Материал: Моделирование, анализ и оценка надежности информационных систем и технологий. Некравцева Т.А., Толстых Т.О

40

2.5.Составление плана выполнения работ по программированию.

Такой план помогает разработчику при программировании модели учесть оценки объема программы и трудозатрат на ее составление. Он должен включать в себя указание языка программирования модели и типа используемой ЭВМ, оценку приблизительного числа команд, оценку примерного объема необходимой памяти, ориентировочные затраты времени на моделирование, предполагаемые затраты времени на программирование, и отладку программы на ЭВМ.

2.6.Построение схемы программы. Наличие логической схемы модели позволяет построить схему программы, отражающую разбиение модели на блоки, подблоки и т. д., особенности программирования на выбранном языке для конкретной ЭВМ, проведение необходимых корректировок и возможности тестирования программы, оценку затрат машинного времени, форму представления входных и выходных данных. Построение схемы программы — одна из основных задач на этапе машинной реализации модели.

2.7.Проверка достоверности схемы программы. Эта проверка явля-

ется второй на этапе машинной реализации модели. Очевидно, что не следует продолжать работу по машинной реализации модели Мм, если нет уверенности в том, что в схеме программы, по которой будет вестись дальнейшее программирование, допущены ошибки, которые делают ее неадекватной логической схеме модели, а следовательно, и самому объекту моделирования. При этом проводится проверка соответствия каждой операции, представленной в схеме программы, аналогичной ей операции в логической схеме модели. Учитывая, что рассмотрение вопросов тестирования и верификации программного обеспечения в других дисциплинах специальности АСОИУ, предшествующих по времени выполнению курсовой работы по дисциплине «Моделирование систем», не будем останавливаться на выполнении этого подэтапа.

2.8.Проведение программирования модели. При достаточной дроб-

ной схеме программы, отражающей все операции логической схемы модели, можно приступить к программированию модели. Если имеется адекватная схема программы, то программированием модели занимается только программист без участия и помощи со стороны разработчика модели (при выполнении курсовой работы студент выступает как в роли разработчика модели, так и в роли программиста).

2.9.Проверка достоверности программы. Эта проверка является по-

следней на этапе машинной реализации модели и должна проводиться либо

41

путем обратного перевода программы в схему, либо проверкой отдельных частей программы при пении различных тестовых задач, либо объединением всех частей программы и проверки ее в целом. На этом подэтапе необходимо также уточнить оценки затрат машинного времени моделирование.

2.10. Составление технической документации по второму этапу.

Для завершения этапа машинной реализации модели необходимо составить техническую документацию, содержащую логическую схему модели и ее описание, схему программы и принятые обозначения, полный текст программы, перечень входных и выходных величин с пояснениями, инструкцию по работе с программой, оценку затрат машинного времени на моделирование.

3. Этап получения и интерпретации результатов моделирования

На третьем этапе моделирования инструментальная ПЭВМ используется для проведения рабочих расчетов по составленной и отлаженной программе. Результаты этих расчетов позволяют провести анализ и сформулировать выводы о характеристиках процесса функционирования моделируемой системы S. При реализации моделирующих алгоритмов на ПЭВМ вырабатывается информация о состояниях процесса функционирования исследуемой системы, которая является исходным материалом для приближенной оценки искомых характеристик, получаемых в результате имитационного эксперимента с моделью [1].

Остановимся на рассмотрении каждого из подэтапов.

3.1. Планирование машинного эксперимента с моделью системы.

Перед проведением рабочих расчетов на ПЭВМ должен быть составлен план проведения эксперимента с моделью системы S с указанием комбинаций переменных и параметров, для которых проводится моделирование. Проведение стратегического и тактического планирования машинных экспериментов призвано в итоге дать возможность получить максимальный объем необходимой информации об объекте моделирования при минимальных затратах ресурсов ПЭВМ. При выполнении этого подэтапа решаются частные задачи тактического планирования конкретного машинного эксперимента при уже заданных условиях его проведения и выбранных инструментальной ПЭВМ и ее математического обеспечения. Используя методы планирования экспериментов, Определим координаты точек факторного пространства и комбинации уровней факторов для каждой экспериментальной точки [I].

42

3.2.Определение требований к вычислительным средствам. При этом необходимо окончательно (предварительно это было сделано на предыдущих этапах) сформулировать требования по времени загрузки вычислительных средств, т. е. составить график использования ПЭВМ, а также необходимо указать внешние устройства.

