23410

Сучасні інструментальні засоби ІМ

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Одним из наиболее эффективных современных инструментов имитационного моделирования является средство Arena разработчик компания Systems Modeling. Пакет Arena позволяет строить ИМ систем проигрывать их и анализировать результаты имитации. Arena снабжена удобным объектноориентированным интерфейсом и обладает возможностями адаптации к различным предметным областям. Основа технологий применяемых в Arena язык SIM AN и система Cinema Animation [10].

Украинкский

2013-08-03

229.5 KB

0 чел.

МІНІСТЕРСТВО   ІНФРАСТРУКТУРИ   УКРАЇНИ

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

КАФЕДРА           інфокомунікацій____________

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

_______________ Костік Б.Я.

       (підпис, прізвище)

“ ____ “  _________2011  року

Лекція №  7

з навчальної дисципліни __моделювання компютерних мереж 

напряму підготовки _______інформаційні технології________

освітньо-кваліфікаційного рівня ____cпеціаліст_____________

спеціальності _____ компютерні системи та мережі_________

Тема  Сучасні інструментальні засоби ІМ

                                                      (повна назва лекції)

Лекція розроблена стар. викладач каф. Інф. Срочинська Г.С.

(вчена ступінь та звання,  прізвище та ініціали автора)

Обговорено на засіданні кафедри (ПМК)

Протокол № __________

“ ____ “ _____________ 2011 року

Київ


Навчальні цілі: Вивчення основних понять моделювання комп’ютерних мереж,  ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання;

Виховні цілі: Формування у студентів інженерно-технічного кругозору, методами  імітаційного моделювання для побудови  комп’ютерних систем та мереж, вміння ставити та вирішувати складні інженерні задачі, проводити аналіз, аргументовано робити висновки.       

Час  90 хв.

ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ ЛЕКЦІЇ ТА РОЗРАХУНОК ЧАСУ

Вступ                                                                                                    10  хвилин

Навчальні питання

1. Сучасні інструментальні засоби ІМ                                                35  хвилин

(найменування питання лекції)

2. Універсальні мови високого рівня                                                    35  хвилин

(найменування питання лекції)

Заключення                                                                                          10  хвилин

ЛІТЕРАТУРА:

(рекомендована для студентів)

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

(наочні посібники, схеми, таблиці, ТЗН та інше)

Діапроектор, дидактичні слайди


НАВЧАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

Вступ

  1.  Сучасні інструментальні засоби ІМ

 

Общими тенденциями, реализуемыми при разработке современных инструментальных средств и систем имитационного моделирования сложных динамических систем, являются:

  •  обеспечение визуального конструирования (программирования) моделей с использованием стандартных графических компонентов на основе технологии drag and drop (идеографическое моделирование);
  •  совмещение средств и систем имитационного моделирования с интеллектуальными системами поддержки принятия решений (экспертные системы, САПР и т. п.);
  •  обеспечение возможностей анимации при отображении процессов функционирования моделируемых систем;
  •  интеграция с САSЕ-технологиями, конструирование многоуровневых моделей систем в рамках методологии структурного или объектного системного анализа. Некоторые достаточно часто используемые современные инструментальные средства имитационного моделирования и их характеристики представлены в табл. 1


Таблица 1

Современные инструментальные средства ИМ


Название

Разработчик

Область применения

Класс моделей

Использование графических компонентов для визуального конструирования моделей

Поддержка анимации

Интеграция

с С45£- средствами и экспертными системами

РДО

МГТУ им. Н. Э. Баумана

Многофункциональный пакет моделирования процессов управления и производства

Дискретные и непрерывные модели

Имеется развитый

графический

редактор

Да

Совмещается с экспертными системам и интеллектуальными САПР

Pilgrim

МЭСИ

Многофункциональный пакет моделирования физических, информационных и финансовых процессов

Дискретные и непрерывные модели

Имеется развитый

графический

редактор

Да

Да

Остановимся кратко на современных возможностях совмещения средств имитационного моделирования и CASE-технологий. Обычно к CASE-средствам относят любой программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность этапов жизненного цикла программного обеспечения и обладающее следующими основными особенностями:

  •  мощными графическими средствами для структурно-функционального или объектного описания и документирования разрабатываемой ИС;
  •  интеграцией отдельных компонентов CASE-средств, обеспечивающей управляемость процессом разработки ИС и преемственность его различных этапов;
  •  использованием специальным образом организованного хранилища проектных метаданных - репозитария (хранение вариантов проекта и его компонентов, накопление и синхронизация информации от различных разработчиков и т. п.).

