Geum.ru

Отчет о выполеннии ниокр по теме Разработка унифицированных функциональных модулей и исследование

Вид материалаОтчет

Содержание


О выполеннии ниокр
Список исполнителей
1 Объект исследований
3 Системы и модели систем
Подобный материал:

Общество с ограниченной ответственностью «Пансофия»

(ООО «Пансофия»)



УДК



621.3.049.77; 681.5; 519.87; 004.9












УТВЕРЖДАЮ:




Директор

ООО «Пансофия»

М.П.
______________________ П.Н. Карплюк

Регистрационный N 01200801653
«____» ________________ 2007 г.

Инв. N 02200800614





ОТЧЕТ

О ВЫПОЛЕННИИ НИОКР

по теме

Разработка унифицированных функциональных модулей и исследование

модели их взаимодействия в рамках системы «Модульный набор-конструктор Школьный робот-1» (ШкРоб-1)

государственный контракт № 5356 р / 7775 от 16 августа 2007 года

Этап 1

(аннотационный)




Научный руководитель:
СОГЛАСОВАНО

Н.Г. Кудрявцев











Горно-Алтайск 2007

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ:


Этап 1 Сравнение существующих моделей модульных систем и выбор технического решения для системы "ШкРоб-1"



Исполнитель работ
Е.О. Учайкин





подпись















Реферат

Отчет 16с., 8 источников.

Сравнение существующих моделей модульных систем и выбор технического решения для системы "ШкРоб-1"

Ключевые слова: модульный набор-конструктор, ШкРоб-1, моделирование систем, структурно-интерфейсная модель.

Объектом исследования является модульный набор-конструктор «Школьный робот - 1» (ШкРоб-1).

Цель работы — проведение сравнительного анализа существующих моделей систем для выбора технического решения при моделировании и разработке функциональных модулей набора-конструктора «Школьный робот -1» (ШкРоб-1).

В процессе работы были рассмотрены понятие модели, принципы моделирования, был проведен обзор моделей систем и методик моделирования систем, выполнен анализ отличий модульных систем от простых технических систем.

В результате проведенного анализа были сделаны выводы о том, что основные отличия модульной системы от простой заключаются в той роли, которую играют интерфейсы элементов системы (в нашем случае модулей) в гибкости и быстроте процесса перестройки структуры модульной системы без потери устойчивости и надежности функционирования. Исследования сравнительных характеристик моделей систем показали, что существующие модели модульных систем не являются адекватными текущему этапу работы над набором «ШкРоб-1». Наиболее адекватное и компактное представление об объекте исследования «ШкРоб-1» может быть получено, при использовании стратифицированной модели объекта.

Для дальнейшего проектирования набора-конструктора «Школьный робот-1» была выбрана трехуровневая структурно-интерфейсная модель, первый уровень которой предназначен для описания структурно-функциональных межмодульных связей в терминах информационных потоков; второй уровень служит для описания типов разъемов, использующихся при соединении модулей между собой; третий уровень должен описывать параметры сигналов и протоколы межмодульных взаимодействий. Каждый модуль в рамках данной модели предполагается рассматривать как неделимый и описывать с точки зрения протоколов взаимодействия и интерфейсов без рассмотрения внутренней структуры. Для каждого уровня модели предлагается ввести свое собственное буквенно-цифровое обозначение. Все три обозначения затем сводятся в буквенно-цифровой кортеж порядка 3. "Стыкуемость" модулей определяется по совпадению буквенно-цифровых кортежей.

Введение

В течение последнего десятилетия мы наблюдаем бурное развитие электроники и информационных технологий. Небольшие интеллектуальные устройства стали окружать нас повсюду: в бытовой аппаратуре, телефонах, домофонах, кондиционерах, лифтах, системах сигнализации, домашних метеостанциях, в транспорте, и т.п.

Для эффективного обучения работе с новыми технологиями уже недостаточно только теоретических знаний, которые можно получить на лекциях. Необходимо иметь возможность обеспечивать накопление у студентов и школьников практических навыков, причем навыков работы с техническими системами, разработанными не на старой элементной базе, а на базе микроконтроллеров, современных систем ввода, передачи и отображения информации. Наиболее простым путем для достижения этой цели представляется использование наборов готовых модулей, с помощью которых за короткое время можно разрабатывать собственные конструкции, исследовать их функционирование и взаимодействие с другими системами.

