Начальный этап конструирования моделей в задачах моделирования и проектирования, как правило, связан с формированием первоначального образа объекта или системы [1]. Здесь указываются основные составляющие части системы, взаимосвязи между ними, входы и выходы. То есть творческий процесс конструирования моделей начинается с построения так называемой концептуальной модели, которая отражает концепцию и принцип действия системы в представлении разработчика.
Наиболее целесообразной формой первоначального представления моделей является графическая схема соединения составных частей системы, названных функциональными блоками. Функциональная схема, построенная на этом этапе, является первоначальным обликом проектируемого объекта.
В зависимости от уровня детализации функциональных блоков, отражающих условия функционирования системы, концептуальная модель представляется на нескольких уровнях иерархии.
Нижним уровнем представления концептуальной модели можно считать тот уровень, в котором принцип действия системы выявляется с полнотой, достаточной для конструирования моделей другого типа.
Верхний уровень определяется основным назначением проектируемой или исследуемой системы. Это может быть как система управления крупным территориально распределенным объектом, так и система регулирования скорости электродвигателя. Однако в любом случае концептуальная модель внешне должна представляться единым способом – в виде функциональной схемы.
В качестве нижнего уровня концептуальной модели будем использовать структурную модель функционального уровня, в которой определены все характеристики и параметры объекта, необходимые для конструирования вычислительных моделей. В общем случае моделирование следует рассматривать как одну из основных проектных процедур автоматизации проектирования ЭМС. Автоматизация всех проектных и исследовательских процедур и операций предусматривает постановку имитационных экспериментов с моделями объектов.
Практически каждая проектная операция работает со своим вариантом представления модели объекта. В этой связи оказываются нецелесообразными попытки формирования единой вычислительной модели даже для сравнительно несложных объектов. На первый взгляд выполнение преобразований различных видов моделей невозможно унифицировать, так как практически каждый вид модели имеет собственное присущее только ему внешнее представление, коренное изменение которого нежелательно в силу его привлекательности у специалистов в области проектируемых объектов.
Несомненно, что здесь на первый план выдвигается требование унификации вычислительных процедур преобразования моделей, которое особо актуально для обеспечения необходимого быстродействия преобразования, особенно при функционировании компьютерного комплекса в режиме корпоративной сети.
Следовательно, внутреннее представление каждого вида моделей должно быть наиболее «доступно» вычислительной системе и должно быть получено при минимальных вычислительных затратах. Традиционные вычислительные системы «научились» очень эффективно работать с матрицами; инженерам, пользователям этих систем, больше нравятся графические схемы. Поэтому наиболее целесообразным будет использование матричного внутреннего представления всех видов моделей.
Матрично-структурным представлением концептуальной модели (МСП КМ) будем называть упорядоченный набор символьной и численной информации, однозначно определяющей элементный состав и топологию заданного уровня концептуальной модели. МСП КМ является единым универсальным средством идентификации в памяти ЭВМ схем концептуальных моделей всех уровней.
Матрично-структурной моделью (МСМ) будем называть совокупность данных, записанных в форме структурной матрицы, которые непосредственно могут быть использованы для планирования вычислительного процесса.
Если МСМ КП представляет собой некоторое отображение схем моделей, которые в любой момент могут быть выведены на экран монитора, принтер или плоттер, то МСМ, как правило, не предоставляют пользователю своих графических аналогов, хотя они существуют и используются на этапе создания и испытания програмно-аппаратных средств.