1.4. Моделирование как наука и искусство

Моделирование как вид профессиональной деятельности связано с анали­зом реальных систем и процессов самой разной природы. Специалист по моделированию при разработке модели в конкретной области должен свя­зать словарь этой области с терминологией моделирования, выделить под­системы и их связи в реальной системе, определить параметры подсистем и их зависимости, выбрать подходящий уровень абстракции при построении модели каждой подсистемы. Он должен грамотно выбрать подходящий ма­тематический аппарат и корректно его использовать, уметь реализовать эле­менты модели, их связи и логические отношения подходящими средствами в среде моделирования, понимать ограничения при интерпретации результа­тов моделирования, владеть методами верификации и калибровки моделей. Все это делает моделирование серьезной научной деятельностью.

Но моделирование является также и искусством, причем в значительно большей мере, чем им является, например, программирование. Универсаль­ного общего способа построения адекватных моделей не существует. Хотя для многих физических явлений давно разработаны адекватные модели, дос­таточные для решения широкого класса задач анализа динамических систем (например, связь скорости, расстояния и времени при анализе свободного перемещения объектов в пространстве), однако для производственных, со­циальных, биологических систем, а также многих технических систем при конструировании модели нужно проявить изобретательность, знание мате­матики, понимание процессов в системе, сути абстрагирования и т. п. По-строение модели — созидательная креативная деятельность сродни искусст­ву, она требует интуиции, глубокого проникновения в природу явления и решаемой проблемы.

Виды моделей

Модели можно классифицировать по различным признакам: статические и динамические, непрерывные и дискретные, детерминированные и стохас­тические, аналитические и имитационные и т. д.

2.1. Статические и динамические модели

Статические модели оперируют характеристиками и объектами, не изме­няющимися во времени. В динамических моделях, которые обычно более сложны, изменение параметров во времени является существенным. Модель нефтеналивного порта является динамической: в ней модели­руется поведение во времени отдельных объектов системы: движение танке­ров в акватории порта, движение цистерн на причале, уровень нефти в на­копителях.

Статические модели обычно имеют дело с установившимися процессами, уравнениями балансового типа, с предельными стационарными характери­стиками. Моделирование динамических систем состоит в имитации правил перехода системы из одного состояния в другое с течением времени. Под состоянием системы понимается набор значений существенных парамет­ров и переменных системы. Изменение состояния системы во времени в динамиче­ских системах — это изменение значений переменных системы в соответст­вии с законами, определяющими связи переменных и их зависимости друг от друга во времени.

Пакет AnyLogic поддерживает разработку и анализ динамических моделей. Этот инструмент содержит средства для аналитического задания уравнений, описывающих изменение переменных во времени, дает возможность учета модельного времени и содержит средства его продвижения, здесь также имеется язык для выражения логики и описания прогресса систем под влиянием любого типа событий, в частности, исчерпания таймаута — задан­ного интервала времени.