Данная идея не является новой. Поколение 70-х 80-х годов помнит различные металлические, пластмассовые, электрические, радио конструкторы, которые для многих стали первыми шагами в техническом творчестве. И сейчас выпускается целый ряд конструкторов и наборов, отвечающих современному уровню развития электроники. Наиболее распространенными являются наборы - "мастер KIT" и "Lego". При всей своей привлекательности эти конструкторы не свободны от ряда недостатков. Основные недостатки связаны с высокой стоимостью наборов, и закрытостью или полным отсутствием концепции интерфейсов межмодульных взаимодействий.

Задача, которая была поставлена при разработке конструктора «Школьный робот – 1» (ШкРоб-1) состоит в обеспечении открытости интерфейсов межмодульных взаимодействий, расширяемости наборов за счет собственных разработок пользователей и обеспечении простоты и надежности функционирования конструкций при невысокой стоимости набора.

Задача данной работы заключается в рассмотрении понятия модели, изучении принципов моделирования, проведении обзора методик моделирования систем, выполнении сравнительного анализа существующих моделей систем для выбора технического решения при моделировании и разработке функциональных модулей набора-конструктора «Школьный робот -1» (ШкРоб-1).


1 Объект исследований


Что же такое «ШкРоб-1», если рассматривать его с функциональной точки зрения? «ШкРоб-1» - это набор-конструктор для создания электронных и электромеханических конструкций и управления этими конструкциями при помощи компьютера или контроллера. В пилотном варианте, продемонстрированном на НТТМ-2007, набор-конструктор представлял собой ряд модулей, которые формально можно разделить на четыре класса: модули интерфейсного типа для соединения с компьютером, модули актуаторного типа для реализации управляющих воздействий на внешнюю среду, модули датчиков для получения информации от внешней среды и управляющие модули – модули PIC контроллеров, обеспечивающие автономное функционирование создаваемых конструкций.

При работе над первыми проектами на базе пилотного варианта набора-конструктора «ШкРоб-1» пришлось столкнуться с несколькими технологическими и схемотехническими проблемами, решение которых потребовало детальной проработки. Подходы к решению этих проблем были сформулированы в виде ряда задач-рекомендаций, суть которых заключается в следующем. Для создания полноценного и надежно функционирующего набора-конструктора необходимо:
  1. Определить и описать типы модулей, которыми будет комплектоваться набор–конструктор.
    1. Задать уровень атомарности (неделимости) каждого типа модулей.
    2. Для каждого типового модуля разработать и описать интерфейсы (конструктивные параметры разъемов и алгоритмы обмена данными) для подключения к компьютеру и соединения модулей между собой. Особое внимание следует уделить выбору разъемов для подключения функционально-различных интерфейсов.
    3. Разработать несколько шаблонных конфигураций модулей и рекомендации по объединению их в готовые конструкции.
  2. При разработке каждого типового модуля тщательно проработать конструктивные и технологические вопросы производства этих модулей. Особое внимание при этом следует уделить технической документации.
  3. Написать тесты для проверки работоспособности каждого типа модулей.
  4. При выделении базового набора модулей, наиболее часто встречающихся в различных конструкциях, необходимо разработать правила и примеры расширения этого набора конструкциями собственных разработок пользователей, интерфейсно совместимых с типовыми модулями «ШкРоб-1».
  5. Разработать концепцию модульно-комплексируемого программного обеспечения.

В данной работе мы рассмотрим и выберем только инструмент, который позволит нам решить поставленные в п.1-5 задачи, а само решение задач планируется на следующих этапах выполнения НИОКР.

Опыт разработчиков показывает, перед тем как приступить к детальной проработке проекта необходимо в первую очередь подобрать подходящий способ формального представления и описания объекта, который будет разрабатываться и проектироваться. В нашем случае необходимо формально описать как каждый тип модулей «ШкРоб-1» в отдельности, так и способы их соединения и взаимодействия. Другими словами, необходимо разработать и построить модель "явления" под названием «ШкРоб-1».

