что это такое и process simulate

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 апреля 2021 года; проверки требуют 9 правок.

Process Simulate – программный продукт для моделирования и проверки технологических процессов в трехмерной графической среде. Process Simulate входит в состав продуктовой линейки Tecnomatix от компании Siemens PLM Software.

Время на прочтение

Однажды, скучая на работе в ожидании решения далекого европейского руководства о выборе ПО для управления бизнес-процессами, мне пришла в голову мысль создать Скрипт. Скрипт должен был на основе модели бизнес-процесса анимировать его состояние в разные моменты времени и собрать результирующие данные, на основе которых можно принимать решения об эффективности планируемых изменений в деятельности организации. Так как под рукой на моей рабочей станции был IDE только в виде Блокнота, а корпоративной средой выполнения IE, пришлось писать Скрипт на вышедшем недавно jQuery. Так зарождался Сервис bpsimulator.com.

Бизнес-симуляция — интерактивная модель экономической системы, которая по своим внутренним условиям максимально приближена к соответствующей реальной экономической единице (подразделение предприятия, предприятие, отрасль, государство).

Интерактивный характер бизнес-симуляций предоставляет широкие возможности участникам получать и развивать свои первичные навыки и компетенции по управлению компанией: построение стратегий, решение тактических и операционных заданий — то есть научиться делать всё то, что можно усвоить только в практической деятельности.

Бизнес-симуляция широко используется как метод обучения в системе образования западного образца, в частности в университетах и в бизнес-школах, не только для обучения студентов, но и для обучения руководителей.

Бизнес-симуляции подразделяются на компьютерные, настольные и деловые игры. В настольных бизнес-симуляциях ключевые процессы, принимаемые решения и процедуры отображаются на специально разрабатываемых игровых полях и прочих бланках и карточках. Компьютерная бизнес-симуляция — это интерактивная игра, в которой анализ принятых решений производит компьютерная программа моделирующая реалии бизнеса. Деловые игры часто строятся по принципу города или дороги, двигаясь по которым необходимо достигать поставленные задачи и демонстрировать соответствующие навыки.

Про урокцифры:  СТРАНИЦА 56 ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ УРОКОВ

Что такое моделирование производства и зачем оно нужно?


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Если вы не специалист, то термин «виртуализация производственных процессов» кажется невероятно скучным. На самом деле это интереснейшее занятие на стыке физики и творчества. Без него все окружающие нас предметы, от мебели и гаджетов до транспорта и зданий не были бы столь технологичными, надежными и невероятными, какими являются сейчас. В этом посте мы расскажем неспециалистам о том, как наладить виртуальное производство на несуществующей фабрике, узнать предел прочности предмета, не ломая его, и как одна программа заменяет штат испытателей.

В Toshiba существует внутренняя награда, названная в честь одного из отцов-основателей компании Итисуке Фудзиоки (Ichisuke Fujioka Award), — она присуждается сотрудникам, внесшим особо важный вклад в развитие общества и улучшение жизни людей. Настолько важный, чтобы лауреата можно было назвать «японским Эдисоном». В 2019 году эту награду получил сотрудник Toshiba Corporate Manufacturing Engineering Center Ясутада Накагава (Yasutada Nakagawa) за разработку и внедрение в компании системы симуляции производственных процессов.

Симуляции, над которыми работает Накагава, позволяют точнейшим образом просчитать и визуализировать поведение материалов во время производства любых вещей, от портативной электроники до тяжёлых промышленных станков (и, например, паровых турбин). Симуляция позволяет заменить сотни и тысячи испытаний десятков прототипов, воссоздать абсолютно любые условия и нагрузки, причем с практически безошибочным результатом, очень быстро и, естественно, экономно — один мощный компьютер в состоянии заменить месяцы работы тестовой лаборатории.

Симуляция работы завода

Одна из сложных задач, с которыми сталкивается Toshiba во время проектирования нового завода — это просчёт его внутреннего устройства. Как расположить конвейер, станки и рабочие места, чтобы производство работало слаженно? Всегда есть риск недоглядеть и обнаружить, что зона работы манипулятора уже смонтированного робота буквально на сантиметр попадает на потолочное перекрытие или места рабочих расположены неудачно и тем приходится переносить в руках детали по неоптимальному маршруту.

Построить здание под свои нужды по собственным проектам гораздо проще, чем обустроить имеющееся помещение под себя, но не всегда есть экономический смысл возводить новый завод в чистом поле. Чтобы максимально эффективно адаптировать купленное здание, мы прибегаем к помощи виртуальной симуляции.

Выглядит это так: в специализированное ПО загружаются все используемые объекты, такие как элементы конвейера, станки, роботы, компьютеры, мебель — всё, что мы будем размещать. Затем создается трехмерная модель, для непосвященных со стороны похожая на обставленный дом в игре The Sims. На этом этапе можно посмотреть, нет ли конфликтов между предметами.

