7.3. Методы компьютерного моделирования и проектирования сложных систем

Использование СППР и ЕС непосредственно связаны с моделированием в тех проблемных отраслях, для которых создаются соответствующие информационные системы.

Под компьютерной моделью чаще всего понимают:

• условный образ объекта или процессов, описанных с помощью взаимозависимых компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекстов и т.д., которые отображают структуру и взаимосвязь между элементами объекта или системы. Компьютерные модели такого типа называют структурно функциональными;

• отдельную программу, совокупность программ, программный комплекс, который дает возможность через определенную последовательность вычислений и графическое отображение их результатов, воспроизводить (имитировать) процессы функционирования системы при условии влияния на них разных, как правило случайных, факторов. Такие модели называют имитационными моделями.

Компьютерное моделирование – это метод решения задач анализа или синтеза сложной системы на основании использования его компьютерной модели.

Суть компьютерного моделирования заключается в нахождении количественных и качественных результатов с помощью имеющейся модели. Качественные выводы, которые получают по результатам анализа, дают возможность найти неизвестные ранее характеристики сложной системы: ее структуру, динамику развития и т.д. Количественные выводы, в основном, имеют характер прогноза будущих или объяснения прошлых значений переменных, которые характеризуют систему.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: экономическая деятельность предприятия; технологический процесс; любой другой реальный объект или процесс, например процесс инфляции, и в целом, любая сложная система.

Компьютерная модель сложной системы должна отображать все основные факторы и взаимосвязи, которые характеризуют реальные ситуации, критерии и ограничения. В то же время модель должна быть достаточно простой, чтобы делать возможным выполнение необходимых исследований с минимальными расходами.

Рассмотрим некоторые наиболее часто используемые средства компьютерного моделирования:

Унифицированный язык моделирования (Unified modeling language, UML) – язык для определения, представлениея, проектирования и документирования программных и бизнес-систем. Является графическим языком для визуализации, спецификации, конструирования и документирования систем, в которых большая роль принадлежит программному обеспечению. С помощью UML можно разработать детальный план системы, которая отображает ее концептуальные элементы и конкретные особенности реализации.

Основные принципы и концептуальные положения case-технологий

Термин CASE (Computer Aided Software Engineering (компьютерная поддержка инженерии программного обеспечения), а по другой версии — Computer Aided System Engineering (компьютерная поддержка инженерии систем)).

Сase-средства – программные средства, которые поддерживают процессы создания и сопровождения ИС.

Case-технология является методологией проектирования ИС, а также набором инструментальных средств, которые делают возможным в наглядной форме моделирование любой проблемной отрасли, анализ этой модели на всех этапах разработки и сопровождения ИС, а также разработку дополнений в соответствии с информационными потребностями пользователей.

Большинство существующих case-средств основываются на методологиях структурного и объектно-ориентированного анализа и проектирования, которые используют спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей, между моделями системы, динамики поведения системы и структуры программных средств.

Современные case-средства охватывают широкий диапазон поддержки многочисленных технологий проектирования: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации.

К case-средствам относят любое программное средство, которое используется для автоматизации моделирования систем и имеет такие характерные черты:

• мощные графические средства для описания системы и документирования, которые обеспечивают удобный интерфейс и развивают творческие возможности пользователя;

• интеграция отдельных компонент case-средств, что обеспечивает управляемость процессом разработки модели;

• использование специально организованного хранилища проектных метаданных (репозиторию).

Структурное моделирование

Структурно-функциональное моделирование основано в теории автоматического управления (ТАУ). Развитие структурно функционального моделирование связанно с возникновением автоматизированных систем управления производством (АСУ).

АСУ используют язык структурно-функционального моделирования, который применяется при системном анализе и проектировании автоматизированных организационных систем. Технология структурного анализа и проектирования SADT (Structured Analyses and Design Technique) появилась в последствие развития идеи описания сложных объектов как иерархических, многоуровневых, модульных систем с помощью небольшого набора типичных элементов.

Центральной идеей SADT по определению ее авторов является sa-блок —функциональный блок, который характеризуется наличием входа, выхода, механизма и управления. Другим фундаментальным понятием SADT является принцип построения модели сверху вниз, что дает возможность анализировать сложные системы.

Третьей особенностью моделирования на основе SADT является возможность одновременно со структуризацией проблемы разрабатывать структуру базы данных, а точнее — баз данных, потому что на разных уровнях иерархического моделирования целесообразно иметь отдельные базы данных. Следовательно, одновременно с иерархической структурой модели получают и структуру распределенной базы данных.

Следовательно, можно сделать вывод, что применение методологии SADT дает возможность унифицировать разные блоки модели сложной системы, распределить процесс создания модели и объединить отдельные модули в единственную иерархическую динамическую модель.