Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 84378 10.20295/2412-9186-2024-10-02-155-165 Электронное моделирование Electronic simulation Электронное моделирование Formalization of transition from IDEF0-diagram to the GPSS-model of life cycle stages of railway automation and remote control systems ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПЕРЕХОДА ОТ IDEF0-ДИАГРАММЫ К GPSS-МОДЕЛИ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ Белишкина Татьяна Алексеевна Belishkina Tat'yana Alekseevna belishkina@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Константинова Татьяна Юрьевна Konstantinova Tat'yana Yur'evna at-tanya@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Лыков Андрей Александрович Lykov Andrey Aleksandrovich bastdrew@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Марков Дмитрий Спиридонович Markov Dmitriy Spiridonovich MDS1945@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Микадо Елена Николаевна Mikado Elena Nikolaevna mikadowork@yandex.ru Соколов Вадим Борисович Sokolov Vadim Borisovich SVB9@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 24 06 2024 24 06 2024 10 2 155 165 21 06 2024 https://atjournal.ru/en/nauka/article/84378/view

Целью статьи является изложение результатов формализации описания и разработки формализованного перехода от статической функциональной IDEF0‑модели к динамической, имитационной модели жизненного цикла систем железнодорожной автоматики и телемеханики. Для программной реализации имитационных моделей традиционно используется инструментальное средство GPSS World. Предложена концепция представления формализмов IDEF0‑диаграммы по математической схеме массового обслуживания. Основными положениями концепции являются объект-заявка, тип которой определяется видом объектов, а механизм — обслуживающим устройством. Свойства этих заявок и обслуживающих устройств записываются в строки матрицы паспортов; связи в соответствии с IDEF0‑диаграммой указываются записью индексов блока-функции последовательно в строке данного блока-функции. Возможность реализации функции блока-функции оценивается булевой функцией. Аргументами этой функции являются признак управления, требуемые ресурсы, состояние обслуживающих устройств. Проверка функции блока-функции осуществляется булевой функцией мониторинга времени занятия блока-функции. Для реализации данной концепции определены средства GPSS World: непрерывная и дискретная функции, транзакты, одноканальные устройства, логические ключи, матрица MX$PASP01, список пользователей, булевы переменные. Универсальная GPSS-модель, настроенная на конкретную IDEF0‑диаграмму на уровне исходных данных, разработана на основе косвенной адресации указанных средств. При этом она позволяет не изменять текст программы. Разработанная GPSS-программа формализует возможность и целесообразность перехода от IDEF0‑диаграммы к GPSS-модели жизненного цикла систем железнодорожной автоматики.

The purpose of the article is to present the results of formalizing the description and developing a formalized transition from a static functional IDEF0-model to a dynamic, simulation model of the life cycle of railway automation and remote control systems. The GPSS World tool is traditionally used for software implementation of simulation models. A concept for representing IDEF0-diagram formalisms using a mathematical queuing scheme is proposed. The main provisions of the concept are: an object-application, the type of which is determined by the type of objects, and the mechanism is determined by the servicing device. The properties of these applications and serving devices are recorded in the rows of the passport matrix; connections in accordance with the IDEF0-diagram are indicated by recording the indices of the block-function sequentially in the row of the given block-function. The possibility of realizing the block-function function is evaluated by a Boolean function. The arguments of this function are: control sign, required resources, state of service devices. The block-function function is checked by the Boolean function of monitoring the time of block-function occupation. To realize this concept the following GPSS World tools are defined: continuous and discrete functions, transactions, singlechannel devices, logical keys, MX$PASP01 matrix, user list, Boolean variables. A universal GPSS-model, tuned to a specific IDEF0-diagram at the source data level, is developed based on indirect addressing of the specified tools. At the same time, it allows not to change the program text. The developed GPSS-program formalizes the possibility and feasibility of the transition from the IDEF0-diagram to the GPSS-model of life cycle of railway automation systems.

 IDEF0-диаграмма жизненный цикл системы железнодорожной автоматики и телемеханики математические схемы массового обслуживания имитационная GPSS-модель косвенная адресация имитационная модель системы массового обслуживания IDEF0-diagram life cycle railway automation and remote control systems mathematical queuing schemes GPSS simulation model indirect addressing simulation model queuing systems

