Формалізація технологічних процесів залізничних станцій на основі поетапного моделювання
Loading...
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Для представлення технологічного процесу, що використовує методологію поетапного моделювання, необхідно застосувати спеціалізоване програмне забезпечення. Формалізація технологічного процесу є однією з основних задач на етапі проектування або оптимізації роботи залізничної станції. У статті передбачено розробити методику формалізації технологічних процесів на основі методу поетапного моделювання. Методика. Завдяки методиці поетапного проектування виконано побудову вхідної, внутрішньої та вихідної моделі проектування роботи залізничної станції. Вхідна модель утворена діаграмами прецедентів, станів і діяльностей, що побудовані за допомогою інструментів програмного комплексу IBM Rational Rose. Ця модель забезпечує можливість графоаналітичного представлення технологічних процесів залізничної станції з його візуальним контролем, який дозволяє уникнути трудомісткого ручного кодування та знизити ймовірність появи помилок. Наведені діаграми описують технологічний процес залізничної станції на базі ієрархічних діаграм послідовності робіт різного ступеня деталізації. А вихідна та внутрішня моделі побудовані за допомогою уніфікованої мови моделювання UML. Методами дослідження є методи об’єктно-орієнтованого проектування, скінченних автоматів і системного програмування. Результати. Запропонована методика дозволяє за допомогою діаграм Харела будувати імітаційні моделі залізничних станцій. Ці моделі являють собою ієрархічно організовану сукупність взаємодіючих скінченних автоматів, при цьому складна модель на кожному рівні ієрархії зберігає просту й доступну для огляду структуру. Сигнали про початок і закінчення робіт, які генерують під час переходів між станами, дозволяють синхронізувати роботу моделі, а використання дій під час описання станів і сигналів (розширення, що надається мовою UML) дозволяє використовувати зовнішні алгоритми там, де звичайний/автоматний формалізм стає незручним. Методологія, що реалізована засобами мови UML, дозволяє істотно полегшити представлення й сприйняття моделі станції. Наукова новизна. Удосконалено методику представлення функціональної моделі залізничних станцій із застосуванням методів візуального проектування. Практична значимість. Запропонована методика призначена для графоаналітичного представлення технологічного процесу роботи залізничної станції, що використовує поетапне моделювання. Під час моделювання на базі графічної вхідної моделі виконано побудову внутрішньої та вихідної моделей, а також представлення методів їх перетворень.
RUS: Цель. Для представления технологического процесса с использованием методологии поэтапного моделирования необходимо применять специализированное программное обеспечение. Формализация технологического процесса является одной из основных задач на этапе проектирования или оптимизации работы железнодорожной станции. В статье предусмотрено разработать методику формализации технологических процессов на основе метода поэтапного моделирования. Методика. С помощью методики поэтапного проектирования выполнено построение входной, внутренней и исходной модели проектирования работы железнодорожной станции. Входная модель образована диаграммами прецедентов, состояний и деятельностей, построенных с помощью инструментов программного комплекса IBM Rational Rose. Эта модель обеспечивает возможность графоаналитического представления технологических процессов железнодорожной станции с его визуальным контролем, который позволяет избежать трудоемкого ручного кодирования и исключить появление ошибок. Приведенные диаграммы описывают технологический процесс железнодорожной станции на базе иерархических диаграмм последовательности работ различной степени детализации. А исходная и внутренняя модели построены с помощью унифицированного языка моделирования UML. В качестве методов исследования использованы методы объектно-ориентированного проектирования, конечных автоматов и системного программирования. Результаты. Предложенная методика позволяет с помощью диаграмм Харела строить имитационные модели железнодорожных станций. Эти модели представляют собой иерархически организованную совокупность взаимодействующих конечных автоматов, при этом сложная модель на каждом уровне иерархии сохраняет простую и доступную для осмотра структуру. Сигналы о начале и окончании работ, которые генерируют при переходе между состояниями, позволяют синхронизировать работу модели, а использование действий при описании состояний и сигналов (расширение, предоставляемое на языке UML) позволяет использовать внешние алгоритмы там, где обычный/автоматный формализм становится неудобным. Методология, реализованная средствами языка UML, позволяет существенно облегчить представление и восприятие модели станции. Научная новизна. Усовершенствована методика представления функциональной модели железнодорожных станций с применением методов визуального проектирования. Практическая значимость. Предложенная методика предназначена для графоаналитического представления технологического процесса работы железнодорожной станции с использованием методологии поэтапного моделирования. При моделировании на базе графической входной модели выполнено построение внутренней и исходящей моделей, а также представление методов их преобразований.
