ГОСЫ. ГОСы. 76. каскадная модель жизненного цикла ис (основные этапы разработки по каскадной модели. Достоинства и недостатки каскадной модели)
 Скачать 5.37 Mb.
|
|
83. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. ЭТАПЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ (ИСПЫТАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ, ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ, ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МОДЕЛИ). Основой имитационного моделирования являются процессы декомпозиции, определения функции каждого блока, преобразующей входные параметры во входные, и последующего построения модели, основанного на синтезе системы из полученных моделей функциональных блоков. После того как имитационная модель реализована на ЭВМ, исследователь должен выполнить последовательно следующие этапы: • испытание модели; • исследование свойств модели; • исследование чувствительности модели. Испытание имитационной модели включает работы по четырем направлениям: • задание исходной информации; • верификация имитационной модели; • проверка адекватности модели; • калибровка имитационной модели. Процедура задания исходной информации полностью определяется типом моделируемой системы: • если моделируется функционирующая (существующая) система, проводят измерение характеристик ее функционирования и затем используют эти данные в качестве исходных при моделировании; • если моделируется проектируемая система, проводят измерения на прототипах; • если прототипов нет, используют экспертные оценки параметров и переменных модели, формализующих характеристики реальной системы. Верификация имитационной модели состоит в доказательстве утверждений соответствия алгоритма ее функционирования цели моделирования путем формальных и неформальных исследований реализованной программы модели. Количественную оценку адекватности модели объекту исследования проводят для случая, когда можно определить значения отклика системы в ходе натурных испытаний. Наиболее распространены три способа проверки: • по средним значениям откликов модели и системы; • по дисперсиям отклонений откликов; • по максимальному значению абсолютных отклонений откликов. К калибровке имитационной модели приступают в случае, когда модель оказывается неадекватной реальной системе. За счет калибровки иногда удается уменьшить неточности описания отдельных подсистем (элементов) реальной системы и тем самым повысить достоверность получаемых модельных результатов. В модели при калибровке возможны изменения трех типов: • глобальные структурные изменения; • локальные структурные изменения; • изменение калибровочных параметров. Исследование свойств имитационной модели После испытаний имитационной модели переходят к изучению ее свойств. При этом наиболее важны четыре процедуры: • оценка погрешности имитации; • определение длительности переходного режима в имитационной модели; • оценка устойчивости результатов имитации; • исследование чувствительности имитационной модели. Оценка погрешности имитации, связанной с использованием модели генераторов псевдослучайных чисел (ПСЧ). Исследование качества генераторов ПСЧ проводится методами теории вероятностей и математической статистики. Важнейшим показателем качества генератора ПСЧ является период последовательности ПСЧ. Определение длительности переходного режима В большинстве стохастических моделей требуется некоторое время для достижения моделью установившегося состояния. Под установившимся состоянием модели понимают такое состояние, когда модель находится в равновесии, если ее отклик не выходит за предельные значения. Оценка устойчивости результатов имитации Под устойчивостью результатов имитации понимают степень их нечувствительности к изменению входных условий. Практически часто находят дисперсию отклика модели Y по нескольким компонентам и проверяют, увеличивается ли она с ростом интервала моделирования. Если увеличения дисперсии отклика не наблюдается, результаты имитации считают устойчивыми. Исследование чувствительности модели. Работы на этом этапе имеют два направления: • установление диапазона изменения отклика модели при варьировании каждого параметра; • проверка зависимости отклика модели от изменения параметров внешней среды. В зависимости от диапазона изменения откликов Y при изменении каждой компоненты вектора параметров X определяется стратегия планирования экспериментов на модели. Если при значительной амплитуде изменения некоторой компоненты вектора параметров модели отклик меняется незначительно, то точность представлении ее в модели не играет существенной роли. Проверка зависимости отклика модели Y от изменений параметров внешней среды основана на расчете соответствующих частных производных и их анализе. 84. СИСТЕМЫ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ ARENA. В основе ПП Arena заложен математический аппарат систем массового обслуживания (СМО) и сетей Петри. Предметом теории массового обслуживания является количественная сторона процессов, связанных с массовым обслуживанием. Целью теории является разработка математических методов для отыскания основных характеристик процессов массового обслуживания для оценки качества функционирования обслуживающей системы. СМО состоит из одного или более обрабатывающих устройств (сервисов), обслуживающих прибытие сущностей в систему. Сущности (требования) – это индивидуальные элементы, обрабатываемые в системе. Сущность, находящая сервис занятым, встает в очередь перед сервисом (обрабатывающим устройством). Сущности представляют собой описание динамических процессов в реальных системах. Они могут описывать как реальные физические объекты, так и нефизические объекты. Сущностями могут быть: клиенты, обслуживаемые в ресторане, больнице, аэропорту; документы, которые должны быть обработаны; типы пакетов данных в сети; данные в программных пакетах. В таблице приведены элементы СМО.