2 Моделирование


При большом количестве определений понятие «модель» сводится к следующему: модель - это специально подобранный объект (причем объект, как реальной, так и виртуальной, абстрактной природы), который имеет с моделируемым объектом некоторые общие свойства, интересующие исследователя [1]. В процессе исследования, проектирования, принятия решения, управления модель заменяет оригинал. Операции, свойства, решения, заключения, принятые для модели, далее применяются к оригиналу.

Одно из определений, достаточно точно отражающее суть проблемы, дал С. Лем: "Моделирование - это подражание природе, учитывающее немногие ее свойства". "Моделируя, следует упрощать".

Соотношение реального объекта и модели можно представить следующим образом:

Реальный объект -------------------абстракция---- Модель объекта

/\ |

| V

выводы о реальном объекте ---интерпретация-----Выводы о модели

В книге [2] приводится деление моделей на натуральные и знаковые. Натуральная модель – это реальный (физический, биологический, химический и др.) объект, характеристики которого изменяются по тем же законам, что и показатели исследуемого объекта. Знаковая модель состоит из графических объектов (схемы, графики, символы, формулы и т.д.), связываемых определенными правилами и преобразованиями».

Достаточно большая часть знаковых моделей являются математическими моделями. Математическая модель [3] - приближенное описание какого-либо класса явлений внешнего мира, выраженное с помощью математической символики. В качестве философского взгляда на понятие математической модели можно привести строки из книги [4]: "Математическая модель реальной ситуации - это математическая структура, объекты которой трактуются как (идеализированные) реальные "вещи" (или понятия), а абстрактные отношения между этими объектами - как конкретные связи между элементами действительности. Такая модель позволяет составить компактную и легко обозримую сводку известных нам свойств изучаемых понятий, дающую возможность исчерпывающе их анализировать и даже предсказывать результаты будущих наблюдений, - а ведь именно оправдывающиеся в будущем предсказания составляют предмет гордости каждой науки, определяют ее ценность".

Процесс математического моделирования, т.е. изучения явления с помощью математической модели, подразделяют на 4 этапа [2].

Первый этап построения модели заключается в формулировании законов, связывающих основные объекты модели и завершается записью в математических терминах сформулированных качественных представлений о связях между объектами модели.

Второй этап - исследование математических задач, к которым приводят математические модели. Основным вопросом здесь является решение прямой задачи, т.е. получение в результате анализа модели выходных данных (теоретических следствий) для дальнейшего их сопоставления с результатами наблюдений изучаемых явлений.

Третий этап - выяснение того, удовлетворяет ли принятая (гипотетическая) модель критерию практики, т.е. выяснение вопроса о том, согласуются ли результаты наблюдений с теоретическими следствиями в пределах точности наблюдений.

Четвертый этап - последующий анализ модели в связи с накоплением данных об изучаемых явлениях и модернизация модели. Если наступает момент, когда выводы, получаемые на основании принятой математической модели, не соответствуют нашим знаниям о явлении, то возникает необходимость построения новой, более совершенной математической модели.

В литературе [1] выделяют следующие классы математических моделей, которые еще называют схемами.

D-схема. Дифференциальные уравнения. Используется при непрерывно-детерменированном подходе. Математическими моделями являются дифференциальные уравнения, в которых неизвестные - функции одной или нескольких переменных, причем в уравнения входят и производные различных порядков. В качестве независимой переменной используется время t. Наиболее важное приложение - системы автоматического управления.

F-схема. Используется при дискретно-детерменированном подходе. Математический аппарат - конечные автоматы.

P-схема. Используется при дискретно-стохастическом подходе. Математический аппарат - вероятностные автоматы.

Q-схема. Используется при непрерывном стохастическом подходе. Математический аппарат - системы массового обслуживания.

N-схема. Используется для сложных систем, где параллельно протекает несколько процессов. Математический аппарат - сети Петри.

