Klasifikace metod modelování systémů

Klasifikace metod modelování systémů

Klasifikace metod modelování systémů představují systematizaci přístupů k modelování v závislosti na povaze modelovaného systému, cílech analýzy, typu reprezentace modelu a zvláštnostech používaného matematického a konceptuálního aparátu. Pochopení klasifikací metod modelování umožňuje vybrat nejvhodnější prostředky pro zkoumání složitých objektů a procesů v rámci systémové analýzy.

Obecná charakteristika

Modelování systémů je proces vytváření modelů — zjednodušených reprezentací reálných nebo navrhovaných systémů, které odrážejí jejich nejpodstatnější charakteristiky pro řešení stanovených úkolů.

Volba metody modelování závisí na:

• složitosti a struktuře systému;
• míře jeho organizovanosti;
• cílech a úkolech analýzy;
• dostupných informacích o systému;
• požadavcích na přesnost a podrobnost modelu;
• omezeních týkajících se času a zdrojů pro provádění analýzy.

Klasifikace metod modelování umožňuje systémově uspořádat různorodé přístupy a usnadnit proces výběru optimálních prostředků analýzy.

Základy klasifikace metod modelování

Metody modelování systémů se klasifikují podle různých hledisek:

• podle míry formalizace;
• podle povahy času;
• podle typu reprezentace informací;
• podle typu popisu chování systému;
• podle povahy používaného matematického aparátu;
• podle úrovně podrobnosti modelu;
• podle míry organizovanosti modelovaného systému.

Základní klasifikace

Podle míry formalizace

• Formalizované metody — jsou založeny na striktních matematických modelech, například rovnicích, algoritmech, grafech.
• Neformalizované metody — opírají se o kvalitativní popis systémů, konceptuální schémata a expertní hodnocení.

Podle povahy času

• Statické modely — popisují systém v pevně stanoveném okamžiku nebo v ustáleném stavu.
• Dynamické modely — popisují změnu stavu systému v čase.

Podle typu reprezentace informací

• Deterministické modely — předpokládají úplnou určenost chování systému při zadaných podmínkách.
• Stochastické modely — zohledňují pravděpodobnostní charakter chování systému a vliv náhodných faktorů.

Podle typu popisu chování systému

• Simulační modely — reprodukují procesy fungování systému za účelem analýzy jeho chování za různých podmínek.
• Analytické modely — využívají matematické výrazy k popisu funkční závislosti mezi parametry systému.

Podle povahy používaného matematického aparátu

• Diskrétní modely — popisují chování systémů ve formě posloupnosti diskrétních událostí nebo stavů.
• Spojité modely — představují změnu parametrů systému jako spojité procesy.

Podle úrovně podrobnosti modelu

• Makroúrovňové modely — zobecněný popis systému bez podrobného zachycení jeho struktury.
• Mikroúrovňové modely — podrobný popis chování jednotlivých prvků systému a jejich vzájemných interakcí.

Podle míry organizovanosti modelovaného systému

• Dobře organizované systémy — struktury s jasnými vazbami a stabilními zákonitostmi; využívají se převážně analytické metody modelování.
• Špatně organizované systémy — objekty s vysokou mírou neurčitosti a fragmentární strukturou; uplatňují se stochastické a simulační metody.
• Samoorganizující se systémy — systémy s rozvíjející se vnitřní strukturou; modelují se s využitím pravděpodobnostních, evolučních a scénářových přístupů.

Specifické přístupy v modelování systémů

V závislosti na zvláštnostech modelovaného systému se používají specifické metody modelování:

• Systémová dynamika — modelování spojitých procesů změny stavu systémů na základě toků a akumulací.
• Diskrétně-událostní modelování — modelování systémů, kde se stav mění v diskrétních okamžicích v důsledku událostí.
• Agentní modelování — modelování systémů prostřednictvím chování množství autonomních agentů.
• Víceúrovňové modelování — kombinace modelů různé povahy a úrovní podrobnosti v rámci jednotného analytického procesu.

Volba přístupu je určena zvláštnostmi dynamiky, struktury a interakcí v systému.

Výběr metod modelování

Výběr metod modelování se provádí na základě komplexního zohlednění:

• cílů a úkolů výzkumu;
• charakteristik objektu modelování;
• míry organizovanosti a složitosti systému;
• dostupnosti vstupních dat a možností jejich získání;
• požadavků na přesnost, spolehlivost a interpretovatelnost výsledků;
• zdrojů dostupných pro provádění modelování (čas, výpočetní kapacity).

V praxi se často uplatňuje kombinovaný přístup, který spojuje různé metody modelování za účelem získání úplnějšího obrazu o fungování systému.

Vazba na jiné pojmy

Klasifikace metod modelování úzce souvisejí se základními pojmy systémové analýzy:

• Modelování
• Systém
• Struktura systému
• Dynamické vlastnosti
• Neurčitost v systému
• Funkce
• Systémová dynamika

Viz také

• Teorie systémů
• Systémový přístup
• Formalizace modelů systémů