Тема № 6. Моделювання систем

План

1. Моделі систем і моделювання. Функції та властивості моделей.

2. Основні етапи побудови моделей систем. Рівень абстрагування при описуванні систем.

3. Класифікація моделей систем за ступенем визначеності, повнотою відображення та опису поведінки системи, фактором часу, призначенням, засобами описування, формою подання.

4. Методи математичного моделювання: імітаційне, інформаційне, ситуаційне.

2. Основні етапи побудови моделей систем

Процес дослідження реальних систем, що включає побудову моделі, дослідження її властивостей та перенесення одержаних відомостей на реальну систему називають моделюванням.

Для створення моделі необхідно, передусім, вербально охарактеризувати систему, тобто описати:

• зовнішнє середовище та зв'язки системи з ним;

• структуру і склад системи (її підсистеми);

• зв'язки між елементами системи (або найважливіші зв'язки, якщо не можливо описати всі);

• дію або функціонування системи.

Таке описування можна вважати базовою моделлю для створення спеціалізованих моделей (графічних, математичних тощо).

Процес побудови моделі складається з таких основних етапів:

1. постановка завдання моделювання, висунення робочих гіпотез;

2. вибір виду моделі;

3. перевірка моделі на адекватність;

4. оцінка засобів моделювання (витрачених ресурсів);

5. застосування моделі;

6. інтерпретація, аналіз результатів моделювання;

7. підготовка звітів і проектних рішень;

8. уточнення, модифікація, оновлення моделі і, якщо необхідно, повернення до досліджуваної системи з новими знаннями, отриманими завдяки моделюванню.

Рівень абстрагування при описуванні систем

Основна проблема при описуванні складних систем полягає у тому, що доводиться знаходити компроміс між простотою описування та необхідністю врахування численних факторів і характеристик системи. Як правило, цю проблеми вирішують через стратифікацію (поділ) системи на рівні (страти), що характеризують технологічні, інформаційні, економічні та інші аспекти її функціонування. Система описується не однією моделлю, а кількома моделями, кожна з яких описує поведінку системи з погляду різних рівнів абстрагування. Для кожного рівня ієрархії існує своя мова описування, набір термінів, законів і принципів, за допомогою яких описується поведінка системи. Незалежність страт дає можливість глибше та детальніше досліджувати системи, хоча це може призвести до неповного розуміння поведінки системи в цілому. Наприклад, розглянемо виробничий комплекс, рис. 1.

Підприємство

Економічні фактори

Управління та

оброблення інформації

Сировина

Готова продукція

Виробничі процеси

Рисунок 1 - Стратифіковане зображення підприємства

Цей комплекс моделюють, як правило, на трьох стратах: на виробничому рівні (фізичні процеси оброблення та перетворення енергії), на рівні управління та оброблення інформації, на економічному рівні виробництва з погляду продуктивності та прибутковості. Для кожного з цих трьох аспектів існує своя мова описування, свої моделі, хоча система залишається тією самою.

Головними рівнями дослідження систем є:

• мікроскопічне, пов'язане з детальним описуванням кожного елемента системи, дослідженням їх структури, функцій, взаємозв'язків, структури системи в цілому тощо;

• макроскопічне полягає в ігноруванні детальної структури системи та вивченні тільки загальної поведінки системи як єдиного цілого.