4. Моделі систем

4.1. Цілі моделювання систем

Основними задачами моделювання є адекватне подання інформації для досягнення двох основних цілей: по-перше, для аналізу характеристик (властивостей) систем і, по-друге, для синтезу (розробки) систем, що відповідають заданим умовам. Маючи на увазі, що штучні системи є, в остаточному підсумку, системами керування, можна сказати, що метою моделювання при аналізі є оцінка характеристик систем при різних рівнях подання інформації про об'єкт, а при синтезі - розробка моделі керуючої частини системи (системи прийняття рішень).

Крім основних цілей, моделювання може використовуватися також для перевірки працездатності керуючого пристрою в різних режимах роботи (даний процес моделювання називається тестуванням ), для поліпшення якості процесів керування (системи керування з моделлю), перевірки рішень паралельно з їхнім генеруванням (імітаційне моделювання) і т.д.

4.2. Рівні моделювання

4.2.1. Класифікація рівнів моделювання

Існує досить велика кількість класифікаційних ознак для моделей елементів і систем, однак, найбільш загальним є обсяг інформації, що несе в собі модель. Рівень визначеності інформації визначає границі, при яких модель і об'єкт або моделі різного виду зберігають гомоморфізм (іноді говорять «гоморфизм»), тобто можуть розглядатися як адекватні в змісті певних критеріїв близькості.

Із зазначеної точки зору виділимо наступні рівні моделювання:

1) Концептуальний рівень, коли визначаються границі системи (елемента), тобто вказуються вектори вхідних і вихідних координат системи (елемента).

2) Топологічний рівень, коли визначені зв'язки вхідних, вихідних і внутрішніх змінних систем. Моделями даного рівня є графи. Якщо, крім того, зазначені (хоча б у загальному виді, без завдання структури операторів) інтенсивності зв'язків, то моделями цього рівня є мережі.

3) Структурний рівень, коли визначена структура операторів, що описують взаємозв'язок вхідних, вихідних і внутрішніх змінних. Наприклад, взаємозв'язок може задаватися функціональними статичними співвідношеннями, операторами опису динаміки (диференціальні, інтегральні рівняння, передатні функції й т.д.), матричними перетвореннями й т.д.

4) Параметричний рівень, коли задані параметри операторів зв'язків, тобто модель даного рівня повністю визначена (у тім ступені, у якій визначені параметри) і над нею можуть проводиться найбільш інформативні експерименти й робитися розрахунки.

При використанні моделей різних рівнів виникають питання:

1) Які задачі дозволяє вирішувати модель того або іншого рівня?

2) Для яких задач модель кожного рівня є інформаційно не надлишкової?

Відповіді на ці питання дозволяють визначити мінімально припустимий рівень інформації для рішення тих або інших задач, що, у свою чергу, дозволяє мінімізувати витрати ресурсів на формування баз даних і розробку методів аналізу моделей.

4.2.2. Задачі аналізу властивостей систем, розв'язувані на концептуальному рівні

На концептуальному рівні можуть вирішуватися задачі декомпозиції (розбивки) на підсистеми й агрегації (об'єднання) підсистем у систему. Ці процедури є невід'ємними елементами аналізу й синтезу складних систем, у тому числі, на основі системного підходу. Основа методів декомпозиції й агрегації - думка експертів, фахівців предметної області.