Systeemmodel

Systeemmodel — een vereenvoudigde representatie van een systeem, die de meest wezenlijke elementen, verbanden en processen weergeeft die van belang zijn voor de analyse, het ontwerp, het beheer of het begrip van het gedrag van een systeem in een bepaalde context. Een model wordt gecreëerd met als doel het systeem te bestuderen zonder dat daadwerkelijke interactie met het systeem in de werkelijkheid nodig is.

Algemene definitie

Modellering is een van de centrale instrumenten van systeemanalyse. Een model maakt het mogelijk om:

• de structuur, functies en het gedrag van het systeem weer te geven;
• het systeem onder verschillende omstandigheden te bestuderen;
• de reacties van het systeem op invloeden te voorspellen;
• oplossingen te ontwikkelen en te toetsen vóór de implementatie ervan.

Een model wordt gecreëerd als afbeelding van een object, als onderzoeksdoel en als middel voor analyse. Het vormt een tussenliggende schakel tussen het werkelijke systeem en de persoon die het bestudeert of beheert.

Eigenschappen van een model

• Adequaatheid — weergave van de wezenlijke kenmerken van het origineel.
• Doelgerichtheid — opgebouwd met inachtneming van het modelleringsdoel.
• Eenvoud — voor de taak onbelangrijke details zijn weggelaten.
• Operationaliteit — geschikt voor analyse, berekeningen en experimenten.
• Interpreteerbaarheid — begrijpelijkheid van de resultaten voor de gebruiker van het model.

Soorten systeemmodellen

Modellen kunnen op verschillende gronden worden geclassificeerd:

Naar de mate van formalisering

• Verbale (beschrijvende) modellen — gebaseerd op natuurlijke taal.
• Grafische modellen — schema's, diagrammen, blokken, grafen.
• Formele modellen — wiskundige, logische, algoritmische modellen.
• Simulatiemodellen — reproduceren de dynamiek van gedrag in een kunstmatige omgeving.

Naar het type representatie

• Structurele modellen — leggen elementen en verbanden vast.
• Functionele modellen — beelden functies en transformaties af.
• Dynamische modellen — modelleren gedrag in de tijd.
• Informatiemodellen — beschrijven gegevensstromen en signalen.
• Doelgerichte modellen — richten zich op de hiërarchie van doelen en criteria voor het bereiken ervan.

Naar de mate van abstractie

• Conceptuele modellen — algemene voorstellingen en principes.
• Analytische modellen — bevatten geformaliseerde afhankelijkheden.
• Computermodellen — geïmplementeerd in de vorm van programmacode of een model.

Het model als weergave van het systeem

Een systeemmodel vertegenwoordigt:

• structuur — uit welke elementen het systeem bestaat;
• verbanden — hoe deze elementen met elkaar wisselwerken;
• processen — welke handelingen binnen het systeem plaatsvinden;
• doelen — naar welke resultaten het systeem streeft;
• context — hoe het systeem wisselwerkt met zijn omgeving.

Doelen van modellering

Modellen worden voor verschillende doeleinden ontwikkeld:

• analyse van de huidige toestand;
• ontwerp van een nieuw systeem;
• selectie van de optimale oplossingsvariant;
• voorspelling van gedrag;
• beheer van functioneren en ontwikkeling;
• opleiding en kennisoverdracht.

Stappen bij het bouwen van een model

1. Probleemstelling van de modellering — formulering van doelen en beperkingen.
2. Keuze van het modeltype — afhankelijk van het doel en de beschikbare gegevens.
3. Identificatie van parameters — bepaling van de wezenlijke kenmerken.
4. Opbouw van de modelstructuur — beschrijving van elementen en verbanden.
5. Formalisering — beschrijving van het gedrag met behulp van wiskundige of algoritmische middelen.
6. Analyse en verificatie — controle van het model op correctheid.
7. Interpretatie van de resultaten — toepassing van het model voor besluitvorming.

Model en systeemdenken

Het gebruik van modellen bevordert:

• een holistische waarneming van het object;
• identificatie van sleutelfactoren;
• het onderscheiden van structuur en oorzaak-gevolgrelaties;
• de overgang van empirisch begrip naar geformaliseerde analyse.

Het model in de levenscyclus van het systeem

In verschillende fasen van de levenscyclus worden verschillende modellen toegepast:

• in de ontwerpfase — conceptuele en technische modellen;
• in de exploitatiefase — operationele modellen voor beheer;
• in de ontwikkelingsfase — prognostische en scenario-modellen.

Voorbeelden van modellen

• Stroomdiagrammen en architectuurschema's;
• Wiskundige besturingsmodellen (bijvoorbeeld toestandsvergelijkingen);
• Simulatiemodellen;

Relatie met andere begrippen

• Systeem — het object van modellering;
• Functie — de uitvoering van een handeling in het model;
• Proces — het dynamische deel van het model;
• Doel — bepaalt de gerichtheid van het model;
• Systeemgrenzen — bepalen het bereik van het model;
• Systeemomgeving — de externe context van de modellering.

Zie ook

• Modellering
• Systeem
• Functie
• Systeemstructuur
• Systeemodynamica
• Zwarte-doosmodel