Если структурные схемы позволяют успешно проводить качественный анализ систем, то для количественного анализа необходим язык математических моделей. Для построения таких моделей необходимо определить математические переменные, описывающие процессы или состояния объектов на входе и на выходе системы или ее части, и найти соотношения между ними. Эти соотношения являются математическими моделями физических, информационных процессов и технологических средств. Следовательно, математическая модель - модель, отражающая соотношения между математическими переменными, описывающими процессы или состояния объектов, входов и выходов системы или ее части.

Приведем несколько линий классификации математических моделей.
1 линия классификации:

• статические модели - описание поведения систем в статике, т.е. без учета переходных процессов, в установившихся режимах;
• динамические модели - описание поведения систем в переходных процессах, отражают изменение во времени.

2 линия классификации:

• аналитические модели - представляются в виде аналитических формул, которые выводятся на основе знания законов физики, химии и т.д.;
• эмпирические - строятся только на основе обработки экспериментальных данных;

3 линия классификации:

• линейные модели - описываются линейными уравнениями и зависимостями;
• нелинейные;

4 линия классификации:

• детерминированные, т.е. точно определенные, без учета случайных данных;
• вероятностные (стохастические) модели, описывающие статистический характер связей между входными и выходными переменными;

5 линия классификации

• оптимизационные модели - для нахождения оптимального решения; предполагают задание целей, критериев и ограничений;
• имитационные модели- имитации поведения процесса во времени;
• прогнозирующие модели - предназначенные для получения прогнозных оценок процесса;

Машинная имитация - метод изучения систем или явлений путем проведения вычислительного эксперимента.

6 линия классификации:

• модели с непрерывным временем;
• модели с дискретным временем;