— Неверный расчет вентиляции/охлаждения. Для некоторых производств крайне важно, чтобы в цехе поддерживалась строго определенная температура и влажность, отклонения могут негативно влиять на свойства материалов, проходящих обработку. Не говоря уже о людях, для которых сильный сквозняк или непродуваемая перегретая зона в помещении будут весьма неполезны.

В идеальных условиях на бумаге проект может выглядеть гладко, но погодные аномалии или особенности помещения (нагревается на солнце, накапливает влагу) сведут на нет все расчёты. Ещё вариант: при проектировании системы кондиционирования инженеры могут опираться на её технические характеристики, но не учитывать, что длина и конфигурация магистрали влияет на её производительность, или, например, что готовая продукция, складированная до момента транспортировки на склад в определённом месте, создает помехи для правильной циркуляции воздуха.

Симуляция завода в программе поможет точно просчитать движение воздушных потоков и температуру в разных точках. Сотрудникам службы эксплуатации не придется выдумывать «костыли» для только что открытого цеха с перегревающимся оборудованием, если предварительно смоделировать напряженную работу завода.

— Дисбаланс нагрузки на электросеть. Моделирование силовой нагрузки позволяет увидеть потенциальные точки превышения допустимой нагрузки и тем самым равномерно распределить оборудование по резервным линиям.

— Неучёт особенностей здания. После заказа дорогостоящего оборудования для производства очень неприятным сюрпризом может стать факт, что оно не проходит через двери/коридоры помещения. Проверка того, что высокоточный станок не превратится в Винни-Пуха, торчащего из норы кролика, является неотъемлемой частью виртуальной симуляции производства.

Симуляция производства товара

Представьте, что вам нужно приготовить некое блюдо. Согласно задумке, в результате должен получиться кулинарный шедевр, ресторанный хит. Да вот проблема: вы лишь примерно знаете, как оно должно выглядеть, и ни точным рецептом, ни списком ингредиентов не располагаете — просто потому, что до вас его никто не готовил. Владея неким опытом, вы приступите к поискам идеальной рецептуры, проводя десятки экспериментов. Мало того, что вы наверняка не знаете, что нужно соединить, так ещё выясняется, что один ингредиент не выдерживает нагрева, второй лучше употреблять горячим, третий в сочетании с ними вообще меняет вкус, а четвертый удорожает блюдо в несколько раз, хотя все они вроде бы необходимы.

Благодаря МКЭ ещё на этапе моделирования можно обнаружить, например, слабые точки или места повышенного напряжения корпуса, в которых он сломается при ударе, можно вычислить возможные дефекты литья или обработки фрезой, чтобы не получить партию брака, подобрать оптимальные материалы, виды пластика, сорта сплавов. Такие программы, как ANSYS или Abaqus Unified FEA берут на себя расчеты испытаний прототипов — в общем, не обязательно (хотя и желательно) проводить реальные испытания. Уровень современного ПО для моделирования настолько высок, что в Европе можно успешно пройти сертификацию товара, который испытывался исключительно виртуально в компьютерной среде.

— Неправильный метод литья. Если необходимо работать с пластиковыми деталями, к их литью нужно подойти очень внимательно, потому что получить брак во время отливки проще простого. Нельзя просто взять несколько деталей и, поплотнее расположив их на литнике, отправить в производство. Расчет литья индивидуальной детали ещё более-менее будет правдоподобным, но, если в пресс-форме находятся несколько деталей сразу, индивидуальные моделирования будут бесполезны — сработает только полная симуляция для всей пресс-формы. В противном случае с большой вероятностью некоторые детали окажутся бракованными.

— Неверный расчёт нагрузок при сборке. Сборка предмета из нескольких деталей неизбежно создает напряжения в материалах из-за стягивания винтами и крепления на защелках. Даже если после сборки конструкция кажется очень надежной, со временем в точках повышенного напряжения могут возникнуть трещины. Почти каждый сможет вспомнить о каком-нибудь гаджете, корпус которого трескался просто от времени, даже если с ним обращались предельно бережно. Если речь не шла о низком качестве материалов, то с большой вероятностью инженеры неправильно рассчитали (если вообще рассчитали) напряжения в собранном устройстве. Цена недоработки: мелкие трещины, отломанные защелки, рассыпающаяся резьба в винтовых соединениях.

Куда хуже, когда проблемы обнаруживаются не в бытовой технике, а на транспорте. Первый реактивный пассажирский авиалайнер de Havilland Comet 1 имел конструктивный просчет, из-за которого при креплении квадратных иллюминаторов клёпкой образовывались микротрещины в зонах напряжения. Из-за них несколько лайнеров в начале 1950-х буквально развалились в воздухе, став причиной гибели экипажа и пассажиров. Конструктивный недостаток, вычислить который удалось только после длительных испытаниях корпуса самолете в бассейне с водой, привёл к приостановке полётов лайнеров и едва не стал причиной полного сворачивания программы Comet.

