Программное обеспечение имитационной системы
Реализация имитационной системы на ЭВМ связана с разработкой большой программной системы (БПС), процесс создания которой качественно отличается от создания автономных программ решения небольших задач.
При разработке БПС необходимо:
1) на первом этапе разработки проблемно-ориентированной системы (ПО-системы) провести архитектурное ее проектирование и представить систему как комплекс двух подсистем: функциональной (проблемно-ориентированной) и управляющей, инвариантной относительно классов решаемых задач;
2) установить основополагающие приемы управления данными в ПО-системе на основе интегрированной базы данных;
3) разрабатывать программное обеспечение ПО-системы в рамках единого технологического процесса;
4) формализовать совокупность знаний и представлений о классе решаемых задач в виде модели предметной области (МПО) и разработать приемы и программные средства построения функциональных программ системы на базе МПО;
5) решить вопросы организации исследований в рамках ПО-имитационной системы, т. е. вопросы планирования машинных экспериментов.
При построении программного обеспечения имитационной системы:
1) определяют требования к создаваемой системе, общую архитектуру ПО-имитационной системы (этап архитектурного проектирования), структуру основных блоков системы на основе модульного анализа алгоритмов (этап технического проектирования);
2) выбирают и (или) создают технологические и инструментальные средства ПО-имитационной системы;
3) с использованием технологических и инструментальных средств системы реализуют построение функциональных компонент (этот этап включает кодирование стандартных модулей системы и комплексную отладку моделей);
4) документируют систему и осуществляют пробную эксплуатацию.
Определенные этапы можно выполнять параллельно, в частности, документирование системы ведется, как правило, на всех этапах.
С учетом особенностей исследования эффективности технических систем и основных положений методологии имитационного исследования к числу основных требований, предъявляемых к ПО-имитационной системе, целесообразно отнести следующие:
открытость системы, обеспечивающую возможность ее развития для решения новых задач;
адаптивность системы к задачам исследования и категории ее пользователей;
согласование моделей системы по информации, показателям и критериям эффективности;
соответствие структуры системы моделей уровням обобщения информации и уровням решаемых задач;
обеспечение заданной точности моделирования и практической реализуемости исследований с учетом приемлемого времени решения на ЭВМ;
обеспечение удобных режимов работы в системе, основанных на интерактивном характере решения задач.
Для выполнения сформулированных требований в основу построения программного обеспечения имитационной системы могут быть положены следующие основные принципы: многомодельность системы, означающая наличие в имитационной системе множества моделей, а в рамках моделей — множества их программных реализаций;
много вариантность компонент системы, понимаемая как многократность модификаций существующих программ, отражающая вновь принимаемые решения о методах расчета или организации программы;
модульность программного обеспечения системы;
иерархичность построения системы; единство математических моделей формализации исследуемых процессов и типизация на этой основе функциональных структур моделей;
единство информационного представления данных о характеристиках исследуемых технических систем в моделях;
параметризация ряда характеристик технических систем как средство решения задачи компоновки модели сложного объекта на основе информации, получаемой на более подробных моделях его подсистем.