Моделювання. Лекція 1-2 Основні концепції і формальні підходи до моделювання.. Основні концепції і формальні підходи до моделювання. Поняття моделювання
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Машкіна І.В, к.т.н.,доцент кафедри комп’ютерних наук Змістовий модуль 1. Основні концепції і формальні підходи до моделювання. Поняття моделювання Моделювання — це процес створення моделі для подальшого дослідження об’єкта (процесу, явища) Комп'ютерні моделі інформаційні моделі, реалізовані за допомогою програмного середовища (текстового або графічного редактора, редактора презентацій, середовища програмування тощо) Комп’ютерне моделювання метод розв’язання задач аналізу або синтезу досліджуваної системи, процесу та явища, що базується на використанні обчислювальної техніки. Одним із найбільш ефективних методів створення та дослідження систем є математичне їх моделювання. Сутність комп’ютерного моделювання полягає у визначенні кількісних і якісних результатів з використанням створеної математичної моделі Сутність методології комп’ютерного моделювання полягає в заміні об’єкта дослідження (процесу, системи, явища) його «образом» – математичною моделлю та в подальшому вивченні даної моделі за допомогою реалізованих на комп’ютерах обчислювальнологічних алгоритмів Сфери застосування комп'ютерних Комп'ютерне моделювання застосовують для розв'язування широкого кола завдань, зокрема: • конструювання транспортних засобів; • аналіз поширення забруднюючих речовин в атмосфері; • комп’ютерні тренажери для тренування пілотів; • емуляція роботи електронних пристроїв; • дослідження поведінки будівель, конструкцій і деталей під механічним навантаженням; • проектування виробничих процесів, наприклад хімічних; • прогнозування цін на фінансових ринках; • моделювання роботів й автоматичних маніпуляторів тощо. • Різні сфери застосування комп'ютерних моделей висувають різні вимоги до надійності одержуваних за їх допомогою результатів. Для моделювання, потрібна висока точність і ступінь достовірності. Схема організації процесу комп’ютерного моделювання Етапи комп’ютерного моделювання • встановлення меж, обмежень і вимірювальної ефективності функціонування об’єкта визначення об’єкта • перехід від реального об’єкта до деякої логічної схеми (абстрагування) формалізація об’єкта (побудова моделі) • відбір даних, що необхідні для побудови моделі, та подання їх у відповідній формі підготовка даних розробка моделюючого алгоритму та програмного забезпечення Етапи комп’ютерного моделювання • підвищення до прийнятного рівня ступеня впевненості, за яким можна визначити коректність висновків про реальний об’єкт, які отримані на основі звернення до моделі оцінка адекватності • планування обчислювального експерименту, який повинен дати необхідну інформацію стратегічне планування • визначення способу проведення кожної серії випробувань, що передбачені планом експерименту тактичне планування • процес здійснення імітації з метою отримання бажаних даних і аналізу чутливості проведення експериментів Етапи комп’ютерного моделювання • побудова висновків за даними, що отримані шляхом імітації інтерпретація • практичне використання моделі та результатів моделювання реалізація • реєстрація ходу здійснення процесу і його результатів, а також документування процесу створення і використання моделі документування ПОХИБКИ ОБЧИСЛЕННЯ ПРИ КОМП’ЮТЕРНОМУ МОДЕЛЮВАННІ Похибка математичної моделі Ця похибка пов’язана з фізичними допущеннями, що не контролюється в процесі чисельного рішення задачі, її можна зменшити тільки за рахунок точнішого опису фізичної задачі Похибка початкових даних Значення параметрів, що входять в математичний опис задачі, отримують, зазвичай, в результаті експериментальних досліджень з деякою похибкою. Похибки математичної моделі та початкових даних є таким, що їх неможливо зменшити. Їх необхідно враховувати при виборі методу розв’язання задачі. Похибка наближеного методу При чисельному розв’язанні задачі