Главная
страница 1
THE MODELING OF THE PROCESS OF PERSONAL COMPUTER’S assembly IN IBM RATIONAL ROSE AND BPWIN/ARENA SYSTEMS

Verbitskaya Anastasia A., Lopovok Elena E.

Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev

verbana13@gmail.com, elena.lopovok@gmail.com

Computer technology of modeling and optimization of the computer’s assembly process is proposed in this article. Structured modeling is performed using the BPWin and IBM Rational Rose programs. Simulation modeling is performed using Arena program. Comparison of the structured modeling’s software is executed. The aim of this comparison is to explore the most easy-to-use, visual and quick in teaching programs.

Software, BPWin, IBM Rational Rose, Arena
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СБОРКИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ В СИСТЕМАХ IBM RATIONAL ROSE И BPWIN/ARENA

Вербицкая Анастасия Алексеевна, Лоповок Елена Евгеньевна

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева, verbana13@gmail.com, elena.lopovok@gmail.com



Предлагается компьютерная технология моделирования и оптимизации процесса сборки компьютеров. Структурное моделирование проведено в системах BPWin и IBM Rational Rose. Имитационное моделирование проведено в системе Arena. Проведено сравнение программных средств структурного моделирования с целью выявления из них наиболее удобных, наглядных и быстрых в освоении.

Система программного обеспечения, BPWin, IBM Rational Rose, Arena
Существует большое количество систем, позволяющих составить модель бизнес-процесса. Для представления процесса сборки персональных компьютеров, структурная схема которого представлена на рис. 1, мы использовали системы IBM Rational Rose и BPWin. Операция №1 – процесс проверки компонентов, выполняется тремя рабочими. Операции №2-5 – процессы установки материнской платы и винчестера, floppy, CD-ROM и модема. Они выполняются группой сборщиков, состоящей из трех человек. Операции №6-7 – инсталляция операционной системы и дополнительного программного обеспечения. В данном процессе участвует группа программистов из трех человек.

Рис. 1. Структурная схема производственного процесса сборки персонального компьютера.

Рассмотрим вкратце каждую из выбранных нами систем структурного моделирования.

1. Унифицированный язык моделирования UML и система IBM Rational Rose.

UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования в основном программных систем. На принципах языка UML построена система IBM Rational Rose, позволяющая построение следующих видов диаграмм: диаграмма компонентов (Component diagram), диаграмма прецедентов (Use case diagram), диаграмма деятельности (Activity diagram), диаграмма топологии (Deployment diagram), диаграмма состояний (Statechart diagram), диаграмма взаимодействия (Interaction diagram), диаграмма последовательностей действий (Sequence diagram), диаграмма сотрудничества (Collaboration diagram), диаграмма классов (Class diagram).

Для представления исследуемой структурной модели используются три типа диаграмм – диаграмма компонентов (Component diagram) (рис. 2), диаграмма прецедентов (Use case diagram) (рис. 3) и диаграмма деятельности (Activity diagram) (рис. 4). Они наиболее наглядно позволяют представить бизнес-процесс.

Рис. 2. Диаграмма UML (диаграмма компонентов) – модель сборки персональных компьютеров.


Диаграмма компонентов (Component diagram) (рис. 2) представляет собой структурное описание, которое показывает разбиение исследуемой модели на структурные компоненты и связи (зависимости) между компонентами. Она показывает, какие операции, в какой последовательности должны выполняться для реализации процесса сборки компьютеров. Для определения самой операции используется термин «компонент». На диаграмме он представлен в виде прямоугольника со вставленными слева двумя более мелкими прямоугольниками. В центре этой фигуры записывается название выполняемой операции. Для того чтобы определить порядок выполнения операций, используются зависимости. На диаграмме они обозначаются пунктирными линиями со стрелкой. Зависимости показывают связь между элементами модели.

Далее рассмотрим диаграмму прецедентов (Use case diagram) (рис. 3). Используем мы ее для того, чтобы описать функциональное назначение исследуемой модели, то есть для того, чтобы показать, что должно происходить, и кто должен выполнять все имеющиеся в модели операции. Ключевыми словами этой диаграммы являются «прецедент» и «актер». Прецедент изображается в виде эллипса. Ниже дается пояснение, что должно произойти на данном этапе. Актер – это внешнее лицо. Он использует систему для реализации ее функциональных возможностей. На диаграмме актер представлен в виде фигурки человека. Актер ожидает, что система ведет себя строго определенным образом. Он оказывает воздействие – система выдает ожидаемый результат. В случае если ожидаемого результата нет, то требования пользователя не удовлетворены со всеми вытекающими отсюда последствиями. Таким образом, актер в UML – человек, машина или программа, воздействующий на систему. Актеры и прецеденты общаются посредством посылки сообщений. Сообщения могут идти в обе стороны. Стрелка показывает инициатора общения и может быть опущена. Зависимости между актерами и прецедентами обозначаются прямой линией, а между несколькими прецедентами – пунктирной линией.