ENG: Purpose. Specialized software must be used to represent the technological process using step-by-step modeling methodology. Formalizing the technological process is one of the main tasks in the design or optimization phase of a railway station. The article proposes to develop a methodology of formalizing the technological processes based on the step-by-step modeling. Methodology. Using the methodology of stage-by-stage design, the input, internal and initial model of the railway station's operation were constructed. The input model of the proposed method is formed by the use case diagram, the statechart and activities diagrams, which are constructed using the tools of the IBM Rational Rose software. This model provides a graphoanalytic representation of the technological processes of a railway station with its visual control, which avoids time-consuming manual coding and eliminates errors. The diagrams below describe the technological process of a railway station based on hierarchical diagrams of the sequence of works of different detail degrees. Both initial and internal models are constructed using a unified UML modeling language. The methods of object-oriented design, finite state machines and system programming are used as research methods. Findings. The proposed methodology will make it possible to construct simulation models of railway stations using Harel statecharts. These models represent a hierarchically organized set of interacting finite state machines, while the complex model at each level of the hierarchy retains a simple and accessible structure. The start and finish signals generated by the state transition allow the model to be synchronized, and the use of state and signal description actions (UML extension) makes it possible to use external algorithms where the usual/automatic formalism becomes inconvenient. And the methodology implemented by means of the UML language, significantly facilitates the presentation and perception of the station model. Originality. The methodology of presenting a functional model of railway stations with the use of visual design methods has been improved. Practical value. The proposed method is intended for semigraphical representation of technological process of railway station operation, using the methodology of step-by-step modeling. Modeling on the basis of a graphical input model constructs internal and output models, as well as presents the methods for their transformations.
RUS: Цель. Для представления технологического процесса с использованием методологии поэтапного моделирования необходимо применять специализированное программное обеспечение. Формализация технологического процесса является одной из основных задач на этапе проектирования или оптимизации работы железнодорожной станции. В статье предусмотрено разработать методику формализации технологических процессов на основе метода поэтапного моделирования. Методика. С помощью методики поэтапного проектирования выполнено построение входной, внутренней и исходной модели проектирования работы железнодорожной станции. Входная модель образована диаграммами прецедентов, состояний и деятельностей, построенных с помощью инструментов программного комплекса IBM Rational Rose. Эта модель обеспечивает возможность графоаналитического представления технологических процессов железнодорожной станции с его визуальным контролем, который позволяет избежать трудоемкого ручного кодирования и исключить появление ошибок. Приведенные диаграммы описывают технологический процесс железнодорожной станции на базе иерархических диаграмм последовательности работ различной степени детализации. А исходная и внутренняя модели построены с помощью унифицированного языка моделирования UML. В качестве методов исследования использованы методы объектно-ориентированного проектирования, конечных автоматов и системного программирования. Результаты. Предложенная методика позволяет с помощью диаграмм Харела строить имитационные модели железнодорожных станций. Эти модели представляют собой иерархически организованную совокупность взаимодействующих конечных автоматов, при этом сложная модель на каждом уровне иерархии сохраняет простую и доступную для осмотра структуру. Сигналы о начале и окончании работ, которые генерируют при переходе между состояниями, позволяют синхронизировать работу модели, а использование действий при описании состояний и сигналов (расширение, предоставляемое на языке UML) позволяет использовать внешние алгоритмы там, где обычный/автоматный формализм становится неудобным. Методология, реализованная средствами языка UML, позволяет существенно облегчить представление и восприятие модели станции. Научная новизна. Усовершенствована методика представления функциональной модели железнодорожных станций с применением методов визуального проектирования. Практическая значимость. Предложенная методика предназначена для графоаналитического представления технологического процесса работы железнодорожной станции с использованием методологии поэтапного моделирования. При моделировании на базе графической входной модели выполнено построение внутренней и исходящей моделей, а также представление методов их преобразований.
ENG: Purpose. Specialized software must be used to represent the technological process using step-by-step modeling methodology. Formalizing the technological process is one of the main tasks in the design or optimization phase of a railway station. The article proposes to develop a methodology of formalizing the technological processes based on the step-by-step modeling. Methodology. Using the methodology of stage-by-stage design, the input, internal and initial model of the railway station's operation were constructed. The input model of the proposed method is formed by the use case diagram, the statechart and activities diagrams, which are constructed using the tools of the IBM Rational Rose software. This model provides a graphoanalytic representation of the technological processes of a railway station with its visual control, which avoids time-consuming manual coding and eliminates errors. The diagrams below describe the technological process of a railway station based on hierarchical diagrams of the sequence of works of different detail degrees. Both initial and internal models are constructed using a unified UML modeling language. The methods of object-oriented design, finite state machines and system programming are used as research methods. Findings. The proposed methodology will make it possible to construct simulation models of railway stations using Harel statecharts. These models represent a hierarchically organized set of interacting finite state machines, while the complex model at each level of the hierarchy retains a simple and accessible structure. The start and finish signals generated by the state transition allow the model to be synchronized, and the use of state and signal description actions (UML extension) makes it possible to use external algorithms where the usual/automatic formalism becomes inconvenient. And the methodology implemented by means of the UML language, significantly facilitates the presentation and perception of the station model. Originality. The methodology of presenting a functional model of railway stations with the use of visual design methods has been improved. Practical value. The proposed method is intended for semigraphical representation of technological process of railway station operation, using the methodology of step-by-step modeling. Modeling on the basis of a graphical input model constructs internal and output models, as well as presents the methods for their transformations.
Description
О. Горбова: ORCID 0000-0002-5612-2715
Keywords
технологічний процес, діаграма станів, діаграма діяльностей, діаграма прецедентів, орієнтовний граф, мова UML, залізнична станція, модель роботи станції, технологический процесс, диаграмма состояний, диаграмма действий, диаграмма прецедентов, язык UML, железнодорожная станция, модель работы станции, technological process, statechart, activity diagram, use case diagram, UML language, railway station, railway station operation model, КІТ
Citation
Горбова О. В. Формалізація технологічних процесів залізничних станцій на основі поетапного моделювання. Наука та прогрес транспорту. 2019. № 5 (83). С. 71–80. DOI: 10.15802/stp2019/181850.