Формализация на модели на системи

Формализация на модели на системи — това е процес на строго описание на структурата, свойствата, целите и поведението на системите с използване на средствата на формалните езици: математически, логически, графични и други. Формализацията е необходима за упорядочено представяне на сложни обекти, провеждане на анализ, прогнозиране и изграждане на системи за управление.

Обща характеристика

Формализацията осигурява:

• упорядочено описание на елементите, връзките и целите на системата;
• еднозначност на интерпретацията на модела;
• възможност за възпроизводим анализ и симулация на функционирането;
• разкриване на скрити закономерности в взаимодействието на компонентите и средата.

В системния анализ формализацията на моделите играе централна роля в процеса на преход от качественото разбиране на системата към нейното строго изследване и управление.

Етапи на формализацията

Процесът на формализация включва:

• Определяне на целите на моделирането;
• Обособяване на елементите и връзките с отчитане на аспектите на функционирането и развитието;
• Структуриране на целите и функциите, отразяващи вътрешната организация на системата;
• Избор на формален език (математика, логика, теория на множествата, графи и др.);
• Изграждане на формализирано описание на взаимодействията вътре в системата и между системата и средата.

Формализираният модел фиксира съществените аспекти на обекта, отразявайки както вътрешната структура, така и взаимодействието с обкръжението.

Средства за формализация

Формализацията на моделите се осъществява с помощта на:

• математически уравнения и неравенства;
• булева логика и логически схеми;
• графи и мрежови модели;
• автомати на състоянията и алгоритмични описания;
• топологични и теоретико-множествени представяния.

Изборът на средство зависи от природата на обекта, сложността на взаимовръзките и целта на изследването.

Особености на формализацията на различни типове системи

Формализацията зависи от степента на организираност на системата:

• Добре организирани системи — допускат детерминирано описание с помощта на строги математически модели.
• Слабо организирани системи — изискват прилагане на статистически методи и стохастично моделиране.
• Самоорганизиращи се системи — описват се с адаптивни и динамични модели, отчитащи стохастиката и развитието на структурата.

Отчитането на характера на организацията на системата е критично важно за избора на адекватна форма на формализация.

Ограничения на формализацията

• Потенциална загуба на част от реалните свойства на системата при опростяване на модела.
• Ограничена приложимост на модела извън условията, при които е бил изграден.
• Необходимост от баланс между сложността на модела и практическата му приложимост.

Формализацията трябва да се стреми към постигане на достатъчна точност без излишна усложненост.

Значение на формализацията

Формализацията е основа за:

• изграждане на аналитични и числени модели;
• разработване на методи за управление;
• провеждане на системни прогнози;
• моделиране на процеси на вземане на решения;
• оценка на устойчивостта и развитието на системите.

Връзка с други понятия

• Система
• Модел
• Модел на система
• Моделиране
• Процес на моделиране
• Среда на системата
• Поведение на системата