Для различных типов объектов и явлений применимы различные как физические, так и знаковые модели. Разработаны методики создания моделей, проверки их адекватности исследуемым объектам. Для эффективной работы с нашим набором-конструктором, выберем класс моделей, пригодных для адекватного описания «ШкРоб-1».

3 Системы и модели систем


Свойства и приведенные описания набора-конструктора «ШкРоб-1» лучше всего соответствуют формальному определению понятия системы.

Что же такое система? Какие методы используются для исследования систем различной природы и степени сложности? Какие модели применяются при моделировании систем? Ниже мы попытаемся дать ответы на эти вопросы, а также попробуем выбрать модель, позволяющую описать наш набор-конструктор «ШкРоб-1».

В работе В.Н.Волковой [5] в доступной и популярной форме дается представление об основных положениях и закономерностях теории систем, приводятся факты из истории развития этого раздела науки.

Понятие система возникло в древние времена. Еще Аристотель обратил внимание на то, что целое (т.е. система) несводимо к сумме частей, его образующих. В 60-е годы XX столетия философами были разработаны концептуальные основы теории систем и исследованы закономерности функционирования и развития сложных систем.

Термин "Система" используют в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое) сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением. Например, "солнечная система", "система управления станком", "система кровообращения" и т.д. В математике термин система используется для отображения совокупности математических выражений или правил - "система счисления", "система мер". Понятие системы подчеркивает упорядоченность, целостность, наличие определенных закономерностей.

"Система" - это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которые образуют определенное целостное единство. "Целостность при этом рассматривается как принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов, и невыводимость из свойств последних целого; зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функции и т.д. внутри целого [6].

Существует [5,6] несколько десятков определений понятия система, и дело заключается не только в том, что понятие система эволюционировало и видоизменилось, но и в том, что выбор определения отражает принимаемую концепцию исследуемой или создаваемой системы и является фактически началам моделирования, т.е. помогает исследователю или разработчику начать ее описание.

В первых определениях говорилось, что система - это элементы (части, компоненты) и связи (отношения) между ними. Далее, в определение системы начинают включать, наряду с элементами и связями, цели, т. е. то для чего создается система, и наблюдателя, т.е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы при исследовании или принятии решения. Таким образом, эволюцию понятия система можно проиллюстрировать следующей цепочкой: элементы и связи, затем - цель, затем – наблюдатель.

Существует целый ряд классификаций систем. Выделяют открытые и закрытые системы, управляемые и неуправляемые системы, хорошо организованные системы и сложные системы. Поскольку объект, который мы собираемся моделировать, состоит из набора модулей, нас будет интересовать класс систем, которые называются модульными системами [7].

История теории модулей и модульных сетей началась с появления теории паттернов. Суть этой теории заключается в следующем. Основными элементами теории паттернов являются непроизводные (атомарные) объекты, называемые образующими (generators). Образующие служат математическими и наглядными моделями физических и логических объектов реального мира. Образующая имеет неотделимые от нее связи (bonds). Путем попарного соединения связей образующих из них конструируются конфигурации теории паттернов. Конфигурации служат моделями реальных физических и логических систем, состоящих из взаимосвязанных объектов

Теория паттернов не нашла широкого практического применения из-за своей общности. Для адаптации этой теории к инженерной практике Л.В. Шуткиным [7] были введены дискретные ограничительные условия, а образующие использованы в качестве наглядных и формальных моделей реальных модулей. Входные и выходные связи образующих были сопоставлены входам и выходам реальных модулей, т. е. их  внешней границе. Образующие могли создавать сетевые связки, попарно соединяясь с входными связями других образующих. Поскольку схемы образующих могли изображать реальные модули, то схемы модульных сетей могли моделировать открытые и закрытые модульные системы, состоящие из взаимосвязанных модулей.

Рассматривая теорию модульных систем Л.В. Шуткина, можно сказать о том, что речь в ней идет не о закономерностях построения модульных систем, а об одной из возможностей моделирования таких систем модульными сетями. Модульные сети достаточно хорошо могут отразить различные структурные конфигурации систем, однако при проектировании набора-конструктора "Школьный робот-1" основной акцент делается на проработку интерфейсов и протоколов взаимодействия между модулями, что отсутствует в описаниях модульных систем у Л.В.Шуткина. Поэтому мы делаем вывод о недостаточной адекватности рассмотренных моделей модульных систем текущему этапу работы над набором «ШкРоб-1».

