2.4.2. Использование специализированных языков для компьютерного моделирования
К специализированным языкам имитационного моделирования относятся такие языки, как GPSS, SIMAN, SLAM, SIMSCRIPT, SIMULA, GASP.
Они представляют собой программное обеспечение, ориентированное на имитацию процессов и относятся к языкам высокого уровня, в которых стандартные операции имитационного моделирования, такие как “создать объект”, “двигать”, “передать по условию”, “ожидать в течение”, "генерировать случайные числа" и т.д., представляют собой блоки в виде последовательностей команд на одном из универсальных языков. Поведение системы отображается последовательностью событий. Событием является начало или окончание какой либо операции. Процесс отображается не системой уравнений, а взаимодействием элементов модели Е1,...,Еn во времени и пространстве (рис. 2). Специализированные языки написаны на универсальных языках.
Рис. 2. Взаимодействие элементов модели
Специализированные языки имитационного моделирования различаются способами учета времени, сложностью изменения структуры модели, способами проведения экспериментов.
Они компактны и имеют широкий круг приложений, однако требуют специальной подготовки пользователя, который должен написать программу в терминах языка для конкретного объекта моделирования. Поэтому созданы языки компьютерной анимации, позволяющие отображать процесс имитационного моделирования на мониторе. Например, программное обеспечение Proof Animation отображает на экране компьютера взаимодействие объектов системы по результатам моделирования. Оно может соединяться с различными специализированными языками имитации GPSS, SIMAN, SIMSCRIPT, SLAM.
2.4.3. Использование имитационных сред для компьютерного моделирования
К имитационным средам относятся такие, как Arena, AutoMod, AlphaSim, Anylogic, Deneb, Extend, GPSS World, MicroSaint, MAST и др.
Имитационные среды не требуют программирования в виде последовательности команд. Вместо составления программы пользователь составляет модель, выбирая из библиотеки графические модули, и/или заполняет специальные бланки.
Модель составляют из библиотечных графических модулей или заполняют специальные формы.
Рис. 3. Составление модели пользователем
В современных системах имитационного моделирования автоматизированы процессы статистической обработки данных, управления проведением экспериментов, оптимизации поведения системы, сравнения различных альтернатив. Так же существует возможность создания своих собственных блоков на встроенных универсальных языках.
Как правило, имитационная среда обеспечивает возможность визуализации процесса имитации и связи с инструментами компьютерного проектирования систем.
В отличие от специализированных языков имитационное моделирование ведется быстрее, но область приложения большинства систем имитации ограничена.
Итак, программные средства имитации в своем развитии изменялись на протяжении нескольких поколений, но основное назначение всех этих средств - уменьшение трудоемкости создания программных реализаций имитационных моделей и экспериментирования с моделями.
2.5. Этапы компьютерного моделирования
Компьютерное моделирование, от постановки задачи до получения результатов, проходит следующие этапы.
Постановка задачи.
Формулировка задачи.
Определение цели и приоритетов моделирования.
Сбор информации о системе, объекте моделирования.
Описание данных (их структуры, диапазона, источника и т.д.).
Предмодельный анализ.
Анализ существующих аналогов и подсистем.
Анализ технических средств моделирования (ЭВМ, периферия).
Анализ программного обеспечения (языки программирования, пакеты прикладных программ, инструментальные среды).
Анализ математического обеспечения (модели, методы, алгоритмы).
Анализ задачи (модели).
Разработка структур данных.
Разработка входных и выходных спецификаций, форм представления данных.
Проектирование структуры и состава модели (подмоделей).
Исследование модели.
Выбор методов исследования подмоделей.
Выбор, адаптация или разработка алгоритмов, их псевдокодов.
Сборка модели в целом из подмоделей.
Идентификация модели, если в этом есть необходимость.
Формулировка используемых критериев адекватности, устойчивости и чувствительности модели.
Программирование (проектирование программы).
Выбор метода тестирования и тестов (контрольных примеров).
Кодирование на языке программирования (написание команд).
Комментирование программы.
Тестирование и отладка.
Синтаксическая отладка.
Семантическая отладка (отладка логической структуры).
Тестовые расчеты, анализ результатов тестирования.
Оптимизация программы.
Оценка моделирования.
Оценка средств моделирования.
Оценка адекватности моделирования.
Оценка чувствительности модели.
Оценка устойчивости модели.
Документирование.
Описание задачи, целей.
Описание модели, метода, алгоритма.
Описание среды реализации.
Описание возможностей и ограничений.
Описание входных и выходных форматов, спецификаций.
Описание тестирования.
Создание инструкций для пользователя.
Сопровождение.
Анализ применения, периодичности использования, количества пользователей, типа использования (диалоговый, автономный и др.), анализ отказов во время использования модели.
Обслуживание модели, алгоритма, программы и их эксплуатация.
Расширение возможностей: включение новых функций или изменение режимов моделирования, в том числе и под модифицированную среду.
Нахождение, исправление скрытых ошибок в программе, если таковые найдутся.
Использование модели.