Формирование структуры модели с позиций структурного моделирования

Модель структуры системы строится на основании принятых на концептуальном этапе моделирования гипотез о структуре и функционировании системы.

В модели структуры (содержательная модель) описываются все элементы системы, все связи между элементами внутри системы и связи некоторых элементов с окружающей средой (входы и выходы системы), указываются направления и типы связей (информационная, материальная, энергетическая). Основная сложность при этом – обоснование числа связей, наиболее существенных для целей моделирования.

Основой формирования структуры служит структурный элемент (объект) — элемент, выполняющий одну из элементарных функций, связанных с моделируемым предметом, процессом или явлением.

В результате декомпозиции подсистемы по определенным признакам выделяются отдельные структурные элементы и связи между ними. Глубина декомпозиции определяется сложностью и размерностью системы, а также целями моделирования.

Элементы (или подсистемы) связаны структурными соотношениями, которым соответствуют функции.

Наиболее часто структура системы изображается в виде схемы. Это может быть блок-схема, структурная, функциональная или принципиальная схема. Наконец, это может быть монтажная схема или сборочный чертеж, печатная плата или топология. Такие схемы называют инженерной формой представления структуры схемы.

В модели структурной схемы описываются все элементы системы, все связи между элементами внутри системы и связи некоторых элементов с окружающей средой (входы и выходы системы), указываются направления связей, типы связей (информационная, материальная, энергетическая). Система представляется как совокупность модулей (блоков).

Представление исследуемого объекта в виде многоуровневой конструкции из элементов называют структуризацией объекта.

Структуризация — первый шаг на пути формального описания сложной системы. Другие необходимые шаги связаны с формализацией элементов системы и взаимодействий между ними. Для решения большинства практических задач недостаточно иметь только модель состава, необходимо установить между элементами определенные отношения – установить связи (чтобы получить велосипед недостаточно иметь его детали – необходимо правильно соединить все детали между собой).

Принципы построения и вид модели структуры системы зависят от типа системы и целей исследований.

Основная сложность при этом – обоснование числа связей, наиболее существенных для целей моделирования. Для одной системы может быть сформировано множество различных взаимосвязанных между собой компонентов структуры (подструктур). Например, в структуре общества имеются экономическая, политическая, социальная и другие тесно взаимосвязанные подструктуры.

Структурная и функциональная модели дополняют и соответствуют друг другу – каждому элементу приписывается функция, каждую функцию выполняет элемент.

Для синтеза модели (построение структуры модели) используется операция агрегирования – установление отношений между компонентами - агрегатами (в данном случае – между компонентами модели).

Свойства агрегата не являются только совокупностью свойств его отдельных элементов – агрегат может обладать такими свойствами, которых нет ни у одного из составляющих его элементов (выражение закона диалектики – переход количества в качество).

Примеры: построение монтажной радиосхемы, построение вычислительного агрегата из набора однотипных элементов, исследование твердости материалов (графита и алмаза), состоящих из однотипных элементов (атомов) но с разными способами соединения атомов (кристаллическими решетками).