точна операція, в якому кількість операцій перевищує допустимі границі, замінюється наближеним, що вимагає кінцевої кількості операцій. Наприклад, замінюють інтеграл сумою, функцію – багаточленом або будують нескінченний ітераційний процес й обривають його після кінцевої кількості ітерацій. Цю похибку досліджують при розгляді конкретних чисельних методів. Обчислювальна похибка виникає в результаті вимушеного округлення чисел, наприклад, кінцевої кількості розрядів комп’ютера Зменшення похибок – необхідно звести до мінімуму кількість арифметичних дій; – додавання чисел необхідно виконувати у порядку зростання їх абсолютних величин; – за можливістю уникати віднімання близьких величин; – якщо при обчисленнях зустрічаються різниці близьких величин, необхідно спочатку обчислити ці різниці, а лише потім виконати решту операцій САSЕ-засоби візуального проєктування - інструмент візуального моделювання бізнес- процесів AIIFusion Process Modeler (BPwin); -засіб моделювання даних і проєктування баз даних AllFusion ERwin Data Modeler; -засіб об'єктно-орієнтованого моделювання та розробки проєктів програмних додатків Rational Rose Нотація опису бізнес-процесів Нотацією називається формат опису бізнес-процесу, що є сукупністю графічних об'єктів, які використовуються при моделюванні, а також правил моделювання. Насправді, нотації – це спеціальна графічна мова, яка дозволяє описувати роботу системи підприємства, наочно демонструвати взаємодію між різними підрозділами, тобто. описувати бізнес-процеси. Нотації можуть застосовуватись для процесного або функціонального моделювання. Загалом нотації можна назвати мовою програмування при моделюванні Що таке IDEF0 IDEF0 – методологія функціонального моделювання (англ. function modeling) та графічна нотація, призначена для формалізації та опису бізнес-процесів. Відмінною рисою IDEF0 є її акцент на підпорядкованість об'єктів. У IDEF0 розглядаються логічні відносини між роботами, а не їх тимчасова послідовність (потік робіт) Функціональна модель Функціональна модель IDEF0 являє собою набір блоків, кожен з яких є «чорною скринькою» з входами та виходами, управлінням та механізмами, які деталізуються (декомпозуються) до необхідного рівня. Найважливіша функція розташована у верхньому лівому кутку. А з'єднуються функції між собою за допомогою стрілок та описів функціональних блоків. Процес побудови моделі 1. Виділення множини вимог в основні функціональні групи (процесів). 2. Виявлення зовнішніх об’єктів, зв’язаних з розроблюваною системою. 3. Ідентифікація основних потоків інформації, яка циркулює між системою і зовнішніми об’єктами. 4. Попередня розробка контекстної діаграми. Перевірка попередньої контекстної діаграми і внесення в неї змін. 5. Побудова контекстної діаграми шляхом об’єднання всіх процесів попередньої діаграми в один процес, а також групування потоків. 6. Перевірка основних вимог контекстної діаграми. 7. Декомпозиція кожного процесу поточної DFD з допомогою деталізуючої діаграми чи специфікації процесу. 8. Перевірка основних вимог по DFD відповідного рівня. 9. Додавання визначень нових потоків у словник даних при кожній появі їх на діаграмі. 10. Перевірка повноти і наочності моделі після побудови кожних двохтрьох рівнів. Приклад створення функціональної моделі IDEF0 Щоб зрозуміти, як працювати з функціональним моделюванням, розглянемо приклад процесу роботи амбулаторій. Основний блок - «ІС амбулаторія". Чи можна створити програмне забезпечення на основі такої моделі? Спочатку описується модель IDEF0, а потім– процеси в BPMN і, відповідно, автоматизація Моделювання потоків даних діаграми DFD Висновок Важливо розуміти, що тільки у найпростіших випадках два фахівця створять для опису системи абсолютно однакові функціональні моделі. Будь-яка модель – це відображення досвіду, глибини розуміння роботи, а також, певною мірою, особиста точка зору на цю. Тобто. людина розробляє модель з погляду керівника (замовника), начебто цим керівником є він |