2.5. Моделі складних систем

Уся багатоманітність природних та штучних систем, що оточують людину, може бути описаною обмеженим числом принципово різних типів моделей. Такі моделі у системному аналізі називають формальними моделями. Вони мають достатньо високий рівень абстракції і використовуються як "шаблон", за допомогою якого дослідник приступає до побудови змістовної моделі системи. Змістовною називають формальну модель, що наповнена змістовною сутністю із заданої предметної галузі, тобто вербально (словесно) "пов’язану" з об’єктом моделювання.

Рівень абстракції формальних моделей може бути різним. Чим вищим є цей рівень, тим більш широкий клас систем може описуватися цими моделями. До формальних моделей високого рівня абстрагування відносяться чотири типи моделей: "чорний ящик", "склад системи", "структура системи", "структурна схема системи" (модель типу "білий ящик").

2.6. Модель типу "чорний ящик"

Функціональна модель типу “чорний ящик”, рис. 2.2.

Рис. 2.2. Формальна модель системи типу “чорний ящик”.

Вона містить такі компоненти: межі системи; входи системи; виходи системи; оточуюче (зовнішнє) середовище.

Ця модель є вихідною при побудові моделей складної системи і акцентує увагу дослідника на взаємодії системи із зовнішнім середовищем. Ця взаємодія здійснюється впливом цілей системи (цільового продукту) на зовнішнє середовище (іншу систему). Цільові продукти системи – це виходи системи. Зовнішнє середовище виявляє дію на систему через ресурсне забезпечення, яке дає змогу системі реалізувати свої цільові функції. Такі зв’язки зовнішнього середовища із системою називають входами системи. Сама система зображується у вигляді прямокутника („непрозорого ящика”), причому вміст („начинка”) цього ящика не розкривається, тому модель називається „чорним ящиком”. Увага звертається тільки на межі системи, які підкреслюють цілісність системи і відокремленість її від зовнішнього середовища. При побудові моделі дослідник відбирає з множини факторів системи тільки деяку їх кількість, яка включається до списку входів та виходів. Критерієм відбору слугує цільове призначення моделі, значущість того чи іншого зв’язку по відношенню до цілі. Ця модель є першим етапом моделювання, але й має важливе самостійне значення. Ще одна перспективна галузь її застосування пов’язана з дослідженням систем у їх природному стані, коли втручання у її функціонування неприпустимо, чи небажано. Цією моделлю доводиться обмежуватися з причини відсутності інформації про внутрішній устрій та стан системи, що аналізується.

2.7. Модель типу „склад системи”

Розглядаючи систему як щось цілісне та уособлене від зовнішнього середовища, дослідник описує зовнішні властивості системи (по відношенню до зовнішнього середовища). Сама система, її внутрішній „устрій” є, як правило, неоднорідною, що робить необхідним розрізняти внутрішні частини, тобто структурувати систему. Рівень та глибина структуризації залежить як від самої системи, так і від цілей, що стоять перед дослідником. У системі розрізняють елементи (ЕЛ) і підсистеми різних рівнів. Підсистеми складаються з різного набору елементів (рис.)

Рис. 2.3. Формальна модель типу „склад системи”.

Побудова змістовної моделі системи на практиці є непростою задачею, її конкретний вигляд залежатиме від цілей моделювання, ступеня компетентності суб’єкта моделювання; рівня інформованості суб’єкта моделювання та спеціаліста-консультанта; необхідної глибини структуризації системи, що моделюється. Модель „склад системи“ повинна відповісти на питання про границі системи більш чітко, ніж модель „чорного ящика”, хоч це буває непросто.