динамическое описание процесса. Основное преимущество имитационного моделирования над аналитическим – возможность решения бо­лее сложных задач. Имитационные модели позволяют учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные воздействия и т.п. В настоящее время имитационное моделирование – один из наиболее эффективных методов исследования систем (рис.39).

Метод имитационного моделирования применяется для оцен­ки вариантов структуры системы, эффективности различных ал­горитмов управления системой, влияния изменения различных параметров системы. Имитационное моделирование положено в основу структурного, алгоритмического и парамет­рического синтеза систем, если требуется создать систему с нужными характеристиками при определенных ограничениях.

Рис.39. Пример простой имитационной модели (схемы системы массового обслуживания)

3. Комбинированное (аналитико-имитационное) моделирование позволяет объединить достоинства аналитического и имитаци­онного моделирования. При построении комбинированных мо­делей производится предварительная декомпозиция процесса функционирования объекта на составляющие подпроцессы, и для тех из них, где это возможно, используются аналитические модели, а для остальных подпроцессов строятся имитационные моде­ли. Такой подход дает возможность охватить качественно новые классы систем, которые не могут быть исследованы с использо­ванием аналитического или имитационного моделирования в отдельности.

4. Ситуационное моделирование основывается на модельной тео­рии мышления, используемой для описания основных ме­ханизмов регулирования при принятии решений. Оно опирается на представление о формиро­вании в мозге человека информационной модели наблюдаемого им мира. Согласно этому представлению, механизм по­ведения человека базируется на формировании целевой ситуа­ции (модели результата) и мысленного преобразования имеющейся фактически ситуации в желаемую (целевую). Ситуационная модель является описанием объекта в виде совокупности элементов, связанных между собой определенны­ми отношениями, отображающими семантику предметной области. Она имеет многоуровневую структуру и пред­ставляет собой описание смысла процессов управления протекающих в системе.

5. Структурное моделирование. Системный анализ базирует­ся на особенностях структур опреде­ленного вида, которые используются как средство исследования систем или служат для разработки на их основе специальных подходов к моделированию с применением других методов фор­мализованного представления систем. Развитием структур­ного моделирования являются объектно-ориентированное и функциональное моде­лирование.

6. Кибернетическое моделирование опирается на модели процессов, не являющиеся подобиями реальных процессов. Процесс моделирования состоит в представлении реального объекта как «чер­ного ящика», получающего ресурсы на входы и передающего результаты на выходы, и описании модели как функции, связывающей выходами с входами, без учета знаний о топологии системы. В осно­ве кибернетических моделей лежит отраже­ние информационных процессов управления, на основе которых можно оценить поведение реального объекта.

Между рассмотренными способами моделирования имеется взаимосвязь. Они могут взаимно преобразовываться и дополнять друг друга. Рассмотрим применение этих моделей в рамках единой методологии моделирования бизнес-процессов, используемой при разработке информационных систем (см. [17]).