Ключевые слова: автоматизация, планирование эксперимента, информационная система, IDEF0, функциональная модель.
Развитие современной науки и техники связано с инновационными исследованиями объектов, явлений и процессов в различных областях. Основой этих исследований является эксперимент.
Эксперимент — это метод научного познания, при помощи которого исследуются явления реально-предметной действительности в определённых воспроизводимых условиях путём их контролируемого изменения [1].
В методологии науки принято выделять четыре стадии опытных исследований:
1) Планирование эксперимента;
2) Построение эксперимента;
3) Контроль эксперимента;
4) Теоретическое обобщение результатов эксперимента.
Планирование эксперимента является важным начальным этапом в проведении исследований как на реальных объектах, так и на их физических или математических моделях. Планирование модельных экспериментов преследует две основные цели — это сокращение общего объёма испытаний при соблюдении требований к достоверности и точности их результатов (стратегическое планирование), а также повышение информативности каждого из экспериментов в отдельности (тактическое планирование) [2].
При стратегическом планировании могут быть построены следующие виды экспериментов:
1) Полный факторный эксперимент.
2) Частичный факторный эксперимент с различными планами:
— Рандомизированный план;
— Латинский план;
— План с изменением фактора по одному;
— Дробный факторный план.
Построение планов экспериментов вручную — это достаточно трудоёмкий и длительный процесс, который можно автоматизировать.
Нами разрабатывается информационная система планирования модельных экспериментов. Проектирование информационных систем (ИС) является важным этапом в создании эффективных и оптимизированных систем. Представление ИС в виде функциональных моделей определяет её основные свойства. Поэтому в основе функционального моделирования лежит функциональное содержание системы, где в качестве отношений между функциями рассматривается информация об объектах, связывающих эти функции. Это помогает лучше понять структуру и взаимодействие компонентов системы, что облегчает их дальнейшую разработку и улучшение.
IDEF0 — методология функционального моделирования и графическая нотация, предназначенная для формализации и описания бизнес-процессов. Отличительной особенностью IDEF0 является её акцент на соподчинённость объектов. В IDEF0 рассматриваются логические отношения между работами, а не их временная последовательность [3]. Преимущества IDEF0: полнота описания бизнес-процесса, комплексность при декомпозиции, простота документирования процессов точность и ясность при моделировании.
В рамках программной инженерии CASE-средства (Computer Aided System/Software Engineering) представляют собой основную технологию, используемую для создания и эксплуатации систем программного обеспечения (ПО). Под CASE-средством понимается программное средство, поддерживающее процессы жизненного цикла ПО, включая анализ требований к системе, проектирование прикладного ПО и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, управление конфигурацией ПО и управление проектом, а также другие процессы. Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ПО [4].
Программный продукт Ramus Educational относится к CASE-средствам и является компьютерным инструментом для анализа, моделирования и разработки систем. ПО Ramus Educational предназначено для использования в проектах, в которых необходимо описание процессов. С её помощью можно создавать визуальные диаграммы, используемые для наглядного отображения различных процессов.
В контекстной диаграмме ИС планирования модельных экспериментов в качестве входных компонентов были выявлены такие составляющие, как метод планирования, количество факторов, значение уровней факторов, количество уровней факторов. Элементами управления являются правила и алгоритмы планирования, а механизмами — персональный компьютер (ПК) и пользователь. В качестве выходных данных выявлена таблица плана эксперимента.
Контекстная диаграмма IDEF0 показана на рисунке 1.
Рис. 1. Контекстная диаграмма IDEF0
Для того, чтобы лучше понять функции системы необходимо провести декомпозицию.
Уточняющие функции декомпозиции:
А1 — «Выбор метода планирования»: не имеет входа и управления; механизмами является ПК и пользователь, выходом — метод планирования.
А2 — «Получение данных»: включает в себя вход, где указаны метод планирования, количество факторов, количество уровней факторов и значения уровней факторов, механизмы ПК и пользователь, выходные данные для испытания.
А3 — «Построение плана эксперимента»: входом являются данные для испытания, механизмом — ПК, управлением — правила и алгоритмы планирования, выходом — готовый план.
А4 — «Вывод результатов»: на вход получает готовый план, обрабатывает механизмом ПК и выводит таблицу плана эксперимента.
Диаграмма декомпозиции IDEF0 ИС показана на рисунке 2.
Рис. 2. Диаграмма декомпозиции EDEF0
Все построенные функциональные диаграммы будут использованы при разработке программного обеспечения для планирования модельных экспериментов.
Литература:
- Гуманитарный портал [Электронный ресурс] — URL: https://gtmarket.ru/concepts/6998
- Планирование научных экспериментов [Электронный ресурс] — URL: https://scask.ru/a_method_im.php?id=13
- Петрова И. Р., Методология функционального моделирования IDEF0 / И. Р. Петрова, Р. Х. Фахртдинов, А. А. Сулейманова. — Казань: Казан. ун-т, 2018. — 68 с.
- CASE-технологии и их использование [Электронный ресурс] — URL: https://studizba.com/lectures/menedzhment-i-marketing/informacionnye-sistemy-v-menedzhmente/13593-case-tehnologii-i-ih-ispolzovanie.html