Рассмотрим существующие закономерности, используемые при моделировании систем применительно к нашему набору конструктору для дальнейшего их применения при выборе модели. При анализе существующих подходов к описанию систем было отмечено, что для описания любой системы требуется наличие приведенных ниже составляющих.
  1. Необходимо наличие цели, для реализации которой формируется система. Цель функционирования системы определяет системные признаки, с помощью которых описываются элементы системы. В случае набора-конструктора, цель как бы расщепляется на метацель (набор модулей обеспечивает потенциальную возможность быстрой разработки и сборки готовых систем) и макро или микро цели (цели, для реализации которых создаются готовые проекты из модулей набора конструктора).
  2. Необходимо наличие объекта исследования, состоящего из множества элементов, связанных в единое целое системными признаками (с точки зрения цели). Объекты исследования в нашем случае - это модули, разработанные в качестве строительных кирпичиков для создания готовых конструкций, и интерфейсы, позволяющие эти кирпичики соединять и связывать между собой. Отличия модульной системы от простой, если системы рассматривать с точки зрения структуры и набора связей, заключаются в той роли, которую играют интерфейсы элементов системы (в нашем случае модулей) в гибкости и быстроте процесса перестройки структуры модульной системы без потери устойчивости и надежности функционирования.
  3. Необходимо наличие субъекта исследования (наблюдателя), формирующего систему. В нашем случае это будут два субъекта: разработчик набора-конструктора, проектирующий потенциальную возможность создания сразу нескольких систем и пользователь «ШкРоба-1», создающий из набора конструктора свой собственный проект.
  4. Необходимо наличие характеристик внешней среды по отношению к системе и отражения ее взаимосвязей с системой. Для «ШкРоба-1» основной проблемой будет проблема разделения среды и системы в случае использования управляющего компьютера. В некоторых случаях компьютер может входить в состав системы, а в некоторых – исключаться из нее.

Более полное определение, включающее и элементы, и связи, и цель, и наблюдателя, а иногда и его "язык" отображения системы, помогает поставить задачу, наметить основные этапы методики системного анализа.

Как было отмечено при перечислении системных признаков в п.4, на первых этапах системного анализа важно уметь отделить систему от среды, с которой взаимодействует система. Частным случаем выделения системы из среды является определение ее через входы и выходы, посредством которых система общается со средой. Среда есть совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы. Внешние факторы с учетом своей природы разделяются на несколько групп: стимулирующие, регулирующие, ограничивающие, возмущающие, разрушающие. В процессе исследования граница между системой и средой может деформироваться. Уточняя модель системы, наблюдатель может выделять в среду некоторые составляющие, которые он первоначально включал в систему. И, наоборот, он может посчитать целесообразным включить в систему составляющие среды, имеющие сильные связи с элементами системы. В случае набора-конструктора, как уже было отмечено выше, основная проблема заключается в выборе между включением или исключением управляющего компьютера или управляющей среды (например Интернет) в систему. Управляющая программа, в соответствии с которой компьютер или среда воздействуют на объект, во многих случаях является целеопределяющей для этого объекта. Другими словами, программа плюс объект являются системой, а компьютер, на котором программа выполняется, может системой не являться.

Еще один момент, на который стоит обратить внимание при проектировании системы - это адекватное определение элемента системы. Под элементом системы принято понимать простейшую, неделимую часть системы. Однако неделимость может трактоваться неоднозначно. Элементами стола может быть столешница и ножки, а могут быть и молекулы, в зависимости от того какая задача стоит перед исследователем: изучать конструкцию или химический состав стола. Другими словами, элемент - это предел делимости системы в зависимости от точки зрения, с которой система рассматривается, в зависимости от решения конкретной задачи, поставленной цели. Если система не может быть сразу разделена на элементы, то используют понятие компоненты и подсистемы. Как мы уже говорили выше одной из задач, которые будет необходимо решить при проектировании "ШкРоба-1" - это определение степени атомарности среднестатистического модуля системы.

