Показательные качества

А) Корректность

Программу пишут для обеспечения функций, указанных в ее спецификациях функциональных требований. Часто бывают и другие требования — такие как производительность и расширяемость, не имеющие отношения к функциям системы. Определим их как нефункциональные требования. Программа функционально корректна, если она ведет себя в соответствии с требованиями, сформулированными в ее функциональных спецификациях.

В) Надежность

Выражаясь неформально, программное обеспечение надежно, если пользователь ему доверяет. Специализированная литература по надежности программного обеспечения дает определение надежности в терминах статистического поведения: это вероятность того, что программное обеспечение будет работать, как ожидалось, в течение определенного интервала времени.

С) Устойчивость

Программа устойчива, если она продолжает вести себя «правильно» даже в обстоятельствах, которые не были предусмотрены спецификацией требований к ней, например, когда она сталкивается с некорректностью входных данных или сбоем оборудования (скажем, вышел из строя диск). Программа, которая предполагает ввод только идеальных данных и генерирует неустранимую ошибку, как только пользователь случайно наберет неправильную команду, не может считаться устойчивой.

N) Продуктивность

Продуктивностъ — это качество процесса изготовления программного обеспечения, которое связано с его эффективностью и производительностью. Эффективный процесс приводит к ускоренной поставке продукта.

Отдельные инженеры изготавливают программное обеспечение с определенной скоростью, очень разной для людей с разными способностями. Когда индивидуумы являются частью команды, то продуктивность работы команды есть некоторая функция от продуктивности этих индивидуумов. Очень часто интегрированная продуктивность намного меньше простой суммы продуктивности составляющих.

О) Своевременность

Своевременность — это качество процесса, относящееся к возможности доставить продукт заказчику в срок. Исторически, процессам производства программного обеспечения своевременности недоставало, что приводило «программному кризису», а это, в свою очередь к необходимости и, наконец, появлению программной инженерии.

Р) Видимость

Процесс разработки программного обеспечения называется видимым если все его этапы и текущее состояние четко документированы. Другим термином, характеризующим это качество, является прозрачность. Идея заключается в том, чтобы этапы и состояние проекта были легко доступны для внешнего исследования.

Видимость позволяет инженерам взвешивать возможный результат их действий и, таким образом, управляет ими в принятии решений. Это позволяет членам команды работать в одном направлении, а не в противоположных.

12. Частичный факторный эксперимент

Эксперимент на имитационной модели будем рассматривать состоящим из наблюдений, а каждое наблюдение - из прогонов модели.

Входные переменные х₁, х₂,..., х_т называются факторами. Выходная пере­менная у называется наблюдаемой переменной (реакцией, откликом).

Факторное пространство - это множество факторов, значения которых ис­следователь может контролировать в ходе подготовки и проведения модель­ного эксперимента.

Каждый фактор имеет уровни. Уровни - это значения, которые устанавли­ваются для каждого фактора при определении условий прогона модели в на­блюдении.

Эксперимент, в котором реализуются все возможные сочетания уровней фак­торов, называется полным факторным экспериментом (ПФЭ). Если исследователя не интересуют взаимодейст­вия высокого порядка, можно получить большое количество информации с помощью исследования лишь некоторой части (1/2, 1/4, 1/8 и т. д.) всех воз­можных сочетаний уровней факторов.

Рандомизированный план - предполагает выбор сочетания уровней для каждого прогона случайным образом. При использовании этого метода отправной точкой в формировании плана является число экспериментов, которые считает возможным (или необходимым) провести исследователь.

Латинский план (или «латинский квадрат») - используется в том случае, когда проводится эксперимент с одним первичным фактором и несколькими вторичными. Суть такого планирования состоит в следующем. Если первичный фактор А имеет l уровней, то для каждого вторичного фактора также выбирается l уровней. Выбор комбинации уровней факторов выполняется на основе специальной процедуры, которую мы рассмотрим на примере.

Пусть в эксперименте используется первичный фактор А и два вторичных фактора – В и С, число уровней факторов l равно 4. Соответствующий план можно представить в виде квадратной матрицы размером l× l (4× 4) относительно уровней фактора А. При этом матрица строится таким образом, чтобы в каждой строке и в каждом столбце данный уровень фактора А встречался только один раз:

В результате имеем план, требующий 4× 4=16 прогонов, в отличие от ПФЭ, для которого нужно 4³=б4 прогона.

Эксперимент с изменением факторов по одному. Суть его состоит в том, что один из факторов пробегает все l уровней, а остальные n-l факторов поддерживаются постоянными. Такой план обеспечивает исследование эффектов каждого фактора в отдельности. Он требует всего N = l₁+ l₂+ l₃+…+ l_n прогонов (l_i - число уровней i-го фактора).

Для рассмотренного выше примера (3 фактора, имеющие по 4 уровня) N=4+4+4=12. Еще раз подчеркнем, что такой план применим (как и любой ЧФЭ) только при отсутствии взаимодействия между факторами.

Дробный факторный эксперимент. Каждый фактор имеет два уровня - нижний и верхний, поэтому общее число вариантов эксперимента N=2^k, где k - число факторов. Матрицы планов для k=2 и k=3 приведены ниже.

Матрица планов для k =2:

Планы, построенные по такому принципу, обладают определенными свойствами (симметричности, нормированности, ортогональности и ротабельности), обеспечивающими повышение качества проводимых экспериментов.

13. Этапы моделирования

Соответственно, технология компьютерного моделирования предполагает выполнение следующих действий.

1. Определение цели моделирования.

2. Разработка концептуальной модели.

3. Формализация модели.

4. Программная реализация модели.

5. Планирование модельных экспериментов.

6. Реализация плана эксперимента.

7. Анализ и интерпретация результатов моделирования.

Содержание первых двух этапов практически не зависит от математического метода, положенного в основу моделирования (и даже наоборот — их результат определяет выбор метода). А вот реализация остальных пяти этапов существенно различается для каждого из двух основных подходов к построению модели. Именуются эти подходы в разных книгах по-разному, мы используем для их обозначения термины «аналитическое» и «имитационное» моделирование.