Μία μοντελοστρεφής προσέγγιση για την αυτοματοποίηση της προσομοίωσης SysML μοντέλων συστημάτων

Abstract

Simulation is an approach that traditionally supports decision making in regard with system design solutions. It provides the means to study the behaviour of systems, long before their realization, guiding the process of selecting appropriate design solutions. This becomes more important in cases where analytical approaches cannot be applied. Successful utilization of simulation largely depends on the correspondence of the simulation model with the actual system or system model. Therefore, precise generation of the simulation model may determine the success of the system model study. Generation of simulation models from system models may dramatically develop, in the emerging era of MBSE. In parallel, MDA delivers a series of standards, languages and tools, focusing on models management. This context is a fertile infrastructure for approaches aiming at substantially enhancing generation of simulation models from system models. Additionally, the upgraded concept and role of the model in MBSE ensures that the preconditions for assessing the utilization of simulation results, in combination with attributes and requirements, already defined in the system model, are met. This thesis approaches the issue of automating the generation of executable simulation models from system models, in the dynamic and challenging environment, described above. A generic methodology towards this direction is proposed, along with the specifications for the implementation of frameworks supporting it. The latter are defined in a generic manner, regardless the domain of application or the simulation language. An implemented framework for the DEVS simulation methodology and two different case studies demonstrate the feasibility of the approach.

Η προσομοίωση είναι μία μέθοδος υποστήριξης του σχεδιασμού συστημάτων. Παρέχει δυνατότητες μελέτης της συμπεριφοράς των συστημάτων πριν αυτά υλοποιηθούν, υποστηρίζοντας τη διαδικασία επιλογής κατάλληλων λύσεων. Αυτό είναι σημαντικό ιδιαίτερα όταν οι αναλυτικές προσεγγίσεις δεν είναι πρόσφορες. Η επιτυχής αξιοποίηση της προσομοίωσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αντιστοιχία του μοντέλου προσομοίωσης με το πραγματικό σύστημα. Επομένως, η επιτυχής παραγωγή μοντέλου προσομοίωσης είναι καθοριστική για την επιτυχή μελέτη του συστήματος. Με τη σύγχρονη τάση για MBSE, η παραγωγή μοντέλων προσομοίωσης από μοντέλα συστήματος αποκτά μία νέα δυναμική. Παράλληλα, η MDA προσφέρει μία σειρά από πρότυπα, γλώσσες και εργαλεία. Σε αυτό το περιβάλλον είναι δυνατό να διερευνηθεί η βελτίωση των δυνατοτήτων παραγωγής μοντέλων προσομοίωσης από μοντέλα συστήματος. Επίσης, η αναβάθμιση της έννοιας και του ρόλου του μοντέλου στη MBSE δημιουργεί τις προϋποθέσεις για τη διερεύνηση των δυνατοτήτων αξιοποίησης των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης σε συνδυασμό με στοιχεία και απαιτήσεις του μοντέλου συστήματος. Στις δυναμικές και γεμάτες προκλήσεις συνθήκες αυτές, η παρούσα διατριβή προσεγγίζει το ζήτημα της αυτοματοποίησης της παραγωγής εκτελέσιμων μοντέλων προσομοίωσης από τα μοντέλα συστήματος. Προτείνεται μία γενική μεθοδολογία για την αξιόπιστη και αποδοτική παραγωγή εκτελέσιμων μοντέλων προσομοίωσης, καθώς και οι προδιαγραφές για την υλοποίηση πλαισίων, τα οποία να την υποστηρίζουν. Έτσι, επιτυγχάνεται ουσιαστική αναβάθμιση των δυνατοτήτων εκτίμησης χαρακτηριστικών απόδοσης μοντέλων συστημάτων, ανεξάρτητα από το πεδίο εφαρμογής και τη μεθοδολογία ή γλώσσα προσομοίωσης. Για την επίδειξη της εφαρμοσιμότητας της μεθοδολογίας, παρουσιάζεται ένα πλαίσιο που υλοποιήθηκε για τη μεθοδολογία προσομοίωσης DEVS, καθώς και δύο εφαρμογές, που αξιοποιούν το πλαίσιο αυτό με διαφορετικό τρόπο.