Использование метода моделирования при разработке автоматизированных систем

После изучения основ методологии моделирования, освоения технологии машинной имитация, рассмотрения вопросов реализации моделирующих алгоритмов и программ на ЭВМ необходимо, с одной стороны, подвести итоги, т. е. сформулировать, исходя из ранее рассмотренного, общие правила построения и способы реализации моделей систем, а с другой стороны, показать, как в целом работает инструмент моделирования в доступных приложениях. Поэтому в данной, заключительной, главе формулируются эвристические принципы и практические методы реализации машинных моделей, которые иллюстрируются приложениями к разработке организационно-производственных систем и информационно-вычислительных сетей, т. е. тех классов ИС, которые лежат в сфере будущей деятельности дипломированных специалистов.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ

В настоящее время метод машинного моделирования широко применяется при разработке обеспечивающих и функциональных подсистем различных АСОИУ (интегрированных АСУ, автоматизированных систем научных исследований и комплексных испытаний, систем автоматизации проектирования и т. д.). При этом, как уже отмечалось, независимо от объекта можно выделить следующие основные этапы моделирования: 1) построение концептуальной модели системы 5 и ее формализация; 2) алгоритмизация модели системы S и ее машинная реализация; 3) получение результатов машинного моделирования и их интерпретация.

Методология машинного моделирования.

На первом этапе моделирования формулируется модель, строится ее формальная схема и решается вопрос об эффективности и целесообразности моделирования системы S (об аналитическом расчете или имитационном моделировании) на вычислительной машине (на ЭВМ, АВМ или ГВК). На втором этапе математическая модель, сформулированная на первом этапе, воплощается в машинную, т. е. решается проблема алгоритмизации модели, ее рационального разбиения на блоки и организации интерфейса между ними, а также задача получения необходимой точности и достоверности результатов при проведении машинных экспериментов. На третьем этапе ЭВМ используется для имитации процесса функционирования системы 5, для сбора необходимой информации, ее статистической обработки и интерпретации результатов моделирования.

При этом следует учитывать, что на всех этапах моделирования переход от описания к машинной модели М_м, разбиение модели на части, выбор основных и второстепенных параметров, переменных и характеристик системы являются неформальными операциями, построенными на эвристических принципах, охватывающих как механизм принятия решений, так и проверку соответствия принятого решения действительности. Обобщая полученные результаты в области методологии машинного моделирования, можно условно разделить эвристические принципы моделирования на совокупность основных правил построения моделей систем и способов их машинной реализации, причем правила определяют общие свойства, которыми должна обладать построенная машинная модель, а способы реализации дают конкретные приемы получения нужных свойств модели системы. Следует отметить, что правила построения и способы их реализации образуют единую систему, так что обособленное их рассмотрение не дает полного представления о методологии машинного моделирования [29, 36, 37, 53].

Иерархическая структура взаимосвязи эвристических правил построения и практических способов реализации машинных моделей М" может быть условно представлена в виде схемы (рис. 10.1), которая задает цепь неформальных действий, выполняемых при моделировании систем в широком смысле этого слова. На рисунке приняты следующие обозначения: правила: 1—сопоставление точности и сложности модели; 2 — соразмерность погрешностей моделирования и описания; 3 — реализация блочного представления модели; 4 — специализация моделей для конкретных условий; 5 — достаточность набора элементов модели; б — наглядность модели для исследователя и пользователя; способы:

• 7 — минимальный обмен информацией между блоками;
• 8 — упрощение модели по критерию интерпретации; 9 — удаление блоков с модификацией критерия; 10 — замена зависимых воздействий независимыми; 11 — проверка точности на условных моделях; 12 —

Рис. 10.1. Схема взаимосвязи правил построения и способов реализации машинных моделей.

проверка точности по сходимости результатов; 13 — выбор эквивалента входных блоков; 14 — сравнение моделей различной сложности; 15 — параллельное моделирование вариантов системы.

На схеме сплошными линиями показаны связи общих правил и способов с частными, пунктирными — возможность использования соответствующего правила или способа. Коротко рассмотрим основной смысл перечисленных правил и способов моделирования и их взаимосвязь.