В зависимости от поведения сущности, поступившей в систему обслуживания в момент, когда все обрабатывающие устройства заняты, СМО делятся на три группы: системы с отказами, или системы с потерями; системы с ожиданием, или системы без потерь; системы смешанного типа. В системах с отказами (системах с потерями) любая вновь поступившая сущность на обслуживание, застав все сервисы занятыми, покидает систему. Примером системы с отказами может служить работа автоматической телефонной станции: абонент получает отказ, если необходимая линия связи занята. В системах с ожиданием (системах без потерь) сущность, поступившая в систему, может её покинуть только после того, как будет обслужена. В таких системах сущности, поступившие в момент, когда все сервисы заняты, образуют очередь. Примером системы обслуживания без потерь является система ремонта техники связи: неисправная техника не может быть использована без ремонта. В системах смешанного типа сущность, поступившая, когда все сервисы заняты, некоторое время ожидает в очереди, и если за это время не принимается к обслуживанию, то покидает систему. Примером такой системы является обслуживание абонента в переговорном зале междугородной телефонной станции: абоненту разговор должен быть предоставлен в течение 1 часа. Если за это время разговор не состоялся, то, как правило, абонент покидает зал. По числу обрабатывающих устройств различают: одноканальные СМО и многоканальные СМО. Существуют системы обслуживания, в которых обрабатывающие устройства расположены последовательно (пронумерованы). Очередное требование поступает сначала на первое из них и лишь в том случае, если оно занято, передается второму и т. д. Такие системы называются упорядоченными. Все остальные системы обслуживания, в которых требования распределяются между обрабатывающими устройствами по любому другому принципу, относятся к числу неупорядоченных систем. По характеру источника сущностей (генератора) различают СМО замкнутые и разомкнутые СМО. В первом случае в системе циркулирует конечное, обычно постоянное количество требований, которые после завершения обслуживания возвращаются в генератор. Все СМО можно разделить по дисциплине обслуживания. Обычно используются такие дисциплины очереди: FIFO (First-In, First-Out): требования обслуживаются по принципу «первым прибыл – первым обслужен»; LIFO (Last-In, First-Out): требования обслуживаются по принципу «последним прибыл – первым обслужен»; приоритет: требования обслуживаются в порядке их значимости. В качестве примеров СМО могут быть следующие системы: Производство (устройства обслуживания – Станки, рабочие, транспортные средства, требования – Детали, комплектующие). Аэропорт (устройства обслуживания – Кассы, взлетно-посадочные полосы, выходы на посадку, пункты регистрации пассажиров, требования – Пассажиры, самолеты). Компьютер (устройства обслуживания – Процессор, память, терминалы, требования – Задачи, сообщения). Имитационная модель в системе Arena представляет собой граф, узлами которого являются модули. Модули связаны между собой с помощью соединений, по которым между модулями перемещаются транзакты Чтобы создать модель на языке Arena достаточно: 1) задать транзакты, ресурсы и другие объекты; 2) выбрать необходимые модули; 3) связать модули с помощью соединений; 4) задать параметры каждого из модулей; 5) задать характеристики модели в целом Модели в системе Arena являются процессно-ориентированными, граф модели показывает путь отдельного транзакта. Транзакт создается, ожидает в очереди, захватывает ресурсы, обрабатывается, освобождает ресурсы, уничтожается. Параллельно такой же путь могут проходить и другие транзакты, но задачу управления процессами берет на себя система. К таким базовым понятиям в системе Arena следует отнести: - транзакт (entity); - ресурс; - атрибут; - переменная; - очередь (queue); - расписание (schedule) - блок - модуль. 85. ЯЗЫКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ. ВЫБОР ЯЗЫКА И ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ. Язык моделирования — это нотация, которая используется для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, используемых в модели. Нотация является синтаксисом языка моделирования. Язык моделирования может быть графическим или текстовым. Языки графического моделирования используют технику диаграмм с именованными символами, которые представляют концепции, и линии, которые соединяют символы и представляют отношения. Языки текстового моделирования могут использовать стандартизованные ключевые слова, сопровождаемые параметрами или терминами и фразами естественного языка, чтобы сделать выражения, интерпретируемые компьютером. Пример языков графического моделирования: Нотация моделирования бизнес-процессов (BPMN и XML- форма BPML) является примером языка моделирования процессов. Блок- схема — это схематическое представление алгоритма или пошагового процесса. IDEF — методологии семейства ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing) для решения задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую модель излишними данными. Унифицированный язык моделирования (UML) - язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения, моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображения организационных структур. UML является языком широкого профиля, это — открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML-моделей возможна генерация кода. DFD — диаграммы потоков данных. Методология графического структурного анализа, описывающая внешние по отношению к системе, источники и адресаты данных, логические функции, потоки данных и хранилища данных, к которым осуществляется доступ. Это один из основных инструментов структурного анализа и проектирования информационных систем, существовавших до широкого распространения UML. 85. ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОГО МЕТОДА РАЗРАБОТКИ ИС. