Лекция: Инструментальные средства автоматизации моделирования

В процессе построения имитационной модели мы выделяли три уровня ее представления: концептуальную модель, формализованное или алгоритмическое описание, программу-имитатор. Формальное или концептуальное описание модели, преобразуется в программуимитатор в соответствии с технологией программирования.

В принципе, имитационную модель можно реализовать на любом универсальном языке моделирования. Однако для облегчения написания и работы с программойимитатором созданы специальные системы автоматизации моделирования.

Языки и системы моделирования упрощают построение программ= имитаторов и проведение имитационных экспериментов за счет частичной или полной автоматизации переходов от одного уровня представления модели к другому. В этом состоит основное назначение языков моделирования, именно здесь и проявляется их главное преимущество перед универсальными алгоритмическими языками. Общепризнанными являются следующие преимущества языков и систем моделирования по сравнению с универсальными языками и системами программирования:

Концептуальная выразительность. Языки моделирования обеспечивают более строгое следование выбранной концепции построения модели. Язык моделирования содержит абстрактные конструкции, непосредственно отражающие понятия, в которых представлена формализованная модель, или близкие концептуальному уровню описания моделируемой системы, с помощью которых четко классифицируют элементы моделируемой системы, элементы различных классов различают по характеристикам и свойствам, описываются связи между элементами системы и внешней среды, позволяющие изменять структуру модели. Это упрощает программирование программыимитатора, позволяет автоматизировать выявление, диагностику ошибок в программах;

Автоматизация стандартных функций моделирования (функций управляющей программы):

реализация механизма модельного времени – системы моделирования имеют эффективный встроенный механизм продвижения модельного времени (календарь событий, методы интегрирования и др.), средства разрешения временных узлов;

языки моделирования, как правило, содержат встроенные датчики случайных чисел, генераторы случайных чисел и других типовых воздействий;

в языках моделирования автоматизирован сбор стандартной статистики и других результатов моделирования. Имеются средства автоматизации выдачи этих результатов в табличной или графической форме;

управление процессом моделирования (анализ ошибочных ситуаций и т.д.)

языки моделирования имеют средства, упрощающие программирова- ние имитационных экспериментов (в частности, автоматизирующие установку начального состояния и перезапуск модели.) и другие интерактивные и технологические возможности, используемые при проведении имитационных исследований;

и др. Вместе с тем пользователи нередко отмечают такие недостатки языков и систем моделирования, как недостаточная распространенность языков и систем моделирования, необходимость дополнительного обучения языкам и систем моделирования и, как следствие, недостаток программистов, хорошо владеющих современными языками и системами моделирования; слабые технологические возможности некоторых систем моделирования; высокая стоимость систем моделирования; отсутствие гибкости и широких возможностей, присущих универсальным языкам программирования.

Множество языков моделирования можно разделить на две группы:

1) методо=ориентированные языки моделирования, поддерживающие определенный класс формализованных или алгоритмических описаний;

2) проблемно=ориентированные языки моделирования – языки моделирования конечного пользователя, позволяющие формулировать задачи моделирования непосредственно на концептуальном уровне. Связь с пользователем в такой системе моделирования на уровне программного интерфейса осуществляется через набор понятий непосредственно из предметной области исследований. Для этого в проблемноориентированные системы моделирования включаются абстрактные элементы, языковые конструкции и наборы понятий, взятые непосредственно из предметной области исследований.

Примерами таких решений могут служить системы моделирования:

Simulap, Simflex – управление материальными потоками в производственной системе;

MASTмоделирование гибких производственных систем (применяется блочная концепция структуризации);

TOMAS – технологическая подготовка производственных систем (используемые формальные схемы – автоматы);

SIRE – календарное планирование производственных процессов (сети с очередями);

COMNET – телекоммуникации;

MEDMODEL – медицинское обслуживание.

За годы становления технологии имитационного моделирования наблюдалось большое разнообразие специализированных языков моделирования. В известном в 80е годы обзоре Киндлера [19] упоминалось более 500 языков и систем моделирования. Рост числа языков моделирования свидетельствует о необходимости использования средств автоматизации моделирования. Вместе с тем разнообразие языков моделирования обусловлено следующими факторами: существует большое число схем формализации и алгоритмизации моделируемых систем: агрегаты, сети, автоматы, процессы, системы массового обслуживания, дифференциальные уравнения, аналоговые блоксхемы, графы связей и др. Любая из этих схем может служить основой для разработки нового языка моделирования. Еще большее разнообразие возможно на уровне концептуальных моделей. Все это – существенный стимул для появления новых языков. Далее рассматриваются только методоориентированные языки и системы, которые для краткости называются просто языками и системами моделирования. Язык моделирования предоставляется пользователем как часть системы моделирования. Система моделирования – это совокупность языковых и программных средств, которая включает: • собственно язык моделирования; • язык управления системой моделирования – язык команд интерактивного взаимодействия с пользователем; • управляющая программа – программные средства, обеспечивающие трансляцию модели и другие стандартные функции системы моделирования (продвижение модельного времени, генерацию случайных чисел, сбор статистической информации, вывод результатов и т. д.). Системы моделирования проблемноориентированные включают также средства разработки языков конечного пользователя. Среди большого числа языков моделирования довольно сложно выделить какоето базовое подмножество языков, покрывающих основные потребности пользователей в средствах автоматизации моделирования. На практике существует проблема выбора системы моделирования, подходящей для поставленной задачи.

еще рефераты
Еще работы по информатике