УДК 004.45
ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ФУНКЦИОНАЛЬНО-РОЛЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
В. А. Бочаров, ассистент кафедры «Системы автоматизированного проектирования» МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия;
orcid.org/0009-0006-7724-3862, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Работа содержит описание принципов и методов формирования моделей кибер – физических систем в объёме принципиальных схем и функциональной логики, в которых обеспечивается выводимость внешних свойств системы – функциональности и поведения от внутренних свойств – её строения. Моделирование реализует проекцию целевых характеристик системы на системные требования, а функциональность интегрирует её с поведением – конечным автоматом, определяющим смену состояний системы в зависимости от смены условий. В качестве основного конструктива использованы отношения частично упорядоченных множеств, которые могут быть исследованы с применением математических методов. Для их адаптации в процесс разработки предложен способ прямой интеграции естественных языков, на которых мыслят инженеры-разработчики, с алгорит- мическими языками, которыми оперируют вычислительные системы. Результатом интеграции стал язык, оперирующий семантикой отношений функций, ролей их элементов, фаз, режимов и функциональных связей с одной стороны, и результатов работы системы во внешней сред – с другой. Формализация систем, основанная на специально созданной для этой цели функционально-ролевой спецификации (ФРС), обеспечивает возможность интерпретировать целевые характеристики системы в её системные требования и затем декомпозировать их, руководствуясь принципами рациональности и минимальной сложности. При этом декомпозиция обеспечивает эквивалентность «по построению», основанная на семантических правилах, поэтому разработчик может по-высить размерность и порог сложности разрабатываемой системы, не повышая трудоёмкости работы над её анализом и синтезом. Также разработчик получает возможность пошагово (интерактивно) разрабатывать киберфизическую систему, сначала достигая цели любым доступным способом, а затем упрощая полученный результат, находя более простые реализации механизмов функций. Процесс интерактивной функциональной декомпозиции показан на примере типовой киберфизической системы, характерной для летательных аппаратов. Данная разработка предназначена для реализации в перспективной системе САПР, призванной дать возможность инженерам работать в проблемно-ориентированной постановке научно-технических задач, что обеспечивает получение более качественного результата.
Ключевые слова: киберфизические системы, функциональность, функционально-ролевая спецификация, эквивалентирование, техническое решение, семантика.