Константинова Т. Ю., Лыков А. А., Марков Д. С. и др. Технология имитационного моделирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика на транспорте. 2023. Т. 9, № 2. С. 193–204. DOI: 10.20295/2412-9186-2023-9- 02-193-204. EDN HYPJQU. Konstantinova T. Yu., Lykov A. A., Markov D. S. i dr. Tehnologiya imitacionnogo modelirovaniya sistem zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemehaniki // Avtomatika na transporte. 2023. T. 9, № 2. S. 193–204. DOI: 10.20295/2412-9186-2023-9- 02-193-204. EDN HYPJQU. РД IDEF 0-2000. Методология функционального моделирования IDEF0. Руководящий документ // Прикладная логистика. М.: Госстандарт России, 2000. 61 с. RD IDEF 0-2000. Metodologiya funkcional'nogo modelirovaniya IDEF0. Rukovodyaschiy dokument // Prikladnaya logistika. M.: Gosstandart Rossii, 2000. 61 s. Бистерфельд О. А. Методология функционального моделирования IDEF0: учеб.-метод. пособие. Рязань: Рязанский гос. ун-т имени С. А. Есенина, 2008. 44 [2] с. Bisterfel'd O. A. Metodologiya funkcional'nogo modelirovaniya IDEF0: ucheb.-metod. posobie. Ryazan': Ryazanskiy gos. un-t imeni S. A. Esenina, 2008. 44 [2] s. Veis Šerifi., Predrag Dašić, Ratomir Jecmenica, et al (2009). Functional and Information Modeling of Production Using IDEF Methods. Strojniški vestnik, 55 (2): 131–140. Veis Šerifi., Predrag Dašić, Ratomir Jecmenica, et al (2009). Functional and Information Modeling of Production Using IDEF Methods. Strojniški vestnik, 55 (2): 131–140. Зараменских Е. П. Управление жизненным циклоинформационных систем: учебник и практикум / 1‑е изд. М.: Юрайт, 2019. 431 с. ISBN: 978-5-9916- 9200-7. EDN WLZOJI. Zaramenskih E. P. Upravlenie zhiznennym cikloinformacionnyh sistem: uchebnik i praktikum / 1‑e izd. M.: Yurayt, 2019. 431 s. ISBN: 978-5-9916- 9200-7. EDN WLZOJI. Integration DEFinition for function modeling (IDEF0). Draft Federal Information Processing Standards Publication 183. December 21. https://pcoding.ru/gost/idef0en.pdf Integration DEFinition for function modeling (IDEF0). Draft Federal Information Processing Standards Publication 183. December 21. https://pcoding.ru/gost/idef0en.pdf Кудрявцев Е. М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем: учеб. пособие. М.: ДМК Пресс, 2007. 320 с. ISBN: 5-94074-219-X. EDN RAZBMT. Kudryavcev E. M. GPSS World. Osnovy imitacionnogo modelirovaniya razlichnyh sistem: ucheb. posobie. M.: DMK Press, 2007. 320 s. ISBN: 5-94074-219-X. EDN RAZBMT. Law A. M. How to build valid and credible simulation models // Proc. of the Winter Simulation Conf. Miam (USA), 7–10 Dec, 2008. P. 39–47. Law A. M. How to build valid and credible simulation models // Proc. of the Winter Simulation Conf. Miam (USA), 7–10 Dec, 2008. P. 39–47. Девятков В. В., Девятков Т. В., Федотов М. В. Имитационные исследования в среде моделирования GPSS STUDIO: учеб. пособие. М.: Научно-издательский центр ИНФРА-М, 2018. 283 с. ISBN: 978-5-9558-0595-5. EDN RRBMCR. Devyatkov V. V., Devyatkov T. V., Fedotov M. V. Imitacionnye issledovaniya v srede modelirovaniya GPSS STUDIO: ucheb. posobie. M.: Nauchno-izdatel'skiy centr INFRA-M, 2018. 283 s. ISBN: 978-5-9558-0595-5. EDN RRBMCR. Rabe M., Spieckermann S., Wenzel S. Верификация и валидация моделирования в производстве и логистике. Simul. Примечания Eur., 2009, 19. С. 21–29. Rabe M., Spieckermann S., Wenzel S. Verifikaciya i validaciya modelirovaniya v proizvodstve i logistike. Simul. Primechaniya Eur., 2009, 19. S. 21–29. Марков Д. С., Булавский П. Е. Матричный метод формализации имитационных моделей сложных систем массового обслуживания // Известия ПГУПС. 2010. № 4. С. 63–74. [Электронный ресурс]. URL: https://izvestiapgups.org/assets/files/10.20295-1815-588X‑2015–2/10.20295-1815588X-2015-2-99-105.pdf Markov D. S., Bulavskiy P. E. Matrichnyy metod formalizacii imitacionnyh modeley slozhnyh sistem massovogo obsluzhivaniya // Izvestiya PGUPS. 2010. № 4. S. 63–74. [Elektronnyy resurs]. URL: https://izvestiapgups.org/assets/files/10.20295-1815-588X‑2015–2/10.20295-1815588X-2015-2-99-105.pdf Марков Д. С., Лыков А. А. Метод формализации имитационных моделей технологических процессов в хозяйстве автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2012. №1 (30). С. 24–30. Markov D. S., Lykov A. A. Metod formalizacii imitacionnyh modeley tehnologicheskih processov v hozyaystve avtomatiki i telemehaniki na zheleznodorozhnom transporte // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. 2012. №1 (30). S. 24–30. Марков Д. С., Булавский П. Е. Иерархическая многоматричная формализация имитационной модели электронного документооборота технической документации // Актуальные вопросы развития систем железнодорожной автоматики и телемеханики: сб. науч. тр. ПГУПС. СПб., 2013. С. 52–60. Markov D. S., Bulavskiy P. E. Ierarhicheskaya mnogomatrichnaya formalizaciya imitacionnoy modeli elektronnogo dokumentooborota tehnicheskoy dokumentacii // Aktual'nye voprosy razvitiya sistem zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemehaniki: sb. nauch. tr. PGUPS. SPb., 2013. S. 52–60. Белишкина Т. А., Константинова Т. Ю., Лыков А. А. и др. Логико-временная формализация имитационных моделей систем железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика на транспорте. 2023. № 4. С. 368–376. DOI: https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-04-368-376. Belishkina T. A., Konstantinova T. Yu., Lykov A. A. i dr. Logiko-vremennaya formalizaciya imitacionnyh modeley sistem zheleznodorozhnoy avtomatiki i telemehaniki // Avtomatika na transporte. 2023. № 4. S. 368–376. DOI: https://doi.org/10.20295/2412-9186-2023-9-04-368-376. Девятков В. В. Руководство пользователя по GPSS World. Казань: Мастер лайн, 2002. 383 с. Devyatkov V. V. Rukovodstvo pol'zovatelya po GPSS World. Kazan': Master layn, 2002. 383 s.