Имитационная модель автоматизированного участка обработки деталей

2. Построение концептуальной модели

На основании содержательного описания детализируется задача моделирования, определяется процедура и график её решения. Уточняется методика всего ИЭ в зависимости от наличных ресурсов, выделенных для имитации. Необходимо провести декомпозицию СС на составные компоненты, описать процессы их функционирования и взаимосвязи между ними. Общая задача моделирован

ия разбивается на ряд частных задач. Устанавливаются приоритеты решения этих задач. Обосновываются требования в ресурсах ЭВМ. Выполняются такие работы, как выбор параметров и переменных СС, представляющих интерес для моделирования; уточнение критериев эффективности вариантов СС; выбор типов аппроксимации отдельных компонентов модели. Проводятся также предварительный анализ требований к модели СС; определение необходимых математических уравнений, описывающих реальные процессы; поиск возможных методов проверки правильности функционирования модели. Одновременно с этим исследователь должен выбрать способ будущей формализации процессов в объекте моделирования. Результатом выполнения работ являются концептуальная модель, выбранный способ формализации и организации имитации. В состав концептуальной модели входят: уточнённое содержательное описание, свободное от всего того, что не представляет интереса для имитации поведения СС, список параметров и переменных моделирования; критерии эффективности функционирования вариантов системы; список используемых методов обработки результатов имитации и перечисление способов представления результатов моделирования. При создании небольших ИМ данный этап работ совмещается с этапом составления содержательного описания моделируемой системы. Только с усложнением объекта моделирования и задач имитации появляется необходимость определения способа формализации, который подходит для решения конкретной задачи исследования СС.

3. Формализация объекта моделирования

В зависимости от сложности СС могут использоваться три вида формализации: аппроксимация явлений функциональными зависимостями, алгоритмическое описание процессов в СС, смешанное представление в виде последовательности формул и алгоритмических записей. В зависимости от принятого способа имитации используются свои способы формализации (активностями, событиями, процессами, транзактами, агрегатами, элементами системной динамики и др.). При составлении формального описания СС исследователю рекомендуется такая последовательность действий: уточнение декомпозиции системы, алгоритмизация компонентов модели, уточнение взаимодействия с управляющей программой моделирования, документация этапа.

4. Программирование и отладка модели

На данном этапе выполняются следующие действия. Во-первых, составляется план создания и использования программной модели. В плане указывается тип ЭВМ, средство автоматизации моделирования, примерные затраты памяти и времени на создание ИМ. Во-вторых, приступают к программированию алгоритмов ИМ. Не существует существенных отличий создания программы ИМ от других видов программного обеспечения на языках программирования. Однако опыт, накопленный в области моделирования, потребность в моделировании все более сложных систем и возможности современных ЭВМ обусловили появление новых взглядов на архитектуру и функции программного обеспечения системного моделирования.

Появление имитационных систем — закономерное следствие общей тенденции развития программного обеспечения вычислительных машин, которая заключается во все более полной автоматизации действий по программированию и подготовке задач к решению на ЭВМ.

В свое время стремление пользователей переложить на ЭВМ как можно большую часть рутинных операций привело к появлению универсальных и различных проблемно-ориентированных языков программирования, среди которых были многочисленные языки моделирования. Следует заметить, что некоторые языки моделирования, например СИМУЛА-67, СИМСКРИПТ-2 и др., нисколько не уступают по своим алгоритмическим возможностям универсальным языкам и называются проблемно-ориентированными лишь постольку, поскольку содержат ряд специальных средств, ориентированных на программирование моделей.

Построение на базе языков моделирования систем программирования позволило во многом облегчить разработку и реализацию моделей. Кроме того, многие языки моделирования содержат стандартные средства для подготовки и выполнения машинных прогонов, накопления, обработки и представления результатов имитации. Однако набор этих стандартных средств обычно довольно ограничен (генераторы псевдослучайных чисел, автоматический расчет средних и дисперсий, печать таблиц и графиков).

Модель сложной системы не всегда удается концептуально выдержать в рамках одного языка моделирования. Отдельные элементы и подсистемы могут быть описаны, например, обыкновенными дифференциальными уравнениями, другие — конечными автоматами, третьи — в терминах теории массового обслуживания и т. д. В этом случае использование какого-либо одного языка моделирования может привести к потере точности описания реаль­ных систем или к усложнению программ.

Программирование моделей сложных систем осложняется тем, что их разработка и эксплуатация обычно выполняются разными лицами. Поэтому к модели как к конечному программному продукту предъявляются высокие требования. Разработчик должен организовать удобное взаимодействие пользователя с моделью, для чего необходимо программировать специальные модули, обеспечивающие ввод-вывод информации в удобной для пользователя форме. Модель должна быть составлена с учетом возможности ее дальнейшей модификации, поэтому разработчик должен предусмотреть обоснованные стандарты на организацию межмодульного интерфейса в модели.

Требование быстрого и правильного составления модели обусловливает необходимость:

- замены программирования конструированием из готовых элементов;

- разработки проблемно-ориентированных библиотек элементов;

- отдельной трансляции элементов для выявления синтаксических ошибок в их описаниях;

- автономной отладки элементов;

- автоматической компоновки элементов в моделирующий алгоритм.

Нетривиальными для сложных моделей становятся процедуры подготовки машинных экспериментов, сбора, хранения и обработки результатов машинных экспериментов. Появляется необходимость в использовании готовых или разработке новых прикладных программ, реализующих более сложные по сравнению со стандартными возможностями языков моделирования процедуры планирования машинных экспериментов и обработки данных. Пользователь может потребовать от разработчика предусмотреть стандартные средства для подключения таких программ к модели, что обеспечит пользователю возможность самостоятельного выбора этих программ при имитации.

Таким образом, собственно модель сложной системы дополняется множеством программ, обеспечивающих ее эффективное использование.

5. Испытание ИМ

Включает два аспекта:

1) необходимо убедиться в правильности динамики развития алгоритма моделирования компонентов ИМ (верификация);

 Скачать реферат