Мой шаблон А4-книжный

УДК 519.876.5
А.Г. ЖИХАРЕВ, С.И. МАТОРИН, Я.Н. РЯБЦЕВА
A.G. ZHIKHAREV, S.I. MATORIN, Y.N. RIABTSEVA
ИМИТАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С
ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМНО-ОБЪЕКТНОГО ПОДХОДА «УЗЕЛ-ФУНКЦИЯОБЪЕКТ»
IMITATION OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS USING SYSTEM-OBJECT
APPROACH "NODE-FUNCTION OBJECT"
В статье рассматривается новое формальное описание системы как триединого элемента,
состоящего из узла, функции и объекта, что позволяет рассматривать модель системы в терминах УФОподхода как имитационную.
Ключевые слова: системный подход "Узел-Функция-Объект", графоаналитическое моделирование,
исчисление процессов, теория объектов, формальное представление системы.
The article deals with a new formal description of the system as a three-pronged element consisting of the node
functions and objects that can be considered a model of the system in terms of NFO-approach simulation approach.
Keywords: system approach "Node-Function-Object," graphic-analytical modeling, calculus processes, the
theory of objects, the formal representation of the system.
Как говорят специалисты, сложную систему проще создать, чем проанализировать и
понять, как она работает. Именно в связи с этим одним из основных направлений
исследования и проектирования сложных систем в различных прикладных областях является
использование имитационного моделирования. Это обусловлено, во-первых, постоянным
расширением области приложений имитационного моделирования, прежде всего за счет
таких направлений, как бизнес-процессы, маркетинг, логистика, управление финансами,
социально-экономические процессы и т.п. Во-вторых, расширением методологических
возможностей имитационных систем на основе интеграции неформального аппарата,
принятого в соответствующих языках моделирования, с классическими моделями системного
анализа и вычислительной математики. В-третьих, повышением уровня технологичности
имитационных систем за счет средств визуализации, анимации, а также CASE-технологии.
Причём, уже общепринятой является точка зрения, что имитационное моделирование должно
сопровождать процессы управления динамическими системами с самой начальной стадии их
становления, развития и внедрения (Рисунок 1).
Рассмотрим возможности подхода «Узел-Функция-Объект» в области имитационного
моделирования, применив средства исчисления объектов для формального описания УФОэлемента с точки зрения его узлового объекта (Рисунок 2). Например, рассмотрим УФОэлемент, объект которого занимает функциональный узел, имеющий входные потоки,
обозначенные как a?i, и выходные потоки, обозначенные как a!i (Рисунок 1). Данные
обозначения в стиле теории процессов подчеркивают тот факт, что потоки состоят из
объектов, которые по ним (потокам) передаются из одного узла (объекта) в другой. Таким
образом, объект G, рассматриваемого УФО-элемента, представляет собой сущность, которая
за счет своей функциональности преобразует входные потоковые объекты a?i в выходные
потоковые объекты a!i.
a?i
a!i
Узел
a!i = f(a?i)
l?i = a?i
l!i = a!i
li = F(l?i)l!i
lj = bj
Рисунок 1 – УФО-элемент с точки зрения исчисления объектов
В соответствии с упомянутыми выше правилами исчисления объектов [3] данный
узловой объект G (и, следовательно, соответствующий УФО-элемент) формально может быть
представлен в виде следующего выражения:
G = [l?i = a?i, l!i = a!i; li = F(l?i)l!i; lj = bj]
где l?i - поле узлового объекта (может представлять собой набор или множество),
которое содержит значение входных потоковых объектов a?i и, соответственно, имеет такой
же тип данных;
l!i - поле узлового объекта (может представлять собой набор или множество)
которое содержит значения выходных потоковых объектов a!i и имеет такой же тип данных;
li –метод узлового объекта (может представлять собой набор или множество),
преобразующий входные потоковые объекты узла в выходные.
lj - поле узлового объекта (может представлять собой набор или множество),
которое содержит основные характеристики данного объект (bj).
Представляя систему (УФО-элемент) в виде, конструкции, показанной на рисунке 1,
появляется возможность в рамках УФО-подхода реализовать не только статическое
представление системы, но и показать динамику функционирования системы за счет
«оживления» функции УФО-элемента, путем описания ее функционирования, а именно,
преобразования входных параметров в выходные. Оживление функции можно достичь за
счет использования, например, простейшего скриптового языка, в состав операторов
которого, необходимо включить следующие конструкции:
 оператор создания переменной;
 оператор присваивания значения переменной;
 оператор условия (в классической форме организации);
 оператор цикла (в классической форме организации);
 математические операторы сложения, вычитания, умножения и деления;
 логические операторы.
Таким образом, описание системы с помощью УФО-подхода примет вид как показано
на рисунке 2.
Рисунок 2 – Структура имитации функционирования системы, представляемой с помощью
УФО-элемента
Как видно из рисунка 2, организация имитации функционирования системы,
представляемой в виде УФО-элемента, имеет, как и сам УФО-элемент, три уровня
представления. Первый уровень – визуальное представление системы (то, что видит
пользователь на экране монитора). На данном уровне модель системы строится из отдельных
узлов системы, связанных между собою некоторыми потоковыми объектами X, Y, Z, L.
Второй уровень - описание функционирования системы с помощью операторов скриптового
языка, причем здесь имеют место предопределенные методы:
 getLink(X.x1, X.x2,…,Y.y1, Y.y2,…) – позволяет получить значения характеристик
входных потоковых объектов;
 setLink(Z.z1, Z.z2,…,L.l1, L.l2,…) – позволяет задать значения характеристикам
выходных потоковых объектов;
 GetObjectParam(P1,P2,…) – позволяет получить значения характеристик узлового
объекта, что соответствует третьему уровню описания системы – объектный уровень.
Таким образом, появляется возможность описать функцию системы либо с помощью
дальнейшей декомпозиции ее на подсистемы более низкого уровня, либо, если необходимый
уровень декомпозиции достигнут, с помощью конструкций некоторого скриптового языка.
Фактически получим организованную имитационную модель системы, состоящую из
отдельных исполняемых блоков программы.
Рассмотренное трехуровневое описание системы позволит строить имитационные
модели процессов, учитываю их структурные, функциональные и объектные характеристики,
что, в свою очередь, позволит получить полноценную имитационную модель системы с
возможностью изучения ее функционирования во времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Емельянов А.А., Власова Е.А. Имитационное моделирование экономических процессов //
Имитационное моделирование. Теория и практика. Четвертая всероссийская научнопрактическая конференция по имитационному моделированию и его применению в науке и
промышленности (ИММОД-2009), Санкт-Петербург, 2009. С. 19-26.
2. Жихарев А.Г. Разработка средств и методов имитационного моделирования
транспортных потоков города / А.Г. Жихарев, С.И. Маторин, Н.О. Зайцева, И.Н. Брусенская
// Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. История.
Политология. Экономика. Информатика.: выпуск 29/1, 2014, N 1(172). С. 66-70.
3. Abadi Martin, Luca Cardelli. A Theory of Objects. Springer-Verlag: издательство, 1996.
Жихарев Александр Геннадиевич
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г.Белгород
К.т.н., старший преподаватель кафедры информационных систем управления
Тел.: 89511559075
E-mail: [email protected]
Маторин Сергей Игоревич
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г.Белгород
Проф., д.т.н., профессор кафедры прикладной математики и информатики
Тел.: 89066069423
E-mail: [email protected]
Рябцева Яна Николаевна
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, г.Белгород
Студентка 2 курса факультета информационных технологий и прикладной математики
Тел.: 89623004377
E-mail: [email protected]