(完整版)第二章模型化.doc

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1、第二章系统模型与模型化第一节概述一、模型及模型化的定义模型可以说是现实系统的替代物。模型应反映出系统的主要组成部分、各部分的相互作用，以及在运用条件下的因果作用及相互关系。模型是现实系统的理想化抽象或简洁表示，它描绘了现实系统的某些主要特点，它是为了客观地研究系统而发展起来的。模型有三个特征：①它是现实世界部分的抽象或模仿；②它是由那些与分析的问题有关的因素构成；③它表明了有关因素间的相互关系。模型是描述现实世界的一个抽象。在构造模型时，要兼顾到它的现实性和易处理性。考虑到现实性，模型必须包含现实系统中的主要因素。考虑到易处理性，模型要采取一些理想化的办法，即去掉一些外在

2、的影响并对一些过程作合理的简化。二、模型化的本质、作用及地位模型化就是为描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选后，用一定方式（数学、图象等）表达系统实体的方法。简言之就是构模的过程。1本质：利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究过程中用模型来代替原型，通过对于模型的研究得到关于原型的一些信息。这里的相似关系是指两事物不论其自身结构如何不同，其某些属性是相似的。2作用：①模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简洁的、形式化的。②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。③利用模型可以进行“思想”试

3、验。3地位：模型的本质决定了它的作用的局限性。它不能代替对客观系统内容的研究，只有在和对客体系统内容研究相配合时，模型的作用才能充分发挥。模型是对客体的抽象，由它得到的结果，必须再回到现实中去检验。系统模型（化）的作用与地位如图4－1所示。实际系统模型化模型比较实验、分析现实意义解释结论图4－1模型的作用与地位三、模型的分类一般说来，模型可按图4－2所示进行分类。概念模型是通过人们的经验、知识和直觉形成的。符号模型用符号来代表系统的各种因素和它们间的相互关系。这种模型是抽象模型。它通常采用图示或数学形式，一般分为结构模型和数学模型。类比模型和实际系统的作用相同。这种

4、模型利用一组参数来表示实际系统的另一组参数。仿真模型是用计算机对系统进行仿真时所用的模型。形象模型是把现实的东西的尺寸进行改变（如放大或缩小）后的表示。模型概念符号形象类比仿真思维描述字句图示数学物理图象图4－2模型分类四、构造模型的一般原则1．建立方框图建立方框图的目的是简化对系统内部相互作用的说明。用一个方框代表一个子系统。图4－3所示的工厂系统，就是用方框图表示的一个例子。图中将每个车间（子系统）用一个方框来表示。每个方框有自己的输入和输出。图4－3清楚表明了工厂系统的各个子系统的相互关系。原料用户订货采购部门生产管理部门制造车间装配车间装运部门成品图4－3工

5、厂生产系统2．考虑信息相关性模型中只应包括系统中与研究目的有关的那些信息。3．考虑准确性建模时，对所收集的用以构模的信息应考虑其准确性。4．考虑结集性建模时需要进一步考虑的因素是把一些个别的实体组成更大实体的程度。例如，在工厂系统中，图4－3所示的描述形式能满足厂长的工作需要。但是，不能满足车间管理人员的需要，因为车间管理人员是把车间的每个工段作为一个单独的实体。五、建模的基本步骤基本步骤如下：①明确建模的目的和要求②对系统进行一般语言描述③弄清系统中的主要因素（变量）及其相互关系（结构关系和函数关系）④确定模型的结构⑤估计模型的参数⑥实验研究⑦必要修改六、模型化的基本方法

6、1、分析方法分析解剖问题，深入研究客体系统内部细节（如结构形式、函数关系等）。利用逻辑演绎方法，从公理、定律导出系统模型。2、实验方法通过对于实验结果的观察、分析，利用逻辑归纳法导出系统模型。数理模型方法是典型代表。实验方法基本上包括三类①模拟法②统计数据分析③试验分析。3、综合法既重视实验数据又承认理论价值，将实验数据与理论推导统一于建模之中。实验数据与理论不可分。没有实验就建立不了理论。没理论指导难以得到有用的数据。在实际工作中本方法是最常用的方法。4、老手法（主要有Delphi法）对于复杂的系统，特别是有人参与的系统，要利用以上方法建模是十分困难的。其原因就在于人们对

7、于这样的系统认识不足，因此就必须采用Delphi等方法。通过专家们之间启发式地讨论、逐步完善对系统地认识，构造出模型来。这在社会系统规划、决策中是常用的方法。这种方法的本质在于集中了专家们对于系统的认识（包括直觉、印象等不肯定因素）及经验。通过实验修正，往往可以得到较好的效果。5、辩证法其基本的观点是：系统是一个对立统一体，是由矛盾的两方面构成的。矛盾双方相互转化与统一乃是真实情景。同时现象不一定是本质，形式不是内容。因此必须构成两个相反的分析模型。相同数据可以通过两个模型来解释。这样关于未来的描述和预