Основные этапы построения моделей

План

1. Основные этапы построения моделей

2. Основной тезис формализации

1. Основные этапы построения моделей

Итак, предположим, что есть объект исследования и определена цель построения модели этого объекта. Что же дальше? С чего начать построение модели?

Вероятно, первое, что нужно сделать, это проанализировать объект с точки зрения цели моделирования. На этом этапе выде

ляются все известные субъекту моделирования свойства объекта. Это нужно для того, чтобы среди многих свойств и признаков объекта выделить существенные с точки зрения целей моделирования, которые затем должны быть отражены в модели.

Для одного и того же объекта при разных целях моделирования существенными будут считаться разные свойства.

Пример.

Вы решили сделать бумажный самолётик, чтобы можно было его запускать и наблюдать, как он летает. Наиболее важным для вас в этом случае то, чтобы самолётик летал подобно настоящему самолёту (пусть очень короткое время и на маленькой высоте). Для этого в модели вы должны отразить корпус с носовой и хвостовой частью и, главное, крылья. Именно эти элементы конструкции и их взаимное расположение будут существенными признаками, по которым бумажный самолётик подобен настоящему.

Итак, существенные признаки этой модели — крылья, корпус, их взаимное расположение, умение летать.

Пример.

Для кассира по продаже авиабилетов моделью самолёта будет план салона, а существенными признаками — расположение рядов кресел, количество кресел в ряду, стоимость билета для каждого места, наличие свободных мест.

Пример.

Для авиадиспетчера модель самолёта — это светящаяся точка на экране радара. Существенные признаки — скорость и высота полёта, направление и вид движения (взлёт, посадка, разворот и т. п.), взаиморасположение с другими самолётами, находящимися в контролируемом районе.

Пример.

Для технолога цеха, где происходит сборка самолёта, моделью самолёта будут конструкторские чертежи, технологическая карта сборки, перечень деталей. Существенные признаки — наименование и количество деталей, порядок и способ их соединения, требования к квалификации специалистов, необходимое оборудование для обеспечения заданной надёжности соединений и прочее.

Рис.1 Проектирование носовой части самолёта с помощью системы автоматизированного проектирования

Пример

Для конструктора самолёта, строящего компьютерную имитационную модель для проверки надёжности конструкции в разных полётных условиях (рис. 2), моделью самолёта будет изменение графического изображения и расчётных параметров на экране дисплея при изменении значения входных параметров-переменных. Существенные признаки — закономерности и характер зависимости поведения самолёта и его отдельных элементов от воздействующих на самолёт внешних условий, а также формулы, позволяющие отразить эти зависимости на экране дисплея.

Рис.2 Компьютерная имитационная модель самолёта

Вы можете дальше продолжить ряд примеров, если рассмотрите самолёт с точки зрения людей разной специальности, обладающих разным опытом «общения» с ними. Но даже из описания приведённых ситуаций ясно, что первое, что необходимо сделать при построении модели после определения (и, желательно, чёткого формулирования) цели моделирования, это выделить существенные с точки зрения цели моделирования признаки моделируемого объекта.

Эти признаки могут относиться:

• к внешнему виду объекта;

• к структуре объекта (составляющие объект элементы и их взаимосвязь);

• к поведению объекта (изменение внешнего вида и структуры объекта с течением времени, способы реагирования на внешние воздействия, закономерности развития, особенности взаимоотношений с другими объектами).

Нет единого верного для всех случаев способа (правила, алгоритма) выделения существенных признаков, свойств, отношений. Иногда они очевидны, а иногда приходится построить много разных моделей с различными наборами этих свойств, прежде чем будет достигнута цель моделирования.

От того, насколько правильно и полно выделены существенные признаки, зависит соответствие построенной модели заданной цели, то есть её адекватность цели моделирования. А вот адекватность модели объекту моделирования будет зависеть от того, как эти выделенные существенные признаки мы сможем выразить, в какой форме мы их отобразим. Понятие адекватности — одно из ключевых понятий моделирования и ему посвящен отдельный параграф этой главы.

Выбор формы представления выделенных признаков объекта моделирования — следующий этап процесса моделирования.

Попробуйте в следующем примере определить, все ли существенные (с точки зрения заданной цели) признаки выделены; нет ли среди перечисленных признаков несущественных; соответствует ли форма их отражения вашим представлениям.

Пример.

Объект моделирования — дачный участок ваших друзей или родственников.

Формами представления моделей могут быть: словесное описание, чертёж, таблица, формула, схема, алгоритм, компьютерная программа и т. п.

Как только форма представления выделенных существенных свойств и признаков выбрана, можно приступать к формализации, то есть приведению (сведению, представлению) информации, связанной с выделенными свойствами, к выбранной форме.

Процесс формализации, например, при построении математической модели или разработке сборочного чертежа изделия, имеет свои правила и этапы. Подчас это длительный и кропотливый процесс, требующий определённых знаний. В следующих параграфах вы познакомитесь с ним более подробно.

Результатом этапа формализации и будет информационная модель.

Но прежде, чем говорить об окончании процесса моделирования, построенную модель необходимо проверить на непротиворечивость и проанализировать, насколько она адекватна объекту и цели моделирования.

 Скачать реферат