3.3.Проведение рабочих расчетов. После составления плана проведения машинного эксперимента можно приступить к выполнению рабочих расчетов на ПЭВМ, которые обычно, включают подготовку наборов исходных данных, подготовку исходных данных для ввода в ПЭВМ, проверку исходных данных, подготовленных для ввода, проведение расчетов на ПЭВМ, получение результатов моделирования. Моделирование рационально выполнять в два этапа: сначала контрольные, а затем рабочие расчеты. Причем контрольные расчеты проводятся для проверки машинной модели и определения чувствительности результатов к изменению исходных данных.

3.4.Анализ результатов моделирования системы. Чтобы проанали-

зировать выходные данные, полученные при моделировании системы S на ПЭВМ, необходимо знать, что делать с результатами рабочих расчетов и как их интерпретировать. Эти задачи могут быть решены на основании предварительного анализа, проведенного на первых этапах моделирования. Планирование машинного эксперимента позволяет вывести необходимое количество выходных данных и определить метод их анализа. При этом необходимо выводить только те результаты, которые нужны для проведения дальнейшего анализа. Также необходимо полнее использовать возможности инструментальной ПЭВМ для статистической обработки результатов моделирования и представления этих результатов в наиболее наглядной форме, например в виде графиков, гистограмм, схем и т. п. Вычисление статистических характеристик перед выводом результатов позволяет повысить эффективность использования ПЭВМ и свести к минимуму обработку выходной информации после ее выдачи пользователю.

3.5.Представление результатов моделирования. Необходимо на третьем этапе моделирования окончательно решить вопрос о форме представления результатов моделирования (таблицы, графики, диаграммы, гистограммы, схемы и т. п.). В каждом конкретном случае целесообразно выбрать наиболее подходящую форму представления результатов моделирования, так как это существенно влияет на эффективность дальнейшего использования результатов заказчиком. В большинстве случаев удобнее результаты модели-

43

рования сводить в таблицы, хотя графики позволяют более наглядно иллюстрировать полученные результаты.

3.6.Интерпретация результатов моделирования. После получения и предварительного анализа результатов моделирования они должны быть интерпретированы относительно моделируемого объекта, т. е. системы S. Таким образом, основным содержанием этого подэтапа является переход от информации, полученной в результате машинного эксперимента с моделью Мм к информации применимой непосредственно к объекту моделирования, на основании которой и будет делаться выводы относительно характеристик процесса функционирования исследуемой системы S.

3.7.Подведение итогов моделирования и выдача рекомендаций.

Проведение этого подэтапа тесно связано с предыдущим. При подведении итогов моделирования должны быть отмечены главные особенности полученных в соответствии с планом эксперимента результатов, проведена проверка гипотез и предположений и сделаны выводы на основании полученных результатов моделирования. Все это позволяет сформулировать рекомендации по практическому использованию заказчиком полученных результатов моделирования, например, на этапе проектирования конкретной системы 5.

3.8.Составление технической документации по третьему этапу. Эта документация является окончательной и результирующей и включает в себя план проведения машинного эксперимента, наборы исходных данных для моделирования, результаты моделирования системы, анализ и оценку полученных результатов, пути дальнейшего совершенствования машинной; модели. Документация по моделированию конкретной системы S на ПЭВМ должна содержать весь комплект технической документации по каждому из трех рассмотренных этапов, оформленный, в соответствии с требованиям ГОСТ [5].

Взаимосвязь перечисленных этапов моделирования систем и их составляющих (подэтапов) может быть представлена в виде сетевого графика

(рис. 2.4).

44

1.2 1.5

1.1 3.1

1.1 1.6 1.8 1.9 1.1 2.2 2.3 2.5 2.7 2.8 2.9 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8

2.5

2.4 3.2

1.31.4

Рис. 2.4. Взаимосвязь этапов моделирования систем.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое система? Какие основные принципы характеризуют систему? Примеры.

2.Дайте определения структуры системы, эффективности и управления.

3.В чем заключается системный подход? Дайте характеристику морфологического, функционального и информационного описания системы. Примеры.

4.Какие критерии оценки эффективности технологической системы Вы знаете?

5.Дайте определение систем автоматизированного моделирования. Какие компоненты ее определяют?

6.Рассмотрите информационную систему с системных позиций. Дайте определения функции, структуры, компоновки и организации.

7.Определите действующий элемент системы.

8.Как осуществляется структурное взаимодействие элементов системы?

ГЛАВА 3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