В современных исследованиях очень широко используются методы моделирования. Суть их заключается в том, что реальные объекты исследования, особенно если они недоступны или если нельзя вмешиваться в их функционирование, заменяются соответствующими моделями, пользуясь которыми можно провести эксперимент, изучать их поведение при изменениях параметров внешней и внутренней среды.

Модель — это копия реального объекта, обладающая его основными характеристиками и способная имитировать его поведение.

Особенностью модели является то, что она находится всегда в определенном отношении с реальным объектом. Это значит, что она до определенных пределов может замещать изучаемый объект. И пределы эти должны быть известны и учитываться в оперировании моделями.

Модель — это всегда упрощенное отражение объекта. Очень часто необходимо намеренно упрощение действительности модели, чтобы выделить главное, "отсечь" его от второстепенного, случайного, преходящего. Можно использовать целую совокупность моделей одного и того же объекта, каждая из которых отличается степенью сложности и составом учитываемых характеристик.

Модель должна соответствовать некоторым требованиям:

1. Достаточно полно отражать особенности и сущность исследуемого объекта, чтобы можно было замещать его при исследовании.

2. Представлять объект в упрощенном виде, но с допустимой степенью простоты для данного вида и цели исследования.

3. Давать возможность перехода от модельной информации к реальной. Это должно быть учтено в правилах построения модели.

В исследовании управления часто используются компьютерные модели. Они могут быть представлены в виде структуры системы управления, технологической схемы процесса управления, комплекса характеристик управления, факторов, влияющих на эффективность управления, структуры информации, взаимодействия функций управления и пр.

Использование подобных моделей может быть весьма эффективным в проведении исследования систем управления, однако следует иметь в виду, что методы исследования только в совокупности и комплексе дают ощутимый эффект и действительный результат.

Моделирование наиболее эффективно тогда, когда исследователь имеет дело с хорошо структурированными проблемами, когда достаточно информации для оценки ситуаций и проблем, когда отработана методология работы с моделями.

Наиболее известными трудностями использования моделей в исследовании систем управления являются следующие: очень высокая стоимость, недостоверная исходная информация об объекте, чрезмерное упрощение характеристик, ошибки в методологии моделирования.

Метод моделирования

Существенную роль в управленческой деятельности выполняет общенаучный метод моделирования, который опирается на системный и комплексный подходы к управлению. Моделирование представляет собой исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей, а также использование моделей для определения или уточнения способов построения вновь создаваемых объектов. В теории управления метод моделирования обычно осуществляется путем построения и оперирования моделями, отражающими свойства, взаимосвязи, структурные и функциональные характеристики управляемых объектов, существенные с точки зрения осуществления управленческих решений. Он осуществляется в несколько этапов.  Этапы моделирования: 1. Постановка целей и задач конструирования моделей.  2. Теоретический (эмпирический) анализ данной модели и определение области применения.  3. Практическое применение полученных данных.  4. Если возникает необходимость, проводится четвертый этап, содержание которого составляет корректировка полученных результатов с целью введения дополнительных данных и факторов, возможных ограничений и уточнений.

Классификация методов моделирования

По характеру изучаемых процессов: - детерминированное – предполагается отсутствие всяких случайных воздействий и, как следствие, возможны точные решения;  - стохастическое – учитываются случайные факторы, влияющие на работу моделируемой системы.  По признаку развития процессов во времени: - статическое – описание моделируемой системы в какой – либо конкретный момент.  - динамическое – отражает поведение объекта во времени.  По представлению информации в модели: дискретное, непрерывное, дискретно – непрерывное.  Реальное объект есть и можно осуществить: • натуральное моделирование (можно поставить эксперимент).  • Физическое моделирование (на специальных установках, имеющие физическое подобие).  Мысленное (если объект моделирования не существует, либо существует вне условий для его физического создания).  Наглядное: 1) Гипотетическое: если знаний об объекте недостаточно для создания формальных моделей. Выдвигается гипотеза о закономерностях протекания процесса в реальном объекте.  2) Аналоговое: применяются аналогии различных уровней. Наивысший уровень – полная аналогия. Если объект сложный, применяют аналоговые модели, отображающие несколько или одну сторону функционирования объекта.  3) Макетирование: мысленное макетирование – если происходящие в реальном объекте процессы не поддаются физическому моделированию, либо может предшествовать другим видам моделирования.  Символическое: Искусственный процесс создания логического объекта, замещающего реальный.  1) Знаковое: вводят условные обозначения отдельных понятий (знаки) и операции над ними (объединения, пересечения и дополнения теории множеств). Используя образованные цепочки слов можно дать описание реального объекта.  2) Языковое: в основе тезаурус – словарь, в котором нет неоднозначности, т.е. каждому слову соответствует единственное понятие. Набор слов ограничен.