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ IDEF0 Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. Отметим основные принципы. Принцип абстрагирования — заключается в выделении существенных с некоторых позиций аспектов системы и отвлечении от несущественных с целью представления проблемы в простом общем виде. Принцип формализации — заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы. Принцип полноты — заключается в контроле присутствия лишних элементов. Принцип непротиворечивости — заключается в обоснованности и согласованности элементов. Принцип логической независимости — заключается в концентрации внимания на логическом проектировании для обеспечения независимости от физического проектирования. Принцип независимости данных — заключается в том, что модели данных должны быть проанализированы и спроектированы независимо от процессов их логической обработки, а также от их физической структуры и распределения. Принцип структурирования данных — заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы. IDEF — методологии для решения задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. Общая методология IDEF состоит из 3 частных методологий моделирования, основанных на графическом представлении систем: IDEF0 используется для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, связывающие эти функции; IDEF1 применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков, необходимых для поддержки функций системы; IDEF2 позволяет построить динамическую модель меняющихся во времени поведения функций, информации и ресурсов системы. Методология IDEF0 описания бизнес-процессов заключается в описании действий с помощью диаграмм. Выделяют четыре типа диаграмм: контекстная; диаграмма декомпозиции; диаграмма дерева узлов; диаграмма только для экспозиции. Контекстная диаграмма — ее принято считать главной диаграммой, поскольку нацелена на изображение основной функции и ее взаимодействие с внешней средой. Диаграммами декомпозиции — считаются второстепенными или дочерними. Описывают составные части основной функции. Диаграмма дерева узлов — выражает зависимость функций между собой. Диаграммы для экспозиции — разработаны для изображения отдельных частей системы, создана для выражения оптимальной точки зрения на бизнес-процесс. Главным преимуществом методологии IDEF0 является полнота описания бизнес-процесса. Описание с помощью диаграмм (главных и второстепенных) позволяется точно описать все процессы, и указать множество взаимосвязей между ними и с внешней средой; Жесткие требования к изложению информации. Это приводит к стандартизации бизнес-процессов. К недостаткам можно отнести сложность восприятия такого бизнес-процесса, поскольку множество стрелочек рассеивают внимание и переключают его с основной функции и взаимосвязи на второстепенные. Сложность прочтения, как для сотрудников организации, так и для руководителей. Однако, в этом случае следует отметить, что перед внедрением в деятельность любой методологии, сотрудники организации должны пройти обучение. В противном случае бизнес-процессы не будут эффективными. 87. СИНТАКСИС И СЕМАНТИКА ЯЗЫКА IDEF0. ДИАГРАММЫ ПОТОКОВ ДАННЫХ DFD. Компоненты синтаксиса IDEF0 – блоки, стрелки, диаграммы и правила. Блоки представляют функции, определяемые как деятельность, процесс, операция, действие или преобразование. Стрелки представляют данные или материальные объекты, связанные с функциями. Правила определяют, как следует применять компоненты; диаграммы обеспечивают формат графического и словесного описания моделей. Блок описывает функцию. Внутри каждого блока помещается его имя и номер. Имя должно быть активным глаголом или глагольным оборотом, описывающим функцию. Номер блока размещается в правом нижнем углу. Номера блоков используются для их идентификации на диаграмме.  Стрелки показывают, какие данные или материальные объекты должны поступить на вход функции для того, чтобы эта функция могла выполняться.  После присваивания блоку имени, к соответствующим его сторонам присоединяются входные, выходные и управляющие стрелки, а также стрелки механизма. Стрелки и их сегменты, как отдельные, так и связанные в «пучок», помечаются существительными или оборотами существительного. Стрелки, входящие в левую сторону блока - входы. Входы преобразуются или расходуются функцией, чтобы создать то, что появится на ее выходе. Стрелки, входящие в блок сверху - управления. Управления определяют условия, необходимые функции, чтобы произвести правильный выход. Стрелки, покидающие блок справа – выходы, т.е. данные или материальные объекты, произведенные функцией. Стрелки, подключенные к нижней стороне блока, представляют механизмы. Стрелки, направленные вверх, идентифицируют средства, поддерживающие выполнение функции. Стрелки механизма, направленные вниз, являются стрелками вызова. Стрелки вызова обозначают обращение из данной модели или из данной части модели к блоку, входящему в состав другой модели или другой части модели, обеспечивая их связь, т.е. разные модели или разные части одной и той же модели могут совместно использовать один и тот же элемент (блок).  Блоки представляют основные функции моделируемого объекта. Эти функции могут быть разбиты (декомпозированы) на составные части и представлены в виде более подробных диаграмм; процесс декомпозиции продолжается до тех пор, пока объект не будет описан на уровне детализации, необходимом для достижения целей конкретного проекта. Диаграмма верхнего уровня обеспечивает наиболее общее или абстрактное описание объекта моделирования. За этой диаграммой следует серия дочерних диаграмм, дающих более детальное представление об объекте. DFD – это нотация, которая используется при моделировании информационных систем с точки зрения хранения, обработки и передачи данных. Используют нотацию DFD, когда необходимо описать систему как хранилище данных. С помощью DFD возможно описание любых действий, например, отгрузку продукции, обработку заявок клиентов с точки зрения описания системы. В результате формируется понимание того, какие элементы должны быть включены в систему, как можно автоматизировать ее процессы. При этом DFD нельзя рассматривать как непосредственно описание процесса. В схему не включают параметр времени. Также нет возможности использования условий и развилок.  |