МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

681.5(07)

М474

Н.В. Мелихова

МОДЕЛИРОВАНИЕ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Челябинск 2015

Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра международного менеджмента

681.5(07)

М474

Н.В. Мелихова

МОДЕЛИРОВАНИЕ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2015

УДК 681.518.3.015.26(075.8)

Одобрено

учебно-методической комиссией международного факультета

Рецензенты:

Л.В. Прохорова, Б.В. Иваненко

Мелихова, Н.В.

М474 Моделирование информационных систем: учеб. пособие / Н.В. Мелихова. Челябинск: Южно-Уральский гос. ун-т, 2015. ̶ 134 с.

Данное учебное пособие посвящено изучению базовых понятий моделирования информационных систем. В нём приведены различные виды классификации моделирования и моделей, рассмотрены методологии структурного анализа, объектно-ориентированного моделирования и методы и средства имитационного моделирования систем. Особое внимание уделяется понятию CASE –технологий, приведены примеры практического использования CASE- средств.

Учебное пособие предназначено студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению 230200.62 - «Информационные системы и технологии».

УДК 681.518.3.015.26(075.8)

© Издательский центр ЮУрГУ, 2015

Предисловие

В современных условиях, когда организации стремятся наиболее эффективным образом выстраивать собственные бизнес-процессы, от специалиста в области информационных технологий требуется умение грамотно использовать возможности компьютерной техники для оптимизации процессов.

Учебное пособие «Моделирование информационных систем» ориентировано на формирование у студентов навыков и знаний в теории моделирования систем и процессов различной природы с целью последующего их анализа и оптимизации с использованием современных компьютерных технологий.

Теоретическая часть пособия дает сведения об основных понятиях моделирования, о возможных методах классификации моделей. Также рассматриваются методологии структурного анализа: IDEF0, DFD, методы и средства имитационного моделирования, объектно-ориентированные методологии.

Особое внимание уделено концепции ARIS, которая за последние 5-10 лет приобретает все большую популярность.

Методической основой построения данного пособия стало, во-первых, стремление к краткому изложению основных понятий дисциплины, и, во-вторых, закрепление полученных знаний с помощью вопросов, приведенных в конце каждой главы.

Глава 1. Основные понятия теории моделирования § 1.1. Термины моделирования

Прежде чем говорить о том, каким образом проектируются информационные системы (ИС), дадим определения основных терминов, которые будем использовать. Начнем с определения понятий модель и моделирование.

Модели и моделирование используются человечеством давно. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это некие модели реальных объектов, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям.

В большом энциклопедическом словаре около десяти определений значения термина модель.

Можно привести следующее определение: модель является представлением объекта в некоторой форме, отличной от формы его реального существования. Иначе говоря, модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные его черты. Или можно сказать другими словами: модель – это упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения является такой: построй модель, отображающую лишь какую-то грань реальности и потому многократно более простую, чем эта реальность, и исследуй вначале эту модель. Многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода

Модель позволяет научиться правильно управлять объектом, пробуя разные варианты управления на модели этого объекта. Экспериментировать с реальным объектом бывает неудобно или вообще невозможно в силу многих причин — большой длительности эксперимента, риска привести объект в нежелательное и необратимое состояние и т.п.

Модель необходима для того чтобы:

• понять, как устроен конкретный объект – каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

• научиться управлять объектом или процессом и определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизация);

• прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект;

Процесс построения модели называется моделированием, другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели.

Технология моделирования требует от исследователя умения ставить проблемы и задачи, прогнозировать результаты исследования, проводить разумные оценки, выделять главные и второстепенные факторы для построения моделей, выбирать аналогии и математические формулировки, решать задачи с использованием компьютерных систем, проводить анализ компьютерных экспериментов.

Эффективность применения моделирования может быть достигнута при соблюдении двух условий:

• модель обеспечивает корректное (адекватное) отображение свойств оригинала, существенных с точки зрения исследуемой операции;

• модель позволяет устранить проблемы, присущие проведению измерений на реальных объектах.

Все модели можно разделить на два больших класса: материальные (физические) и математические (имитационные).

Физические модели предлагают, как правило, реальное воплощение тех физических свойств оригинала, которые интересуют лицо, принимающее решение (ЛПР).

Математическая модель представляет собой формализованное описание системы (или операции) с помощью некоторого абстрактного языка в виде совокупности математических соотношений или схемы алгоритма.

Рис.1.1 Виды моделирования

Материальным (физическим) принято называть моделирование, при котором реальному объекту противопоставляется его увеличенная или уменьшенная копия, допускающая исследование (как правило, в лабораторных условиях) с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия.

Примеры: в астрономии - планетарий, в архитектуре - макеты зданий, в самолетостроении - модели летательных аппаратов и т.п.

От предметного (материального) моделирования принципиально отличается идеальное моделирование.

Идеальное моделирование - основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой.

Знаковое моделирование – это моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов.

Математическое моделирование - это моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики: описание и исследование законов механики Ньютона средствами математических формул.

Процесс моделирования состоит из следующих этапов:

Основной задачей процесса моделирования является выбор наиболее адекватной к оригиналу модели и перенос результатов исследования на оригинал. Существуют достаточно общие методы и способы моделирования[38].