Classification of system modeling methods — طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی سیستم‌ها

طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی سیستم‌ها

طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی سیستم‌ها عبارت است از نظام‌مند کردن رویکردهای مدل‌سازی بر اساس ماهیت سیستم مورد مطالعه، اهداف تحلیل، نوع نمایش مدل و ویژگی‌های دستگاه ریاضی و مفهومی مورد استفاده. درک طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی، امکان انتخاب مناسب‌ترین ابزارهای پژوهش اشیاء و فرآیندهای پیچیده را در چارچوب تحلیل سیستمی فراهم می‌کند.

ویژگی‌های کلی

مدل‌سازی سیستم‌ها فرآیند ساخت مدل‌ها — یعنی بازنمایی‌های ساده‌شده از سیستم‌های واقعی یا طراحی‌شده — است که مهم‌ترین ویژگی‌های آن‌ها را برای حل مسائل مطرح‌شده بازتاب می‌دهد.

انتخاب روش مدل‌سازی به موارد زیر بستگی دارد:

• پیچیدگی و ساختار سیستم؛
• درجه سازمان‌یافتگی آن؛
• اهداف و وظایف تحلیل؛
• اطلاعات موجود درباره سیستم؛
• الزامات دقت و جزئیات مدل؛
• محدودیت‌های زمانی و منابع انجام تحلیل.

طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی امکان سازمان‌دهی منظم رویکردهای گوناگون و تسهیل فرآیند انتخاب بهترین ابزارهای تحلیل را فراهم می‌کند.

مبانی طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی

روش‌های مدل‌سازی سیستم‌ها بر اساس معیارهای مختلف طبقه‌بندی می‌شوند:

• بر اساس درجه صورت‌بندی؛
• بر اساس ماهیت زمان؛
• بر اساس نوع نمایش اطلاعات؛
• بر اساس نوع توصیف رفتار سیستم؛
• بر اساس ماهیت دستگاه‌های ریاضی مورد استفاده؛
• بر اساس سطح جزئیات مدل؛
• بر اساس درجه سازمان‌یافتگی سیستم مدل‌سازی‌شده.

طبقه‌بندی‌های اصلی

بر اساس درجه صورت‌بندی

• روش‌های صورت‌بندی‌شده — مبتنی بر مدل‌های ریاضی دقیق، مانند معادلات، الگوریتم‌ها و گراف‌ها.
• روش‌های غیر صورت‌بندی‌شده — متکی بر توصیف کیفی سیستم‌ها، طرح‌های مفهومی و ارزیابی‌های خبرگان.

بر اساس ماهیت زمان

• مدل‌های ایستا — سیستم را در یک لحظه ثابت از زمان یا در حالت پایدار توصیف می‌کنند.
• مدل‌های پویا — تغییر حالت سیستم را در طول زمان توصیف می‌کنند.

بر اساس نوع نمایش اطلاعات

• مدل‌های قطعی — رفتار کاملاً معین سیستم را تحت شرایط داده‌شده فرض می‌کنند.
• مدل‌های تصادفی — ماهیت احتمالی رفتار سیستم و تأثیر عوامل تصادفی را در نظر می‌گیرند.

بر اساس نوع توصیف رفتار سیستم

• مدل‌های شبیه‌سازی — فرآیندهای عملکرد سیستم را برای تحلیل رفتار آن در شرایط مختلف بازتولید می‌کنند.
• مدل‌های تحلیلی — از عبارت‌های ریاضی برای توصیف وابستگی تابعی میان پارامترهای سیستم استفاده می‌کنند.

بر اساس ماهیت دستگاه ریاضی مورد استفاده

• مدل‌های گسسته — رفتار سیستم‌ها را به صورت دنباله‌ای از رویدادها یا حالات گسسته توصیف می‌کنند.
• مدل‌های پیوسته — تغییر پارامترهای سیستم را به عنوان فرآیندهای پیوسته نمایش می‌دهند.

بر اساس سطح جزئیات مدل

• مدل‌های کلان‌سطح — توصیف تعمیم‌یافته سیستم بدون پرداختن به جزئیات ساختار آن.
• مدل‌های خردسطح — توصیف دقیق رفتار عناصر منفرد سیستم و تعاملات آن‌ها.

بر اساس درجه سازمان‌یافتگی سیستم مدل‌سازی‌شده

• سیستم‌های سازمان‌یافته خوب — ساختارهایی با روابط مشخص و قانونمندی‌های پایدار؛ عمدتاً از روش‌های تحلیلی مدل‌سازی استفاده می‌شود.
• سیستم‌های سازمان‌یافته ضعیف — اشیایی با عدم قطعیت بالا و ساختار ناقص؛ از روش‌های تصادفی و شبیه‌سازی استفاده می‌شود.
• سیستم‌های خودسازمان‌ده — سیستم‌هایی با ساختار درونی در حال تکامل؛ با استفاده از رویکردهای احتمالاتی، تکاملی و سناریویی مدل‌سازی می‌شوند.

رویکردهای خاص در مدل‌سازی سیستم‌ها

بسته به ویژگی‌های سیستم مدل‌سازی‌شده، روش‌های مدل‌سازی خاصی به کار می‌روند:

• پویایی سیستم — مدل‌سازی فرآیندهای پیوسته تغییر حالت سیستم‌ها بر اساس جریان‌ها و انباشت‌ها.
• مدل‌سازی رویداد-گسسته — مدل‌سازی سیستم‌هایی که حالت آن‌ها در لحظات گسسته زمانی در نتیجه رویدادها تغییر می‌کند.
• مدل‌سازی عامل‌محور — مدل‌سازی سیستم‌ها از طریق رفتار مجموعه‌ای از عامل‌های مستقل.
• مدل‌سازی چندسطحی — ترکیب مدل‌هایی با ماهیت و سطوح جزئیات مختلف در قالب یک فرآیند تحلیلی واحد.

انتخاب رویکرد بر اساس ویژگی‌های پویایی، ساختار و تعاملات در سیستم تعیین می‌شود.

انتخاب روش‌های مدل‌سازی

انتخاب روش‌های مدل‌سازی بر اساس توجه جامع به موارد زیر صورت می‌گیرد:

• اهداف و وظایف پژوهش؛
• ویژگی‌های شیء مدل‌سازی؛
• درجه سازمان‌یافتگی و پیچیدگی سیستم؛
• دسترسی به داده‌های اولیه و امکان به‌دست آوردن آن‌ها؛
• الزامات دقت، قابلیت اطمینان و تفسیرپذیری نتایج؛
• منابع در دسترس برای انجام مدل‌سازی (زمان، توان محاسباتی).

در عمل، اغلب از رویکرد ترکیبی استفاده می‌شود که روش‌های مختلف مدل‌سازی را برای به دست آوردن تصویر کامل‌تری از عملکرد سیستم با هم می‌آمیزد.

ارتباط با مفاهیم دیگر

طبقه‌بندی روش‌های مدل‌سازی با مفاهیم پایه تحلیل سیستمی ارتباط نزدیکی دارد:

• مدل‌سازی
• سیستم
• ساختار سیستم
• ویژگی‌های پویا
• عدم قطعیت در سیستم
• تابع
• پویایی سیستم

همچنین ببینید

• نظریه سیستم‌ها
• رویکرد سیستمی
• صورت‌بندی مدل‌های سیستم‌ها