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系统模型与模拟

2003-6-17 阅读次数:

  在现代实际的社会、经济、军事系统中,人们为了更好地达到一定的系统目标和实现其一定的功能,都希望深入地了解和研究分析系统的内部结构和各要素或组成部分之间的关系。但是实际的系统描述却极为困难,如上述的社会、经济、军事大系统,其行为和政策效果往往无法用直接试验的办法得到。有些工程技术问题,虽然可以通过试验掌握系统的部分结构功能和特性,但是往往代价太大,所以人们提出了采用系统模型与模拟方法来研究分析比较复杂的现实系统。

  (1)模型的概念。模型是现实系统的一个抽象,用以简化地描述现实系统的本质属性,它必须反映实际,又必须高于实际,是一切客观事物及其运动形态的特征和变化规律的一种定量抽象,是在研究范围内更普遍更集中更深刻地描述实体特征的工具。 

  (2)模型种类。由于有多种角度,模型种类很多。常用的主要有以下几类:①实物模型。是原来物体的几何等价物,可缩小、放大或复制,如地球仪、人体塑像、模型飞机等,用以替代原实物的部分特性及其相互关系。②图表模型。如通常用的统筹图、网络图、生产计划图表等。用以描述工厂生产组织、生产流程及事件的状态、过程或顺序关系。③模拟模型。主要研究运动关系上的相似性。例如用电路原理模拟水力系统或机械运动等。④数学模型。这是对研究对象的高层抽象和概括,应用最为广泛,特别是在复杂的社会、经济与军事系统中,常用的有线性规则、投入产出、系统动力学、层次分析模型等。 

  (3)模型的基本组成部分。①系统。即模型描述的对象;②目标。即系统所要达到的目标;③组分。构成系统的各组成部分;④约束条件。是指系统所处的客观环境及限制条件;⑤变量。表述系统组分的变量,包括内部变量和外部变量、状态变量(空间、时间)等;⑥关联。表述系统不同变量之间的数量关系。 弄清上述各组成部分后才能构造系统模型。

  (4)模型特点。①黑箱理论。尽管对系统内部结构尚未完全弄清,只要在一定约束条件与输入下得到符合客观实际的输出,这个模型就可在一定范围内应用。②广义相似理论。现代模型方法打破了经典物理学的相似理论界限(硬模型),提出了以数学相似为基础的广义相似(软模型)。③反馈检验与修正。通过数据实验和实际比较判断后得到反馈,从而不断地修正模型,使之逐步逼近实际。④局限性。因依赖于人的主观经验判断及非量化因素,因此适用范围有局限性。

  (5)模型与模拟。模拟是应用模型进行实验的方法。因此,没有模型就谈不上模拟。但模型结构本身是静态的,只有通过模拟才能反映动态过程。

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