Понятие связь обеспечивает возникновение и сохранение целостных свойств системы. Это понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функционирование (динамику) системы. Связь определяют как ограничение степени свободы элементов. Выделяют следующие характеристики связей: направление (направленные и ненаправленные), силу (сильные или слабые, иногда вводят шкалу), характер или вид (связи подчинения, связи порождения - генетические, равноправные или безразличные, связи управления). Для нашего набора конструктора связи - это интерфейсы: в физическом плане - разъемы, а в информационном плане – протоколы взаимодействия.

Структура - (от латинского "structure" - строение, расположение, порядок) отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство (строение). Структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей, без качественного наполнения (субстрата). Структуры, особенно иерархические могут помочь в раскрытии неопределенности сложных систем. Поскольку знания о системах на данном этапе развития науки весьма ограничены, приходится иметь дело не с системами в целом, а с их структурами. Понятие структуры характеризуются не только и не столько устойчивым соотношением элементов целого, но и совокупностью правил, по которым из одного объекта можно получить второй, третий и т.д. путем перестановки элементов и некоторых других симметрических преобразований. Внимание при этом должно быть перенесено с природных свойств изучаемых объектов на отношения между элементами и зависящие от них реляционные, т.е. системно приобретенные свойства. Поскольку набор-конструктор - система достаточно простая и хорошо организованная, исследовать структурные особенности взаимосвязей между модулями не является сложной задачей. Наиболее сложным представляется исследовать зависимость между типами межмодульных интерфейсов, вносящими ограничения на возможные соединения модулей между собой и достижимыми при этих ограничениях работоспособными структурными конфигурациями, которые можно получить при помощи конструктора.

При отображении сложных систем основная проблема состоит в том, чтобы найти компромисс между простотой описания, позволяющей составить и сохранять целостное представление об исследуемом или проектируемом объекте и детализацией описания, позволяющей отразить многочисленные особенности конкретного объекта. Один из путей решения проблемы - задание системы семейством моделей, каждая из которых описывает поведение системы с точки зрения соответствующего уровня абстрагирования. Для каждого уровня существуют характерные особенности, законы и принципы, с помощью которых описывается поведение системы на этом уровне. Такое представление названо стратифицированным, а уровни абстрагирования - стратами. Для нашего проекта данный подход к представлению систем видится нам наиболее перспективным.

При моделировании систем очень часто присутствует следующая иерархическая цепочка или последовательность, из которой получается модель системы: закон - теория - гипотеза - модель.

Получить выражения, связывающие цель со средствами несложно, если известен закон (например, для механической тележки - закон движения, для маятника - уравнения колебаний и т.п.). Если закон неизвестен, то стараются определить закономерности на основе статистических исследований или исходя из наиболее часто встречающихся на практике экономических или функциональных зависимостей. Если и это не удается сделать, то выбирают или разрабатывают теорию, в которой содержится ряд утверждений и правил, позволяющих сформулировать концепцию и конструировать на ее основе процесс принятия решения. Если и теории не существует, то выдвигается гипотеза, и на ее основе создаются модели, с помощью которых исследуются возможные варианты решения.

Рассмотрим подход к моделированию систем, основанный на идее постепенной формализации процесса принятия решения.
  1. Разрабатывается или выбирается знаковая система - язык моделирования. В качестве языка моделирования может использоваться естественный язык, средства теоретико-множественных, логических, лингвистических и др. методов дискретной математики. По мере развития процесса постепенной формализации язык моделирования может изменяться.
  2. Выбирается подход к моделированию систем, и вводятся правила преобразования, применяемые при формировании и анализе модели правила структуризации или декомпозиции (подход "сверху"); правила композиции, поиска мер близости на пространстве состояний элементов (подход «снизу»).
  3. С помощью языка моделирования фиксируют компоненты и связи между ними, при этом не ставится задача полного "перечисления" системы, а фиксируются элементы, известные на данный момент, в результате чего формируется исходное множество элементов.
  4. Путем преобразования полученного отображения с помощью введенных (принятых) правил получают новые, неизвестные ранее компоненты, взаимоотношения, зависимости, структуры, которые могут либо послужить основой для принятия решений, либо подсказать последующие шаги на пути подготовки решения.
  5. Полученные новые результаты включаются в первоначальное описание, и процедура преобразования повторяется.