В широком понимании практически все из представленных выше средств, имея развитые возможности визуального конструирования моделей из готовых функциональных блоков, реализуют автоматизированный подход к разработке программ имитации процессов и систем. В более узком смысле речь должна идти об интеграции ИМ и стандартных общепринятых средств автоматизированного проектирования ИС. Используемые сегодня графические модули анализа и проектирования существующих CASE-средств (BpWin, Desing/IDEF, Visio 2000, Silverrun, Rational Rose и др.) обеспечивают создание и редактирование концептуальных и функциональных моделей системы. Эти модели, как уже отмечалось в подр. 1.4, обычно строятся в форме иерархически связанных диаграмм (ERD, IDEF, DFD, UML), реализующих основные принципы системного анализа на ранних стадиях проектирования ИС. В этом плане вполне естественным выглядит желание разработчиков продолжить технологический процесс проектирования и преобразовать эти модели в эквивалентную ИМ системы, обеспечивающую проведение количественного анализа (оценку эффективности) рассматриваемого варианта.

Рассмотрим конкретный пример реализации такого подхода, размещенный на приведенном в списке литературы Интернет-ресурсе [13], а также в работе [14]. Одним из наиболее эффективных современных инструментов имитационного моделирования является средство Arena (разработчик компания Systems Modeling). Пакет Arena позволяет строить ИМ систем, проигрывать их и анализировать результаты имитации.

Arena снабжена удобным объектно-ориентированным интерфейсом и обладает возможностями адаптации к различным предметным областям. Модели могут быть реализованы для исследования самых разных сфер деятельности - производственных технологических операций, складского учета, банковской деятельности, обслуживания клиентов в CALL-центрах и т. д. Основа технологий, применяемых в Arena, - язык SIM AN и система Cinema Animation [10]. При разработке ИМ пользователь изначально строит в графическом редакторе модель, затем система генерирует по ней код на SIMAN, после чего подключается анимационный модуль Cinema Animation. Интерфейс системы обеспечивает также средства для работы с данными (электронные таблицы, ODBC, OLE и др.).

ИМ в среде Arena включает следующие основные элементы: источники и стоки (Create и Dispose), процессы (Process) и очереди (Queue). Источники - это элементы, от которых в модель поступает информация или объекты. Интенсивность поступления данных или объектов от источника обычно задается статистическим распределением временных интервалов. Сток - это устройство для приема информации или объектов. Понятие очереди близко к понятию хранилища данных - это место, где объекты ожидают обработки. Время обработки объектов (производительность) в разных процессах может быть различным. В результате при выполнении некоторых процессов могут накапливаться объекты, ожидающие своей очереди. Часто целью имитационного моделирования является минимизация именно количества объектов в очередях. Тип очереди и алгоритм обработки очереди в ИМ может быть конкретизирован. Процессы в среде Arena - это аналог действий или работ в функциональной модели. В ИМ может быть задана производительность процессов.

