Моделирование работы систем с целью проведения комплексной отладки программного обеспечения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Моделирование работы систем с целью проведения комплексной отладки программного обеспечения

Гуньков С.А., студент,

Шепель В.Н., д-р. экон. наук, профессор

Трипкош В.А., канд.техн.наук, доцент

Существуют различные определения термина «имитационное моделирование». Мы взяли более распространенное определение, образованное от английского словосочетания simulation modeling. Так под имитационном моделированием следует понимать метод исследования, в котором изучаемая система подменяется моделью, дающую, с достаточной точностью, описание реальной системы (построенная модель описывает процессы, проходящие в действительности), проводящей с ней испытания, с целью получить информации об этой системе.

Данную модель возможно «проиграть» во времени, как для одного испытания, так и для заданного их множества. Однако результаты будут определяться хаотичным характером процессов, на основе которых можно получить достаточно устойчивую статистику. Нужно сказать, что экспериментальные исследования с моделью называют имитацией, а имитационное моделирование (ИМ) определяется как частный случай математического моделирования.

Построение адекватных математических моделей, логических или числовых, для сложных и разноплановых производственных систем, не имеющих полного математического описания, является невыполнимой задачей.

Для описания производственной системы используется набор значений параметров, описывающих каждое конкретное ее состояние. При внесении этих значений в компьютер, их изменение в вычислительном процессе можно рассматривать как переход системы в различные состояния [1].

Вышеуказанные предположения дают возможность рассматривать имитационное моделирование как динамическое представление системы по характерным для нее операционным правилам, путем продвижения ее от одного состояния к другому. Изменения состояния производственных систем, при имитационном моделировании, происходят в дискретные моменты времени. Основная концепция имитационного моделирования системы заключается в том, чтобы отобразить изменения состояния системы с течением времени.

Имитационные модели, включающие также и человека, позволяют, без использования каких-либо аналитических или других функциональных зависимостей, отображать сложные объекты, состоящие из разнородных элементов с разнообразными связями. Без принципиальных усложнений в такие модели могут быть включены как детерминированные, так и стохастические потоки (материальные и информационные). Имитационное моделирование помогает отображать взаимосвязи между потоками изделий и материалов, рабочими местами, транспортными средствами и персоналом. Схема построения модели приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема построения модели

Следующим этапом разработки имитационной модели являются компьютерные эксперименты, позволяющие сделать заключение о поведении производственной системы при отсутствии:

- ее реализации, если данная система находится в стадии проектирования;

- вмешательства в ее функционирование, если такая система действует и это вмешательство может привести к нежелательным последствиям;

- разрушения действующей системы, если цель воздействия на нее состоит в определении допустимых пределов такого воздействия.

Отладка одна из самых ответственных этапов жизненного цикла программного обеспечения. Зачастую отладка проходит в несколько этапов:

- грубая отладка, находящаяся между написанием функционально законченной части программы и до внедрения на объекте;

- тонкая отладка программы на объекте во время пуско-наладочных работ;

- доотладка программы в эксплуатационном режиме.

Первый этап включает в себя попытки разработчика, еще во время ее создания, как можно больше приблизить программу к рабочему состоянию. Отсутствие технологического объекта требует от разработчика ПО имитировать сигналы от датчиков или изменять соответствующие входные переменные в соответствии с алгоритмом функционирования объекта. Разработчик должен четко представлять себе работу технологического объекта, дабы в дальнейшем имитировать сигналы в правильной последовательности и в нужных диапазонах, а также внимательно проверять реакцию программы на эти действия. Для сложного объекта отладить программу путем перебора заданных комбинаций значений переменных процесса довольно проблематично и здесь могут помочь имитационные модели объектов управления [2].

Имитационные модели позволяют производить быструю отладку SCADA проектов. При разработке современных проектов требуется периодическое участие в оценке работы ПО верхнего уровня представителей заказчика. Отсутствие наличия связи с реальным объектом оценка работы ПО верхнего уровня требует имитации переменных процесса. Развитие компьютерных технологий ИМ становятся все более популярными в проведение исследований и в построение тренажеров [5]. На настоящее время есть множество программных средств, позволяющих производить имитацию в реальном времени. Они приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 Схема построения модели

Одной из наиболее трудоемких и наукоемких задач является разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Под АСУ ТП понимается сложная, разнородная, распределенная, программно-аппаратная система управления, включающая человека в контур управления и работающая в реальном масштабе времени. У разработки АСУ ТП имеются некоторые особенности, связанные с некоторыми осложнениями в работе:

- невозможность тестирования системы в полном объеме на инструментальных средствах разработчика и комплексной отладки;

- невозможность подключения в полном объеме реального оборудования, управляемого АСУ ТП, влияющие на отладочном стенде;

- невозможность проверки системы в нештатных ситуациях на реальном объекте ввиду нецелесообразности или небезопасности искусственного создания таких ситуаций.

Для решения проблем разработки подходящим методом является имитационное моделирование, а инструментом решения - имитационная модель технологического объекта управления (ТОУ), интегрированная с АСУ ТП [3].

Имитационная модель ТОУ (в дальнейшем просто модель ТОУ) берет за образец работу реального оборудования, находящегося под управлением АСУ ТП, и технологических процессов, протекающих в реальной системе. Интегрированность - это возможность использования в модели ТОУ интерфейсов других подсистем АСУ ТП, а также использования модели ТОУ, как составной части АСУ ТП [4]. Данный подход создания модели не требует реализации таких трудоемких частей модели, как взаимодействие модели с пользователем, визуализация и сохранение результатов моделирования.

Список литературы

имитационный моделирование технологический математический

1. Концепция развития единой информационной образовательной среды в Российской Федерации (2013). [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.herzen.spb.ru/img/files/puchkov/koncepciya.pdf

2. Ибрагимов, И.М. Информационные технологии и средства дистанционного обучения: учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. Заведений / И.М. Ибрагимов ; под ред. А.Н. Ковшова. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 336 с

3. Тихонов, А.И. Публикация данных в Internet / А.И. Тихонов ; под ред. В.А. Филикова. М.: Изд-во МЭИ, 2000. 96 с.

4. Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами / Ха- разов В.Г. М: Профессия 2009. 590 с.

5. Автоматизированные системы управления и информатизации [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://scbist.com/wiki/8989-avtomatizirovannye-sistemy-upravleniya-i-informatizacii.html.

Размещено на Allbest.ru