Model systemu

Model systemu — to uproszczone przedstawienie systemu, odzwierciedlające najistotniejsze elementy, powiązania i procesy, ważne dla analizy, projektowania, zarządzania lub rozumienia zachowania systemu w określonym kontekście. Model tworzony jest w celu badania systemu bez konieczności interakcji z nim w rzeczywistości.

Ogólna definicja

Modelowanie — jeden z centralnych narzędzi analizy systemowej. Model pozwala:

• odzwierciedlić strukturę, funkcje i zachowanie systemu;
• badać system w różnych warunkach;
• przewidywać reakcje systemu na oddziaływania;
• opracowywać i weryfikować rozwiązania przed ich wdrożeniem.

Model tworzony jest jako odwzorowanie obiektu, celu badania i środka analizy. Stanowi ogniwo pośrednie między rzeczywistym systemem a człowiekiem, który go bada lub którym zarządza.

Właściwości modelu

• Adekwatność — odzwierciedlenie istotnych cech oryginału.
• Zgodność celowa — zbudowana z uwzględnieniem celu modelowania.
• Uproszczoność — pominięte zostały szczegóły nieistotne dla zadania.
• Operacyjność — przydatna do analizy, obliczeń, eksperymentów.
• Interpretowalność — zrozumiałość wyników dla użytkownika modelu.

Rodzaje modeli systemów

Modele można klasyfikować według różnych kryteriów:

Według stopnia formalizacji

• Werbalne (opisowe) — oparte na języku naturalnym.
• Graficzne — schematy, diagramy, bloki, grafy.
• Formalne — matematyczne, logiczne, algorytmiczne.
• Symulacyjne — odtwarzają dynamikę zachowania w sztucznym środowisku.

Według typu reprezentacji

• Strukturalne — utrwalają elementy i powiązania.
• Funkcjonalne — odwzorowują funkcje i przekształcenia.
• Dynamiczne — modelują zachowanie w czasie.
• Informacyjne — opisują przepływy danych i sygnały.
• Celowe — koncentrują się na hierarchii celów i kryteriach ich osiągania.

Według stopnia abstrakcji

• Konceptualne — ogólne przedstawienia i zasady.
• Analityczne — zawierają sformalizowane zależności.
• Komputerowe — zrealizowane w postaci kodu programowego lub modelu.

Model jako odwzorowanie systemu

Model systemu przedstawia:

• strukturę — z jakich elementów składa się system;
• powiązania — jak te elementy ze sobą współdziałają;
• procesy — jakie działania zachodzą w systemie;
• cele — do jakich wyników dąży system;
• kontekst — jak system współdziała ze swoim otoczeniem.

Cele modelowania

Modele opracowywane są w różnych celach:

• analiza stanu bieżącego;
• projektowanie nowego systemu;
• wybór optymalnego wariantu rozwiązania;
• prognozowanie zachowania;
• zarządzanie funkcjonowaniem i rozwojem;
• szkolenie i przekazywanie wiedzy.

Etapy budowy modelu

1. Sformułowanie zadania modelowania — określenie celów i ograniczeń.
2. Wybór typu modelu — w zależności od celu i dostępnych danych.
3. Identyfikacja parametrów — określenie istotnych charakterystyk.
4. Budowa struktury modelu — opis elementów i powiązań.
5. Formalizacja — opis zachowania za pomocą środków matematycznych lub algorytmicznych.
6. Analiza i weryfikacja — sprawdzenie poprawności modelu.
7. Interpretacja wyników — zastosowanie modelu do podejmowania decyzji.

Model a myślenie systemowe

Stosowanie modeli sprzyja:

• całościowemu postrzeganiu obiektu;
• identyfikacji kluczowych czynników;
• wyodrębnieniu struktury i związków przyczynowo-skutkowych;
• przejściu od empirycznego rozumienia do sformalizowanej analizy.

Model w cyklu życia systemu

Na różnych etapach cyklu życia stosowane są różne modele:

• w fazie projektowania — modele konceptualne i techniczne;
• w fazie eksploatacji — modele operacyjne do zarządzania;
• w fazie rozwoju — modele prognostyczne i scenariuszowe.

Przykłady modeli

• Diagramy przepływów i schematy architektoniczne;
• Matematyczne modele sterowania (np. równania stanu);
• Modele symulacyjne;

Powiązania z innymi pojęciami

• System — obiekt modelowania;
• Funkcja — realizacja działania w modelu;
• Proces — dynamiczna część modelu;
• Cel — określa ukierunkowanie modelu;
• Granice systemu — wyznaczają obszar objęty modelem;
• Otoczenie systemu — zewnętrzny kontekst modelowania.

Zobacz też

• Modelowanie
• System
• Funkcja
• Struktura systemu
• Dynamika systemowa
• Model czarnej skrzynki