Классификация видов моделирования систем

В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно таким же. При моделировании абсолютное подобие, как правило, не имеет места, т.к. используемая модель обычно должна отображать непосредственно исследуемую сторону функционирования объекта. В качестве одного из первых признаков классификации видов моделирования можно выбрать степень полноты модели, т.е. разделить их на полные, неполные и приближенные. В основе полного моделирования лежит полное подобие, которое проявляется как во времени, так и в пространстве. Для неполного моделирования характерно частичное подобие модели изучаемому объекту. В основе приближенного моделирования лежит приближенное подобие, при котором некоторые стороны функционирования реального объекта не моделируются вовсе.

В зависимости от характера изучаемых процессов все виды моделирования могут быть разделены на детерминированные и стохастические, статические и динамические, а также дискретные, непрерывные и дискретно-непрерывные. Детерминированное моделирование отображает процессы, в которых предполагается отсутствие всяких случайных воздействий. Стохастическое моделирование отображает вероятностные процессы и события, в этом случае анализируются ряд реализаций случайного процесса и оцениваются его средние характеристики, т.е. набор однородных реализаций. Статическое моделирование служит для описания поведения объекта в какой-либо момент времени, а динамическое моделирование отображает поведение объекта во времени. Дискретное моделирование служит для описания процессов, которые предполагаются дискретными, соответственно непрерывное моделирование позволяет отразить непрерывные процессы в системах, в свою очередь дискретно-непрерывное моделирование используется для случаев, когда задачей является выделение наличия как дискретных, так и непрерывных процессов.

В зависимости от формы представления объекта или системы можно выделить реальное и мысленное моделирование. При реальном моделировании (натурном или физическом) используется возможность исследования различных характеристик на реальном объекте целиком или же на его части. Данный вид моделирования является наиболее адекватным, но при этом его возможности ограничены особенностями исследуемых объектов. Натурным моделированием называется проведение исследования на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента на основе теории подобия, оно может заключать в научном или производственном экспериментах, а также представлять комплексные испытания. Другим видом реального моделирования является физическое моделирование, которое отличается от натурного тем, что исследование проводится на установках, которые сохраняют природу явлений и обладают физическим подобием. Физическое моделирование может протекать в реальном и псевдореальном масштабах времени, или без учета времени.

Мысленное моделирование, которое может являться наглядным, символическим или математическим, часто является единственным способом моделирования объектов, которые либо практически не реализуемы в заданном интервале времени, либо существуют вне условий, возможных для их физического создания. При наглядном моделировании (гипотетическом, аналоговом или макетировании) на базе научных представлений о реальных объектах создаются различные модели, наглядно отражающие явления и процессы, протекающие в объекте или системе. В основу гипотетического моделирования исследователем закладывается некоторая гипотеза о закономерностях протекания процесса, которая отражает уровень знаний об объекте и базируется на причинно-следственных связях между входом и выходом изучаемого объекта. Аналоговое моделирование основывается на применении аналогий различных уровней, наивысшим уровнем является полная аналогия, имеющая место только для достаточно простых систем. Макетирование применяется в тех случаях, когда протекающие в реальном объекте процессы не поддаются физическому моделированию, либо может предшествовать проведению других видов моделирования, при этом в основе построения макетов также лежат аналогии, базирующиеся на причинно-следственных связях между явлениями и процессами в объекте. Символическое моделирование представляет собой искусственный процесс создания логического объекта, который замещает реальный и выражает основные свойства его отношений с помощью знаком или символов, и может быть языковым или знаковым. Если ввести некоторые условные обозначения отдельных понятий, т.е. знаки, то появляется возможность реализации знакового моделирования, при котором, используя операции объединения, пересечения и дополнения теории множеств, можно в отдельных символах дать описание какого-то реального объекта. В основе языкового моделирования лежит некоторый тезаурус, который базируется из фиксированного набора входящих понятий. Отметим, что между тезаурусом и обычном словарем имеются принципиальные отличия. Тезаурус – словарь, очищенный от неоднозначности, т.е. в нем каждому слову может соответствовать только единственное понятие.