Рис. 3. Диаграмма UML (диаграмма прецедентов) – модель сборки персональных компьютеров.


Рис. 4. Диаграмма UML (диаграмма деятельности) – модель сборки персональных компьютеров.

Диаграмма деятельности (Activity diagram) (рис. 4) позволяет выявить особенности алгоритмической реализации выполняемых операций. Она очень наглядно показывает последовательность переходов между этапами процесса сборки компьютера, отражает логику этих переходов. Начальная точка представляется в виде черного круга, конечная – в виде белого круга с черным кругом в центре. Все действия изображаются овалами с наименованиями в середине, а проверка условия – ромбом, рядом с которым указывается, что проверяется в этом условии. Взаимосвязи между действиями указываются прямыми линиями со стрелками. Взаимосвязи между действиями и документами, требуемыми для их выполнения, или сотрудниками, участниками процесса выполнения сборки показаны в виде пунктирных линий со стрелками. Данная диаграмма отображает динамику в поведении бизнес-процесса.

Таким образом, удалось очень детально и объективно рассмотреть модель сборки компьютеров, используя язык моделирования UML.

Отметим, что в CASE- технологиях язык UML является первым и удачным предложением, получившим широкое применение. Но прошло уже более 30 лет со времени выхода в свет его первой версии и, невзирая на разработанные впоследствии его модификации эволюционного развития, он устарел. Требуется революционный прорыв. Эксперты считают, что в ближайшем будущем развитие направления, представленного языком UML, за системой MDA, предложенной фирмой OMG в 2007 году. MDA (Model Driven Arhitectura) – архитектура управляемая моделью.

2. Диаграммы IDEF и система BPWin.

Диаграммы IDEF позволяют решать задачи моделирования сложных систем. Они отображают исследуемую модель, помогают ее анализировать. Разработчик сам решает, насколько глубоко и детально нужно разбирать и описывать систему и процессы, из которых она состоит. Это позволяет избежать избыточности информации с одной стороны, а с другой – обойти проблему отсутствия необходимых для реализации системы данных.

Исторически IDEF как стандарт был разработан в 1981 году в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий, которая носила обозначение ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Семейство стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия этой программы (IDEF=Icam DEFinition), и первая его редакция была выпущена в декабре 1993 года Национальным Институтом по Стандартам и Технологиям США (NIST).

Программная поддержка производится пакетом BPwin 2.5, разработанным фирмой PLATINUM в 1998году, и последующими версиями BPwin, разработанными этой же фирмой. Сейчас используется версия BPwin 4.0.

На сегодняшний день существует около пятнадцати стандартов IDEF. Наиболее удобными и часто используемыми из них являются IDEF0 и IDEF3.

IDEF0 (Function Modeling) – методология функционального моделирования. Она предназначена для формализации и описания бизнес-процессов. В IDEF0 отражаются логические отношения между работами. Их временная последовательность здесь не учитывается. Стандарт IDEF0 представляет организацию как набор модулей. Наиболее важная функция находится в верхнем левом углу, кроме того есть правило стороны: стрелка входа приходит всегда в левую кромку активности, стрелка управления – в верхнюю кромку, стрелка механизма – нижняя кромка, стрелка выхода – правая кромка.

IDEF3 (Integrated DEFinition for Process Description Capture Method) – методология моделирования и стандарт документирования процессов, происходящих в системе. Метод документирования технологических процессов предоставляет механизм документирования и сбора информации о процессах. IDEF3 показывает причинно-следственные связи между ситуациями и событиями в понятной эксперту форме, используя структурный метод выражения знаний о том, как функционирует система, процесс или предприятие. IDEF3 широко применяется при разработке информационных систем. При этом используется инструмент визуального моделирования бизнес-процессов.

Функциональная модель сборки персональных компьютеров, построенная в среде функционального моделирования BPwin 4.0 в виде диаграммы IDEF3, с последовательным выполнением всех операций представлена на рис. 5.


g:\idef3.jpg

Рис. 5. Диаграмма IDEF3 – модель сборки персональных компьютеров.


3. Имитационное моделирование в системе Arena.

Система Arena, разработанная компанией Systems Modeling Corporation, предназначена для имитационного моделирования вероятностных объектов различного функционального назначения. Первая версия этой системы увидела свет в 1993 г. Основу системы Arena составляют: транслятор языка моделирования SIMAN и система анимации Cinema Animation. Транслятор с языка SIMAN, поступил в продажу в 1982г.; анимационная система Cinema animation - в 1984 г.