Таким образом, моделирование становится как бы "механизмом" развития системы. Подводя итог вышесказанному, можно привести слова из книги [8] "описать систему - значит установить ее функции, эффективность, структуру (состав, иерархию, морфологию), возможные состояния и характер поведения, а также ее отношения, связи и взаимодействия со средой. Кроме того, необходимо задать ее временную и пространственную метрику, то есть условиться о системе координат, в рамках которой следует проводить анализ. Такие описания называются системными. Они разрабатываются (с разной степенью детализации) на вех этапах системных исследований и рассматриваются как развивающиеся, последовательно углубляющиеся знания об изучаемой системе…. Отражая устройство и функционирование изучаемых объектов, системные описания в свою очередь образуют иерархию функциональных, морфологических, структурных, информационных, алгоритмических и других видов описаний. Попытки подробного и всестороннего представления объекта изучения в виде единственного описания квалифицируются с позиции системного анализа как вредящие успеху исследований, ограничивающие инициативу исследователей и ведущие к вырождению системной проблемы. При проведении системных исследований объект изучения или проектирования всегда представляется в виде взаимосвязанного комплекса вербальных, математических, алгоритмических, программных и других моделей, отражающих его различные стороны, существенные с точки зрения принятия проектных и других решений”.

Заключение

Проведя обзор моделей и методик моделирования систем, принимая во внимание изложенные выше принципы, лежащие в основе разработки набора-конструктора "Школьный робот-1", мы решили, что рассмотренные модели модульных систем не являются адекватными текущему этапу работы над набором «ШкРоб-1». Для дальнейшего проектирования набора-конструктора была выбрана стратифицированная трехуровневая структурно-интерфейсная модель, первый уровень которой предназначен для описания структурно-функциональных межмодульных связей в терминах информационных потоков; второй уровень служит для описания типов разъемов, использующихся при соединении модулей между собой; третий уровень должен описывать параметры сигналов и протоколы межмодульных взаимодействий. Каждый модуль в рамках данной модели предполагается рассматривать как неделимый и описывать с точки зрения протоколов взаимодействия и интерфейсов без рассмотрения внутренней структуры. Для каждого уровня модели предлагается ввести свое собственное буквенно-цифровое обозначение. Все три обозначения затем сводятся в буквенно-цифровой кортеж порядка 3. "Стыкуемость" модулей определяется по совпадению буквенно-цифровых кортежей. Особое внимание следует уделить проработке второго и третьего уровней используемой модели, которые, как в конструктивном, так и в алгоритмическом планах, должны обеспечить открытость интерфейсов для подключения дополнительных модулей собственных разработок пользователей.


Список использованных источников
  1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов - 3-е изд., перераб. и доп. - М.:Высш.шк., 2001. 343 с.: ил.
  2. Цисарь И.Ф., Нейман В.Г. Компьютерное моделирование экономики. – М.: «Диалог-МИФИ», 2002. – 304с
  3. Математическая энциклопедия: Гл. ред. И.М. Виноградов, т. 3 Коо - Од - М.: "Советская Энциклопедия", 1982. - 1184 стб. ил.
  4. Яглом И.М. Математические структуры и математическое моделирование. - М.: Сов. радио, 1980. - 144 с.
  5. Волкова В.Н. Искусство формализации: от математики - к теории систем и от теории систем - к математике. - Изд. 2-е. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. 199 с.
  6. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Справочник: Учеб. пособие / Под ред. В.Н. Волковой и А.А. Емельянова.-М.: Финансы и статистика, 2006. - 848 с.: ил.
  7. Шуткин Л.В. Революция в мышлении о модульных системах. c.ru/informatisation/RevolModul.htm
  8. Теоретические основы системного анализа/ Новосельцев В.И. [и др.]; под ред. В.И. Новосельцева - М.: Майор, 2006. - 592 с.: ил.