Моделирование построено на использовании разнообразных моделей, что обусловливает необходимость определения ее понятия и классификацию моделей, применяемых в системном анализе.
Модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.
По своей природе модели делятся на физические, символические и смешанные.
Физические модели воплощены в каких-либо материальных объектах, имеющих естественное или искусственное происхождение (отобранные в природе или созданные человеком для целей исследования), и подразделяются на модели подобия и аналоговые. Первые характеризуются масштабными изменениями, выбираемыми в соответствии с критериями подобия, вторые - основаны на известных аналогиях между протеканием процессов в различных системах. Примером аналоговой модели является экономический эксперимент, когда результаты экспериментирования на одном или нескольких предприятиях переносятся на совокупность объектов близкой экономической природы.
Символические модели характеризуются тем, что параметры реального объекта и отношения между ними представлены символами: семантическими (словами), математическими, логическими. Класс символических моделей весьма широк. Наряду со словесными описаниями функционирования объектов - сценариями - сюда также относятся схематические модели: графики и блок-схемы, логические блок-схемы (например, алгоритмы программ) и таблицы решений, номограммы, а также математические описания - математические модели.
Смешанные модели применяются тогда, когда часть элементов и процессов не удается описать символами, и они моделируются физически. К ним относятся также человеко-машинные модели, в которых имеется программа, реализующая на ЭВМ некоторую математическую модель, плюс человек, принимающий решение за счет обмена информацией с ней.
По целевому назначению различают модели структуры, функционирования и стоимостные (модели расхода ресурсов).
Модели структуры отображают связи между компонентами объекта и внешней средой и подразделяются на:
- канонические модели, характеризующие взаимодействие объекта с окружением через входы и выходы:
- модели внутренней структуры, характеризующие состав компонентов объекта и связи между ними;
- модели иерархической структуры (дерево системы), в которых объект расчленяется на элементы более низкого уровня, действия которых подчинены интересам целого.
Модели структуры обычно представлены в виде блок-схем, реже графов и матриц связей.
Модели функционирования включают широкий спектр символических моделей:
- модели жизненного цикла системы, описывающие процессы существования систем от зарождения замысла их создания до прекращения функционирования;
- модели операций, выполняемых объектами и представляющих описание взаимосвязанной совокупности процессов функционирования отдельных элементов объекта при реализации тех или иных функций объектов;
- информационные модели, отображающие во взаимосвязи источники и потребителей информации, виды информации, характер ее преобразования, а также временные и количественные характеристики данных;
- процедурные модели, описывающие порядок взаимодействия элементов исследуемого объекта при выполнении различных операций, в частности, реализации процедур принятия управленческих решений;
- временные модели, описывающие процедуру функционирования объектов во времени и распределение ресурса "время" по отдельным компонентам объекта.
Стоимостные модели, как правило, сопровождают модели функционирования объекта и по отношению к ним вторичны. Их совместное использование позволяет проводить комплексную технико-экономическую оценку объекта или его оптимизацию по экономическим критериям.
В зависимости от степени формализации связей между факторами различают аналитические и алгоритмические модели.
Аналитические модели предполагают запись математической модели в виде алгебраических уравнений и неравенств, не имеющих разветвлений вычислительного процесса, при определении значений любых переменных, состояния модели, целевой функции и уравнений связи.
Алгоритмические модели описывают критерии и ограничения математическими конструкциями, включающими логические условия, приводящие к разветвлению вычислительного процесса. Они применяются, когда модель сложной системы гораздо легче построить в виде алгоритма, показывающего отношения между элементами системы в процессе ее функционирования, задаваемые обычно в виде логических условий - разветвлений хода течения процесса. Тематическое описание для элементов может быть очень простым, однако взаимодействие большого количества простых, по математическому описанию, элементов позволяет описать сложность системы.
В зависимости от наличия случайных факторов различают стохастические и детерминированные модели.
В детерминированных моделях ни целевая функция, ни уравнения связи не содержат случайных факторов и для данного множества выходных значений модели, может быть получен один-единственный результат.
Для стохастических моделей характерно наличие факторов, которые имеют вероятностную природу и характеризуются какими-либо законами распределения, а среди функций могут быть и случайные. Значения выходных характеристик в таких моделях могут быть предсказаны только в вероятностном смысле. Реализация таких моделей в большинстве случаев осуществляется методами имитационного моделирования.
В зависимости от фактора времени различают динамические и статические модели.
Модели, в которых входные факторы, а, следовательно, и результаты моделирования явно зависят от времени, называются динамическими, а модели, в которых зависимость от времени либо отсутствует совсем, либо проявляется слабо или неясно, называются статическими.
