Formalisering av systemmodeller

Formalisering av systemmodeller — är en process för strikt beskrivning av strukturen, egenskaperna, målen och beteendet hos system med hjälp av formella språk: matematiska, logiska, grafiska och andra. Formalisering är nödvändig för en ordnad representation av komplexa objekt, genomförande av analys, prognoser och konstruktion av styrsystem.

Allmän karaktäristik

Formalisering säkerställer:

• ordnat beskrivande av systemets element, kopplingar och mål;
• entydig tolkning av modellen;
• möjlighet till reproducerbar analys och simulering av funktionssättet;
• identifiering av dolda regelbundenheter i samspelet mellan komponenter och omgivning.

Inom systemanalys spelar formalisering av modeller en central roll i övergången från en kvalitativ förståelse av systemet till dess strikta undersökning och styrning.

Formaliseringens steg

Formaliseringsprocessen omfattar:

• Fastställande av modelleringsmål;
• Identifiering av element och kopplingar med hänsyn till aspekter av funktionssätt och utveckling;
• Strukturering av mål och funktioner som återspeglar systemets inre organisation;
• Val av formellt språk (matematik, logik, mängdlära, grafer m.fl.);
• Konstruktion av en formaliserad beskrivning av samspelen inom systemet och mellan systemet och omgivningen.

En formaliserad modell fixerar de väsentliga aspekterna hos objektet och återspeglar såväl den inre strukturen som samspelet med omgivningen.

Formaliseringsmedel

Formalisering av modeller genomförs med hjälp av:

• matematiska ekvationer och olikheter;
• boolesk logik och logiska scheman;
• grafer och nätverksmodeller;
• tillståndsautomater och algoritmiska beskrivningar;
• topologiska och mängdteoretiska representationer.

Valet av medel beror på objektets natur, kopplingarnas komplexitet och forskningens syfte.

Särdrag vid formalisering av olika systemtyper

Formalisering beror på systemets organisationsgrad:

• Välorganiserade system — tillåter deterministisk beskrivning med hjälp av strikta matematiska modeller.
• Dåligt organiserade system — kräver tillämpning av statistiska metoder och stokastisk modellering.
• Självorganiserande system — beskrivs med adaptiva och dynamiska modeller som beaktar stokastik och strukturutveckling.

Att ta hänsyn till systemets organisationskaraktär är avgörande för valet av en adekvat formaliseringsform.

Formaliseringens begränsningar

• Potentiell förlust av en del av systemets verkliga egenskaper vid förenkling av modellen.
• Begränsad tillämpbarhet av modellen utanför de villkor under vilka den konstruerades.
• Behovet av balans mellan modellens komplexitet och praktisk tillämpbarhet.

Formalisering bör sträva efter att uppnå tillräcklig noggrannhet utan onödig komplexitet.

Formaliseringens betydelse

Formalisering utgör grunden för:

• konstruktion av analytiska och numeriska modeller;
• utveckling av styrmetoder;
• genomförande av systemprognoser;
• modellering av beslutsprocesser;
• bedömning av systemens stabilitet och utveckling.

Samband med andra begrepp

• System
• Modell
• Systemmodell
• Modellering
• Modelleringsprocess
• Systemets omgivning
• Systemets beteende