Моделирование и его цель

Моделирование – это изучение реальной системы (оригинала) путем замещения ее новым объектом (моделью), имеющим с ней определенные объектные соответствия и позволяющим прогнозировать ее функциональные особенности.

Постановка любой задачи заключается в том, чтобы перевести ее словесное или вербальное описание в формальное.

Перевод вербального описания задачи или проблемной ситуации в формальное, осмысление, интерпретация модели и получаемых результатов становятся неотъемлемой частью практически каждого этапа моделирования сложной развивающейся системы. Часто для того чтобы точнее охарактеризовать такой подход к моделированию процессов принятия решений, говорят о создании как бы «механизма» моделирования, «механизма» принятия решений (например, «хозяйственный механизм», «механизм проектирования и развития предприятия» и т.п.).

Возникающие у исследователей вопросы: «Как формировать такие развивающиеся модели или «механизмы»? Как доказывать адекватность моделей?» — и являются основным предметом системного анализа.

Для решения проблемы перевода вербального описания или про­блемной ситуации в формальное отображение в различных областях деятельности стали развиваться специальные приемы и методы. Так возникли методы «мозговой атаки», «сценариев», экспертных оценок, «дерева целей» и т.п.

Развитие методов моделирования, разумеется, шло не так последовательно, как показано на рис. 2.3, а методы возникали и развивались параллельно. Существуют различные модификации сходных методов. Их по-разному объединяли в группы, т.е. исследователи предлагали разные классификации Постоянно возникают новые методы моделирования как бы на «пересечении» уже сложившихся групп. Однако основную идею — существование «спектра» методов между вербальным и формальным пред­ставлением проблемной ситуации — этот рисунок иллюстрирует.

Процесс моделирования включает несколько этапов:

1 этап. Постановка задачи и определение свойств реального объекта, подлежащих исследованию.

2 этап. Констатация затруднительности или невозможности исследования реального объекта.

3 этап. Выбор модели, хорошо фиксирующей основные свойства объекта с одной стороны и легко поддающейся исследованию с другой. Модель должна отражать основные свойства объекта и не должна быть громоздкой.

4 этап. Исследование модели в соответствии с поставленной целью (проведение экспериментов).

5 этап. Проверка адекватности объекта и модели. Признание адекватности модели достигается многократным практическим подтверждением результатов тестовыми проверками. Если нет соответствия, то необходимо повторить первые четыре этапа.

6 этап. Окончательный выбор модели.

Таким образом, моделирование состоит в выявлении основных свойств исследуемого процесса, построении моделей и их применении для прогнозирования поведения натуры. Критерием правильности моделирования является практика.

При машинном моделировании динамические характеристики, интересующие исследователя, легко и быстро воспроизводятся на экране дисплея. Этот вид моделирования часто называют численным экспериментом.

Поэтому термин моделирование отражает и интерактивную форму связи человека с вычислительной машиной.

Цели моделирования:

· обоснование достоверности математических описаний;

· получение функциональных связей между величинами;

· сравнение конечного числа стратегий решения индивидуальной проблемы, т.е. ответ на вопросы: что будет, если...?;

· идентификация моделируемой системы;

· оптимизация модели. Выбор целевых функций;

· применение моделирования для обучения и тренировки.

Оригинал – замещаемый (моделируемый) объект, определенные свойства которого подлежат изучению методом моделирования. Здесь необходимо обострить внимание на том, что все практические исследования имеют определенную направленность, при этом изучаются определенные свойства объекта, поэтому модель копирует оригинал не полностью, а частично с необходимой для проведения исследования точностью.

Поэтому при создании модели следует выделять существенные и не существенные свойства, которые требуется моделировать, например, при исследовании движения маятника, образованного тяжелым грузом, подвешенным на конце нити, существенным является то, что колебания маятника носят регулярный характер, а несущественным обстоятельство – то, что нить белая, а груз черный.

Оригиналом может быть как реально существующие, так и проектируемые объекты (системы, подсистемы, элементы, а также явления и процессы, происходящие в них).

Модель – это вспомогательный объект позволяющий отображать, оценивать, рассчитывать и замещать оригинал. В общем случае модель – это явление, техническое устройство, знаковое образование, которые находятся в определенном соответствии с изучаемым объектом – оригиналом и способны замещать оригинал в процессе исследования, давая о нем необходимую информацию.

Модель всегда проще натуры, т.е. точных моделей натуры принципиально быть не может. Сложность модели обычно зависит от постановки задачи исследования объекта-оригинала. Объектом можно считать, например, отдельное предприятие, отдельную отрасль или всю сферу производства. Экономические явления представляют собой спрос и предложение продукции, уровень жизни населения страны, рост цен и т.д. Таким образом, понятие "объект моделирования" субъективно. Даже очень сложные объекты экономики нередко удается отражать в виде достаточно простых математических моделей.

Система – целенаправленное множество взаимосвязанных объектов любой природы, совокупность компонентов, которая рассматривается, как единое целое и организована для решения определенных функциональных задач. Исходя из принципа взаимозависимости, система должна проявлять свои свойства только при взаимодействии с окружающей средой.

Подсистемы – относительно самостоятельные части системы, функционально связанные между собой.

Элемент – компонент системы, принимаемый в данной постановке задачи как неделимый на более мелкие составляющие.

Явление – совокупность процессов, сопутствующих работе системы и проявляющихся в виде изменений состояний или режимов этой системы.

Режим – состояние системы, определяющееся множеством различных процессов и зависящее от собственных параметров системы и параметров возмущающих воздействий. Режим бывает переходным и установившимся.

Процесс – закономерное последовательное изменение относительно самостоятельной группы параметров режима, называемой параметрами процесса.

Внешняя среда – множество существующих вне объекта элементов, оказывающих влияние на исследуемый объект. Учитывая, что экономические системы отличаются большой сложностью, следует выявить функциональную структуру объекта исследования, разделить его на взаимодействующие части и определить состав и способы связей между ними и с окружающей средой.