Объектно-ориентированное моделирование

Наиболее очевидная формализация системного подхода к исследованию сложных систем осуществляется на основе понятия “ объект ” как базового элемента системы. Объектным подходом будем называть системный подход, формализованный на основе понятия объект. Технологии, построенные на базе объектного подхода, будем называть объектно-ориентированными технологиями (ООТ).

Объектно-ориентированное моделирование (ООМ) обеспечивает ряд существенных преимуществ:

1. Использование объектного подхода существенно повышает уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования уже созданных и подтвердивших свою работоспособность моделей.

2. Использование ООМ приводит к построению систем на основе стабильных промежуточных описаний, что упрощает процесс внесения изменений. Это дает возможность системе развиваться постепенно и не приводит к полной ее переработке даже в случае существенных изменений исходных требований.

3. Объектно-ориентированные модели часто получаются более компактными. Это означает не только уменьшение объема кода программ, но и удешевление проекта за счет использования предыдущих разработок, что дает выигрыш в стоимости и во времени.

4. Объектная модель снижает риск разработки сложных систем за счет четко определенных этапов проектирования и интеграции процесса создания модели, который растягивается на все время разработки, а не превращается в единовременное событие.

5. Объектная модель позволяет в полной мере использовать выразительные возможности современных объектно-ориентированных языков программирования.

Сравнение определений объекта в литературе позволило выявить важные моменты ООМ:

- объектный анализ выявляет для объектов поведение и структуру;

- неоднозначность в представлении разрешается путем закрепления за понятиями термина «класс», а за конкретными физическими объектами термина «объект».

Таким образом, ООМ предполагает поддержку классов и экземпляров (статических и динамических) объектов, инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Понятия класс и экземпляр поддерживаются явно или неявно практически всеми языками имитационного моделирования. В противном случае достаточно сложно моделировать системы с множеством однотипных блоков и невозможно моделировать системы с динамической структурой.

Более сложными понятиями ООМ являются наследование и полиморфизм. Наследование позволяет перенести в описание нового класса элементы описания уже имеющегося класса с добавлением новых. Полиморфизм означает возможность использования вместо экземпляра блока некоторого базового класса экземпляра любого его производного класса.

Еще один принцип ООМ является принцип модульности, подразумевающий разбиение системы на части, называемые модулями, каждый из которых содержит группы классов. Наличие широких библиотек классов является серьезным преимуществом той или иной системы имитационного моделирования. В этом случае модель может строиться механически из экземпляров стандартных классов с их параметрической настройкой. На основе разработанных библиотек классов создаётся банк блоков для конструирования имитационных моделей различных предметных областей.

Объектная форма представления наилучшим образом отвечает задачам имитационного моделирования, так как позволяет поставить в однозначное соответствие каждому предмету, явлению или процессу реального мира и их отношениям соответствующий информационный аналог.

В настоящее время признанным стандартом моделирования сложных систем является унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language). Язык UML был разработан компанией Rational Software и ее партнерами. Он является преемником языков моделирования, основанных на методах объектного анализа и проектирования Буча, OOSE Якобсона, OMT Рэмбо и др.

Визуальные модели обеспечивают ясность представления выбранных архитектурных решений и позволяют понять исследуемую или разрабатываемую систему во всей ее полноте. Сложность систем и проектов продолжает увеличиваться, и поэтому возрастает актуальность создания моделирующих комплексов, использующих технологию визуального моделирования.

Одним из немногих инструментальных средств ИМ, использующих в качестве основы структурные диаграммы UML, является AnyLogic, которое применяется в основном для исследования динамических непрерывных систем, за счет использования «гибридных» карт состояний и активных объектов UML-RT, созданных специально для представления динамических систем реального времени. Система Model Vision Studium является упрощенным (лабораторным) вариантом системы AnyLogic.