Для построения моделей Arena имеет набор средств, которые включают палитру инструментов, набор гидов и др. В палитре имеется два типа модулей «Flowchart» и «Data». Модули типа «Flowchart» (в том числе Create, Dispose и Process) служат для отображения объектов и могут быть перенесены на рабочее пространство (окно) модели мышью (drag and drop). Например, модуль Create является источником сущностей в системе. Так, если описывается изготовление изделий, то модуль Create может описывать поступление заготовок на конвейер. Модуль Process отвечает за обработку сущностей. Например, он может имитировать станок, обрабатывающий заготовки. Модуль Dispose является стоком сущностей из системы. Он может моделировать снятие готовых изделий с конвейера. Для задания свойств любому модулю типа «Flowchart» необходимо дважды щелкнуть по нему и в появившемся диалоговом меню задать значения параметров. Связи между модулями в рабочем окне модели устанавливаются автоматически (хотя могут и переопределятся вручную). Модули типа «Data» (например Queue, Resourse) не могут быть размещены в рабочее пространство модели и служат для настройки параметров модели. Для задания свойств модулю типа «Data» необходимо щелкнуть по нему один раз на панели инструментов и в нижнем окне внести значения параметров (например, Busy/Hour = 15, Idle/Hour = 15 и Per Use =2.5). Для контроля проигрывания модели необходимо внести в модель модуль Simulate и задать параметры этого модуля (например. Run Length = 40, Hours/Day = 8). В результате проигрывания модели в пакете Arena автоматически генерируются отчеты в формате Crystal Reports .

Модель в Arena может быть достаточно сложной и включать сотни элементов различных типов. Модули, обрабатывающие сущности, могут иметь различные состояния, например, состояния «ожидание» или «работа». Каждому состоянию можно поставить в соответствие определенное изображение и, тем самым, получить пространственно-временную анимацию процессов, воспроизводимых в ИМ.

Создавать ИМ, например, в сфере экономики, без предварительного структурно- функционального анализа бизнес-процессов не представляется возможным. Действительно, не поняв сути бизнес-процессов предприятия бессмысленно пытаться оптимизировать конкретные технологические процессы. Поэтому функциональные и имитационные модели не заменяют, а дополняют друг друга. При этом они должны быть тесно взаимосвязаны. Функциональная модель определяет исходную структуру ИМ. Имитационная модель дает количественную информацию для анализа системы, что позволяет проводить содержательную коррекцию вариантов ее построения, выбранных на ранних стадиях проектирования.


Заключення

Для поддержки такой технологии инструментальное средство функционального моделирования BPwin 4.0 имеет возможность преобразования диаграмм IDEF3 в ИМ Arena (версии 3.6 и выше). Для преобразования функциональной модели системы, описываемой диаграммой IDEF3, в ИМ в среде Arena необходимо, чтобы BPwin 4.0 и Arena одновременно были запущены. В BPwin 4.0 следует открыть диаграму IDEF3 и далее экспорт производится автоматически путем активизации соответствующей кнопки меню File/Export/Arena.

Поскольку ИМ имеет гораздо больше параметров, чем диаграмма IDEF3, в BPwin 4.0 имеется возможность задать эти параметры с помощью свойств, определяемых пользователем (UDP). В поставку BPwin 4.0 входят примеры моделей с предварительно внесенными настройками UDP для экспорта в Arena (Program Files/Computer Associates/BPwin 4.0/Samples/Arena/) и модель ArenaBEUDPs.bpl, в которой определены все необходимые для экспорта UDP и которую можно использовать в качестве шаблона для создания новых моделей. Как утверждают разработчики, совместное использование CASE-инструмента построения функциональной модели BPwin и системы имитационного моделирования Arena позволяет наиболее эффективно оптимизировать технологические процессы практически в любой сфере деятельности.


II. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

           Дисципліна “ Моделювання комп’ютерних мереж”- це теоретичні основи принципів вивчення основних понять імітаційного моделювання, ознайомлення з поняттями системи та моделі, співвідношенням між моделлю та системою, класифікацією  моделей,  видами  моделей, технологію моделювання; побудовою  імітаційної моделі персонального комп’ютера; технологічних етапів випробування та експлуатації імітаційних моделей.

Основні форми поточного контролю – спостереження за діями студентів, проведення модульного контролю.

Самостійна робота студента по підготовці до поточних занять, модульного контролю в межах відведеного часу планується особисто кожним студентом.

III. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. В.Г. Кривуца, В.В. Барковський, Л.Н. Беркман. Математичне моделювання телекомунікаційних систем: Навч. посібник. –К.: Звязок, 2007.