1. Метод моделирования 2. Методы математического моделирования 3. Моделирование как метод познания 4. Методы моделирования процессов 5. Методы моделирования систем 6. Методы моделирования решений 7. Метод экономического моделирования 8. Метод имитационного моделирования 9. Методы экономико-математического моделирования 10. Методы статистического моделирования 11. Моделирование как метод исследования 12. Методы компьютерного моделирования 13. Технологии моделирования 14. Численные методы моделирования 15. Методы информационного моделирования 16. Метод системного моделирования 17. Классификация методов моделирования 18. Метод экспертного моделирования 19. Методы логического моделирования 20. Методы принятия решений моделирование 21. Сущность метода моделирования 22. Метод моделирования в психологии 23. Метод наглядного моделирования

При проектировании моделей необходимо придерживаться некоторых принципов, соблюдение которых позволит получить адекватное и точное отображение исследуемого события или процесса. К числу этих принципов следует отнести следующие:

принцип компромисса между ожидаемой точностью результатов моделирования и сложностью модели;

принцип точности, выражающийся в соразмерности исходных данных и точностью в отображении объекта моделирования;

принцип разнообразия элементов модели, позволяющий отразить многофункциональный характер исследовательских задач;

принцип наглядности, то есть способности отобразить объект моделирования не только точно, но и максимально просто для наблюдателя;

принцип непрерывности, охватывающий переход от максимально полного описания объекта моделирования к более простым формам. Методологическим выражением действия этого принципа является метод декомпозиции;

принцип верификации, предусматривающий возможность соответствия образа объекта его содержанию и возможности проверки этого соответствия на адекватность.

Соблюдение принципов моделирования является важнейшим условием построения модели, проектирования ее свойств, что позволит не только адекватно отобразить исследуемый объект, но и сформировать при помощи модели условия его существования и развития, направляя динамику этого объекта.

Непосредственно конструированию модели предшествует проведение следующих мероприятий.

Формулировка основных целей и задач исследования.

Определение границ системы, отделение ее от внешней среды (посредством отделения эндогенных факторов от экзогенных).

Составление списка элементов системы (подсистем факторов, переменных и т. д.).

Обоснование целостности системы.

Анализ взаимосвязей элементов системы.

Построение структуры системы.

Установление функций системы и ее подсистем.

Согласование целей системы и ее подсистем (этот процесс называется субоптимизацией).

Уточнение границ системы и каждой подсистемы.

Анализ явлений эмерджентности.

Объединение людей разных профессий на срок решения проблемы.

Реальные системы подвержены случайным воздействиям и поведение систем в этом случае более эффективно исследуется при имитационном моделировании.

Таким образом, имитационное моделирование как общий универсальный метод характеризуется следующими достоинствами:

1) позволяет решать более сложные задачи; 2) дает возможность исследовать особенности функционирования реальной системы в разнообразных условиях, включающих критические, аварийные, в космосе и т.п. (поскольку имитационное моделирование представляет собой машинный аналог (имитацию) сложного процесса, машинный эксперимент с имитационной моделью); 3) существенно сокращает стоимость и продолжительность испытаний по сравнению с натурным экспериментом, с физическим моделированием, то есть экономит ресурсы; 4) позволяет включать результаты натурных испытаний компонентов реальной системы; 5) позволяет достигать лучшие решения за счет гибкости и легкости варьирования структуры, алгоритмов и параметров; 6) является единственным практически реализуемым методом для исследования сложных систем.

В качестве относительного недостатка имитационного моделирования отметим, что каждое решение носит частный характер, так как оно соответствует фиксированным элементам структуры, алгоритмам, значениям параметров — требуется многократное повторение имитационного эксперимента при вариации исходных данных. Несмотря на принципиальные различия, граница между цифровыми моделями во многом условна, так как все они используют математические модели и вычислительные процедуры. Другими словами, математические модели представляют одну из важнейших основ имитации. Имитационное моделирование позволяет решать и такие задачи, как выбор структуры, оценка влияния различных параметров, что составляет основу САПР.

Можно выделить основные области приложения методов моделирования: - получение моделей реальных объектов; - решение исследовательских задач, задач анализа; - применение моделей в составе систем управления; - использование моделирования в процессе проектирования и построения систем принятия решений в различных областях.

Моделирование систем управления