Теоретическая часть. Понятие модели и моделирования

Понятие модели и моделирования. Классификация моделей.

Задачи, которые решает человек в своей образовательной, научно-

исследовательской, профессиональной деятельности, делятся на две категории: вычислительные и функциональные. Цель вычислительных задач – расчет параметров, характеристик, обработка данных. Функциональные задачи требуют решения при реализации функций управления, проектирования. Это, например, управление деятельностью торгового предприятия, планирование выпуска продукции, управление перевозкой грузов и т.п.

Под реальным объектом подразумевается исследуемый объект (система, явление, процесс). Модель – это материальный или воображаемый объект, который в процессе познания замещает реальный объект, сохраняя при этом его существенные свойства.

Моделирование – это процесс исследования реального объекта с помощью модели. Исходный объект называется при этом прототипом или оригиналом. Выделяют разные виды моделирования.

Натурное моделирование – проведение исследований на реальном объекте с последующей обработкой результатов эксперимента.

Имитационное моделирование – метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности.

Физическое моделирование – метод экспериментального изучения различных физических явлений, основанный на их физическом подобии (физических моделях).

Математическое моделирование – процесс установления соответствия данному объекту некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта.

Моделировать можно не только материальные объекты, но и процессы. Например, конструкторы используют аэродинамическую трубу для воспроизведения на земле условий полета самолета. Создается модель полета самолета, т. е. условия, подобные тем, что происходят в реальном полете. На такой модели измеряются нагрузки на корпусе, исследуется прочность самолета и пр. В дальнейшем термин «объект моделирования» будем понимать в широком смысле: это может быть и некоторый вещественный объект (предмет, система) и реальный процесс.

Модель повторяет не все свойства реального объекта, а только те, которые требуются для ее будущего применения. Поэтому важнейшим понятием в моделировании является понятие цели.

Цель моделирования – это назначение будущей модели. Цель определяет те свойства объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели. Иначе говоря, модель – это упрощенное подобие реального объекта, который отражает существенные особенности (свойства) изучаемого реального объекта, отвечающие цели моделирования.

Существует ряд общих требований к свойствам, которым должны удовлетворять модели:

- адекватность – достаточно точное отображение свойств объекта;

- конечность – модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и свойств;

- полнота (информативность) – предоставление получателю всей необходимой информации об объекте в рамках гипотез, принятых при построении модели;

- упрощенность – модель отображает только существенные стороны объекта;

- гибкость – возможность воспроизведения различных ситуаций во всем диапазоне изменения условий и параметров;

- приемлемая для имеющегося времени и программных средств трудоемкость разработки модели.

Классификация моделей. Классификация – это разделение объектов на группы, имеющие один или несколько общих признаков. В зависимости от признака классификации одни и те же модели могут быть отнесены к разным классам. Такими признаками могут быть, например, учет в модели временного фактора, способ представления модели и др.