Розробник лекції  старший викладач кафедри інфокомунікацій

___                          Срочинська Г.С.

(підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2011  року


Окончание табл. 4.2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1821. Развитие исторического образования в университетах России во второй половине XVIII – начале XX века 1.33 MB
  Влияние культуры классицизма на развитие русской исторической науки и образования. Эпоха Великих реформ и формирование принципов дальнейшего развития исторического образования в российских университетах. Реорганизация учебного процесса на историко-филологических факультетах в университетах России в конце 70-80-х гг. XIX в.
1822. Дидактическое структурирование процесса обучения студентов в педагогическом вузе 1.33 MB
  Структурирование процесса обучения в вузе как педагогическая проблема. Характеристики структур педагогических систем с позиции концепции структурно-количественного анализа. Дидактические оценки использования резюме как методологического компонента структуры процесса обучения математике в вузе. Взаимосвязь структурных характеристик умственной деятельности обучаемых с показателями эффективности решения математических задач и оценками качеств личности.
1823. МИГРАЦИОННАЯ ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА 1.33 MB
  Интеграционные процессы в Западной Европе во второй половине ХХ столетия и создание Европейских Сообществ. Возникновение и деятельность межправительственных групп по выработке основных направлений миграционной политики ЕС. Формирование единого европейского законодательства в области регулирования миграционных процессов.
1824. ГАРНИТУРА ШРИФТА КАК ФАКТОР РЕГУЛЯЦИИ ВОСПРИЯТИЯ ТЕКСТА 1.33 MB
  Научно-теоретические и практические аспекты проблемы исследования регулирующей функции гарнитуры шрифта. Функции гарнитуры шрифта с позиций прагматики и эстетики. Регулирующая функция гарнитуры шрифта в аспекте теории деятельности. Психолингвистическая интерпретация гарнитурно-шрифтовых регулирующих факторов.
1825. КОНСТИТУЦИОННЫЕ ГАРАНТИИ ЗАЩИТЫ ПРАВ И СВОБОД ГРАЖДАН ОТ НЕПРАВОМЕРНЫХ ДЕЙСТВИЙ (БЕЗДЕЙСТВИЙ) СУБЪЕКТОВ ПРАВООХРАНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 1.33 MB
  Конституционные гарантии прав и свобод человека и гражданина в Российской Федерации. Функции юридических гарантий обеспечения прав и свобод человека и гражданина. Персональная ответственность государственного служащего правоохранительного органа. Конституционно-правовой механизм защиты прав и свобод граждан от неправомерных действий (бездействий) должностных лиц правоохранительных органов.
1826. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В СТРУКТУРНОЙ ЭКОНОМИКЕ 1.33 MB
  СУЩНОСТЬ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА РЕГИОНОВ СТРАНЫ. ОЦЕНКА СФЕРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОГО КАПИТАЛА В РОССИИ. ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ И МЕТОДОЛОГИИ ИНВЕСТИЦИОННО-ФИНАНСОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ФОРМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА УРОВНЕ СУБЪЕКТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.
1827. Теорія складності екстремальних задач. Задача Комівояжора. 140 KB
  Зада́ча комівояже́ра (комівояжер — бродячий торговець, англ. Travelling Salesman Problem, TSP; нім. Problem des Handlungsreisenden) полягає у знаходженні найвигіднішого маршруту, що проходить через вказані міста хоча б по одному разу. В умовах завдання вказуються критерій вигідності маршруту (найкоротший, найдешевший, сукупний критерій тощо) і відповідні матриці відстаней, вартості тощо. Зазвичай задано, що маршрут повинен проходити через кожне місто тільки один раз, в такому випадку розв'язок знаходиться серед гамільтонових циклів.
1828. МЕХАНИЗМЫ ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ ДЕТЕРМИНИРОВАННОСТИ ВНУТРЕННЕГО ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ СПОРТСМЕНОВ 1.32 MB
  Влияние эмоциональных факторов на механизмы аутохронометрии. Влияние двигательной активности на хронобиологическую оценку времени (на примере различных видов спорта). Исследование функционального состояния центральной нервной системы. Сравнительная характеристика аутохронометрических способностей представителей различных видов спорта