Процесс моделирования организован следующим образом. Сначала пользователь строит в визуальном редакторе системы Arena блок-схему модели, состоящую из совокупности соединённых между собой модулей. Затем система генерирует по ней соответствующий код на языке SIMAN, после чего автоматически запускается система Cinema animation. Визуальная модель включает следующие основные модули: источники (Create), стоки (Dispose), процессы (Process) и очереди (Queue). Источники - это модули, генерирующие в модель динамические объекты, которые называются сущностями. Для проведения моделирования в системе Arena Simulation используется окно, представленное на рис. 6.

Отображение

данных


Графическое

отображение


Рис. 6. Рабочее окно системы Arena.


В левой части окна, представленного на рис. 6, отображается панель, включающая в себя необходимый набор инструментов для построения модели в системе Arena. В центральной области окна создаётся графическое представление модели. Это пространство – рабочая область пользователя. В ней можно изобразить графики, диаграммы и динамические ячейки, а также использовать различные рисунки. Существует надстройка «Visio Process Simulator», позволяющая визуализировать процесс моделирования. В нижней области отображаются данные в виде таблицы: о блоках, о ресурсах, об очередях, о расписаниях, о сущностях и т.д. Для просмотра этих данных необходимо кликнуть один раз на блок, уже существующий в вашей модели. Если требуется информация об очередях, тогда вам необходимо кликнуть на значок Queue в панели инструментов. В любой модели должны быть как минимум по одному элементарному блоку: Create и Dispose. Наличие элементарного блока Process в моделях не является обязательным, но этот блок имитирует большинство вероятностных процессов в СМО и поэтому применяется чаще других блоков.

В системе Arena нами проведено имитационное моделирование реализации процесса сборки компьютеров. Имитационная модель сборки персональных компьютеров в системе Arena представлена на рис. 7. На выходе получаем данные, которые позволяют оценить эффективность спроектированной модели, оценить занятость ресурсов, подсчитать трудозатраты.


Рис. 7. Имитационная модель сборки персональных компьютеров в системе Arena.


По результату моделирования мы определили, что время изготовления партии в 150 персональных компьютеров составило 1841,6 минут, т.е. приблизительно 30 часов или 3.75 смены. Среднее время пребывания в производственном процессе одного персонального компьютера – 288,051 минут, или приблизительно 4 часа и 48 минут, или чуть меньше половины смены; стандартное отклонение времени составило 33,004 минуты. Выход со сборки первого ПК произошёл на 211,341 минуте, или через 3 часа 30 минут. Вслед за первым персональным компьютером остальные выходили со сборки в среднем через 10,7. Коэффициент занятости рабочих на первой операции составил от 0,799 до 0,813; на второй-пятой – от 0,876 до 0,887; на шестой-седьмой – 0,263; 0,453; 0,627.

Таким образом, рассмотрен перевод структурной модели (диаграммы IDEF3) в имитационную модель в системе Arena. Но существует возможность перевода и других структурных моделей. Модели, созданные на языке UML, можно переводить в систему Visual Studio.

4. Итак, проведено структурное моделирование процесса сборки компьютеров в двух системах, и проведен анализ полученных моделей. В результате делаем следующие выводы.

Наиболее точно и детально рассмотреть модель позволяет язык UML. Он оснащен богатым инструментарием, позволяет выделить, уточнить, конкретизировать взаимосвязи тех или иных операций в процессе, но кроме этого также показывает и целостную функциональную картину, где хорошо просматривается весь процесс, какие документы требуются, какие ресурсы используются, что должно происходить на том или ином этапе. Поэтому можно сказать, что данная модель является и наиболее наглядной.



Преимуществом диаграммы IDEF3 является то, что ее можно легко реализовать в системе Arena, что позволяет в дальнейшем провести количественный анализ исследуемого бизнес-процесса.


Смотрите также:
Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах ibm rational rose и bpwin/arena вербицкая Анастасия Алексеевна, Лоповок Елена Евгеньевна
103.01kb.
1 стр.
Rational Rose популярное средство визуального моделирования объектно-ориентированных информационных систем компании Rational Software Corp
27.18kb.
1 стр.
Архитектура персональных компьютеров ibm pc
154.38kb.
1 стр.
Ордена ленина
330.45kb.
1 стр.
Методика определения актуальных угроз безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных данных
150.02kb.
1 стр.
Семейство операционных систем windows для персональных ibm-совместимых компьютеров
165kb.
1 стр.
Политика безопасности персональных данных, обрабатываемых в информационных системах персональных данных в
227.68kb.
1 стр.
1. Термины и определения (документы фстэк россии) Безопасность персональных данных
153.09kb.
1 стр.
Инструкция операторам по обработке персональных данных на пэвм
211.62kb.
1 стр.
Лабораторная работа Методика моделирования предметной области. Моделирование бизнес-процессов средствами bpwin
913.25kb.
6 стр.
10 – Процессы и системные вызовы
45.11kb.
1 стр.
Инструкция содержит описание по подготовке персональных компьютеров (ПК) с операционными системами (ОС) семейства Windows
93.72kb.
1 стр.