Принципы построения автоматизированной имитационной модели

Несмотря на преимущества перед другими методами расчета железнодорожных станций, имитационное моделирование к настоящему моменту так и не стало основным методом расчета в практической работе. Изначально основное ограничение на практическое применение имитационных моделей играла слабая материальная база используемых ЭВМ. По мере развития характеристик используемой при имитационном моделировании вычислительной техники появилась возможность реализовывать модели весьма большой сложности. В настоящее время основным средством описания моделируемого объекта являются специализированные языки моделирования, которые по своей структуре и возможностям весьма близки к языкам программирования. Использование языка моделирования возлагает на пользователя практически все операции по созданию имитационной модели - от получения данных о системе до составления программы, оставляя за ЭВМ только непосредственное проведение экспериментов. Практика показывает, что именно этот момент служит основной причиной слабого распространения имитационного моделирования как метода расчета станций в практической работе. Являясь мощным средством для создания моделей, применение языков моделирования имеет ряд недостатков:

- по мере увеличения сложности моделируемых объектов значительно возрастает трудоемкость и затраты времени на построение моделей (формальное описание элементов моделируемой системы и взаимодействия между ними, составление алгоритмов работы модели и т.д.) и использование их для решения практических задач (ввод данных в компьютер, анализ результатов);

- изменения, вносимые в процессе исследования, требуют обычно весьма большой работы по перестройке модели;

- опыт построения каждой новой модели во многом уникален и слабо переносим для моделирования других объектов;

- от пользователя требуются некоторые специальные знания по программированию, формализации требуемой задачи и пр.

Эти обстоятельства заметно сужают сферу практического применения имитационных моделей сложных систем. Возникает необходимость создания средств автоматизации имитационного моделирования, которые бы значительно уменьшали трудоемкость и время построения модели, а также снижали требования к подготовке пользователя до уровня его профессиональных знаний и общих навыков работы на компьютере.

Как мы уже рассматривали, железнодорожную станцию любой конфигурации путей, технологии работы и наличии тех или иных технических устройств можно представить в виде совокупности логических и бункерных элементов с параметрами их работы, записанных в определенной последовательности. Эти элементы универсальны, т.е. способны описывать структуру и технологию любой станции. Отсюда появляется возможность построения универсальной программы автоматизированного создания имитационных моделей, пригодной для станций с любой структурой и технологией работы. Учитывая недостатки имитационного моделирования, к такой универсальной программе должны предъявляться следующие требования:

1. различие моделируемых станций по составу и характеру работы не должно влиять на саму программу построения модели, а учитываться в исходных данных;

2. исходные данные пользователь может задавать, работая со знакомыми ему понятиями - путь, перегон, локомотив, бригада ПТО и т.д.;

3. все процедуры обработки полученных программой исходных данных (представление схемы станции в элементах модели, построение операций, расчет и формирование результатов) должны быть скрыты от пользователя;

4. для отображения изменений в структуре станции или технологии работы пользователю должно быть достаточно изменить в исходных данных соответствующие параметры, т.е. не потребуется кропотливая работа по правке самого текста модели;

5. результаты расчета модели должны выдаваться пользователю в удобной и понятной для него форме;

6. программа должна быть достаточно «интеллектуальной», т.е. предусматривать и реагировать на ошибки, которые может допустить пользователь при задании исходных данных и работе с моделью.

Изложенные требования позволяют заключить, что универсальная программа автоматизированного построения имитационных моделей должна, по крайней мере, осуществлять следующие функции:

1. ввод исходных данных для моделирования о структуре и технологии работы станции в удобной для пользователя форме;

2. преобразование полученных исходных данных к стандартному виду (например, к терминам языка моделирования или другой форме);

3. расчет полученной модели;

4. обработку результатов расчета.

Формализованные и запрограммированные заранее алгоритмы, выполняющие эти функции, избавят пользователя от достаточно трудоемкой и зачастую несвойственной ему задачи - описания станции на языке моделирования. Возможность быстрого внесения изменений в состав модели способно значительно увеличить оперативность получения результатов и использования их на практике.