Classification of system modeling methods — סיווגי שיטות מידול מערכות
סיווגי שיטות מידול מערכות
סיווגי שיטות מידול מערכות מהווים שיטתיזציה של גישות המידול בהתאם לאופי המערכת המדוּלָּה, מטרות הניתוח, סוג ייצוג המודל ומאפייני המנגנון המתמטי והקונצפטואלי הנעשה בו שימוש. הבנת סיווגי שיטות המידול מאפשרת לבחור את האמצעים המתאימים ביותר לחקר אובייקטים ותהליכים מורכבים במסגרת ניתוח מערכות.
מאפיין כללי
מידול מערכות הוא תהליך יצירת מודלים — ייצוגים מפושטים של מערכות קיימות או מתוכננות, המשקפים את המאפיינים המהותיים ביותר שלהן לצורך פתרון המשימות שהוצבו.
בחירת שיטת המידול תלויה ב:
- מורכבות המערכת ומבנהּ;
- מידת ארגונהּ;
- מטרות ומשימות הניתוח;
- המידע הזמין על המערכת;
- דרישות לגבי דיוק ורמת פירוט המודל;
- מגבלות הזמן והמשאבים לביצוע הניתוח.
סיווג שיטות המידול מאפשר לארגן באופן שיטתי גישות מגוונות ולהקל על תהליך בחירת האמצעים האופטימליים לניתוח.
בסיסי הסיווג של שיטות המידול
שיטות מידול מערכות מסווגות לפי קריטריונים שונים:
- לפי מידת הפורמליזציה;
- לפי אופי הזמן;
- לפי סוג ייצוג המידע;
- לפי סוג תיאור התנהגות המערכת;
- לפי אופי המנגנונים המתמטיים הנעשים בהם שימוש;
- לפי רמת פירוט המודל;
- לפי מידת ארגון המערכת המדוּלָּה.
סיווגים עיקריים
לפי מידת הפורמליזציה
- שיטות מפורמלות — מבוססות על מודלים מתמטיים קפדניים, כגון משוואות, אלגוריתמים וגרפים.
- שיטות בלתי-מפורמלות — נשענות על תיאור איכותי של מערכות, סכמות קונצפטואליות והערכות מומחים.
לפי אופי הזמן
- מודלים סטטיים — מתארים את המערכת ברגע קבוע בזמן או במצב מתייצב.
- מודלים דינמיים — מתארים את שינוי מצב המערכת לאורך זמן.
לפי סוג ייצוג המידע
- מודלים דטרמיניסטיים — מניחים ודאות מלאה לגבי התנהגות המערכת בתנאים נתונים.
- מודלים סטוכסטיים — מתחשבים באופי ההסתברותי של התנהגות המערכת ובהשפעת גורמים אקראיים.
לפי סוג תיאור התנהגות המערכת
- מודלים סימולטיביים — משחזרים את תהליכי הפעולה של המערכת לצורך ניתוח התנהגותה בתנאים שונים.
- מודלים אנליטיים — משתמשים בביטויים מתמטיים לתיאור התלות הפונקציונלית בין פרמטרי המערכת.
לפי אופי המנגנון המתמטי הנעשה בו שימוש
- מודלים דיסקרטיים — מתארים את התנהגות המערכות כרצף של אירועים או מצבים דיסקרטיים.
- מודלים רציפים — מייצגים את שינוי פרמטרי המערכת כתהליכים רציפים.
לפי רמת פירוט המודל
- מודלים ברמת מאקרו — תיאור מוכלל של המערכת ללא פירוט מבנהּ.
- מודלים ברמת מיקרו — תיאור מפורט של התנהגות האלמנטים הבודדים של המערכת ואינטראקציותיהם.
לפי מידת ארגון המערכת המדוּלָּה
- מערכות מאורגנות היטב — מבנים עם קשרים ברורים וחוקיות יציבה; בהן נעשה שימוש בעיקר בשיטות מידול אנליטיות.
- מערכות מאורגנות בצורה גרועה — אובייקטים עם אי-ודאות גבוהה ומבנה פרגמנטרי; בהן מוּחלות שיטות סטוכסטיות וסימולטיביות.
- מערכות מאורגנות-עצמית — מערכות עם מבנה פנימי מתפתח; מדוּלָּות תוך שימוש בגישות הסתברותיות, אבולוציוניות ותרחישיות.
גישות ספציפיות במידול מערכות
בהתאם למאפייני המערכת המדוּלָּה מוחלות שיטות מידול ספציפיות:
- דינמיקת מערכות — מידול של תהליכים רציפים של שינוי מצב מערכות על בסיס זרמים והצטברויות.
- מידול דיסקרטי-אירועי — מידול של מערכות שבהן המצב משתנה ברגעים דיסקרטיים בזמן כתוצאה מאירועים.
- מידול סוכני — מידול של מערכות דרך התנהגות של קבוצות סוכנים אוטונומיים.
- מידול רב-רמתי — שילוב של מודלים בעלי אופי ורמות פירוט שונות במסגרת תהליך אנליטי אחד מאוחד.
בחירת הגישה נקבעת על פי מאפייני הדינמיקה, המבנה והאינטראקציות במערכת.
בחירת שיטות המידול
בחירת שיטות המידול מתבצעת על בסיס התחשבות מקיפה ב:
- מטרות ומשימות המחקר;
- מאפייני אובייקט המידול;
- מידת הארגון ומורכבות המערכת;
- זמינות הנתונים הראשוניים ואפשרויות השגתם;
- דרישות לגבי דיוק, אמינות ופרשנות התוצאות;
- משאבים הזמינים לביצוע המידול (זמן, כוח מחשוב).
בפועל, נעשה לעיתים קרובות שימוש בגישה משולבת, המאחדת שיטות מידול שונות לקבלת תמונה מלאה יותר של פעולת המערכת.
קשר למושגים אחרים
סיווגי שיטות המידול קשורים קשר הדוק למושגי הבסיס של ניתוח מערכות:
- מידול
- מערכת
- מבנה המערכת
- מאפיינים דינמיים
- אי-ודאות במערכת
- פונקציה
- דינמיקת מערכות
ראו גם
- תורת המערכות
- גישת המערכות
- פורמליזציה של מודלים של מערכות