Симуляция эксплуатации товара

Хотите отыскать самые изощренные проблемы и баги своего продукта — выпустите его в открытый бета-тест. Редкая команда тестировщиков сможет выдумать те сценарии использования, с которыми продукт столкнется в реальной жизни. Но такая роскошь, как публичное тестирование, может быть доступна вдохновляющим стартапам, но никак не именитым большим компаниям, в чьём внимании к качеству клиенты не сомневаются — за попытку открытого «бета-теста» можно потерять не только имидж, но и долю капитализации. Поэтому современные пакеты симуляции необходимы ещё и для моделирования длительной эксплуатации товара в самых разных условиях. Статические и динамические нагрузки по всем осям, вибрации, удары, тепловое и акустическое воздействие — все эти расчеты необходимы, чтобы спустя пару недель после начала продаж разгневанные покупатели не открыли производителю глаза на какой-нибудь баг конструкции.

На Хабре опубликован интересный рассказ о том, как с помощью численного моделирования искали причины поломки виброжелоба шредера для металлолома. После подготовительных работы в виде тщательного создания модели шредера с учетом геометрии, механических характеристик материалов и условий нагружения, инженеры обнаружили резонансные колебания и конкретную точку, в которой происходит ударный контакт, разрушающий сварные швы. Можно было своими рукам исследовать работающий виброжелоб, страшно рискуя здоровьем и конечностями, и результат таких изысканий не был бы гарантирован. А можно подготовить данные для моделирования и быстро получить точнейшую модель работы шредера с локализацией проблемных точек.

— Ошибки дизайна. Если толщина корпуса предмета не достаточна, чтобы спокойно выдерживать удары, падения и даже продавливания, первым логичным способом укрепления конструкции является добавление скрытых ребер жесткости. Однако без повторного моделирования краш-теста нельзя пускать в производство обновленную версию детали — нередки случаи, когда ошибочные «улучшения» давали ровно противоположный эффект. Те же ребра жесткости поглощают кинетическую энергию не бесследно, а перераспределяют ее. Из-за них в детали может образоваться новая слабая точка, которой раньше не было. Поэтому после каждого внесения изменений в конструкцию необходимо проводить симуляцию нагрузок заново.

На YouTube немало видео о том, как легко согнуть и даже сломать iPhone 6 Plus, — это удаётся даже маленьким детям. В следующем iPhone 6S Apple изменила сплав без изменения конструкции смартфона, что полностью решило проблему

Бывшие пользователи смартфона HTC HD2, наверняка, вспомнят крайне спорное расположение шлейфа тачскрина, который размещался точно под кнопкой включения телефона — от постоянных надавливаний кнопкой шлейф повреждался и экран переставал реагировать на прикосновения. Эти проблемы можно было бы вычислить на длительном симулировании эксплуатации устройств — для проведения тестов реальных прототипов пришлось бы потратить месяцы, тогда как ПО справится с моделированием за день.

Наверняка, настоящие инженеры захотят значительно дополнить этот пост своим опытом и знаниями — мы всегда открыты к полезным комментариям. Надеемся, что этот материал помог далеким от проектирования людям приоткрыть завесу тайны над симуляцией производственных процессов.

Сервис имитационного моделирования бизнес-процессов


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Сервис предназначен для поиска узких мест разрабатываемых бизнес-процессов или проверки эффективности вариантов внесения изменений в действующие процессы. Аналогичное по функционалу ПО входит в состав BPM-систем IBM, Oracle, AG Software и др., но не является доступным для обучения и коммерческого использования вне корпоративного сегмента. Основная миссия сервиса bpsimulator.com — доступность имитационного моделирования для потенциальных пользователей и далее я расскажу, каким образом достигается данная цель. Симулятор реализован как веб-сервис с возможностью автономной работы. Имитационное моделирование включают в себя следующие этапы:

Моделирование — важный и сложный этап, от его качества существенно зависит корректность результатов. Поэтому вместо сложных нотаций описания бизнес-процессов был использован задаче-ориентированный подход. На моделях могут быть только два типа объектов: источники задач и функции, последовательно приводящие к выполнению этих задач. Есть ещё конечно связи между объектами «вход/выход», ресурсы и условные операторы переходов. Каждый объект имеет набор традиционных для симуляторов свойств, таких как название, частота поступления задач или длительность выполнения функции исполнителем, которые можно заполнять по мере необходимости. Хранятся модели либо локально у пользователя, либо в сервисах Яндекс. Диск, Dropbox или Google Drive.


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Отличия бизнес-симуляций от тренингов

* По методологии BIRC

Виды имитационного моделирования


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Три подхода имитационного моделирования


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Подходы имитационного моделирования на шкале абстракции

Анализ

По окончании симуляции можно посмотреть собранную статистику симуляции, которая распределена по следующим срезам:


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Использование бизнес-симуляций в обучении

Бизнес-симуляции в наше время широко используются в учебных целях. Свидетельством этого является включение их в учебный процесс многих высших учебных заведений, проведение в рамках масштабных обучающих конференций, интеграция в модульные программы развития.

Возможность использования бизнес-симуляций в обучении тесно связано с появлением в западной педагогике концепции «experiential learning», что переводится как обучение действием или обучение практикой.

Бизнес-симуляция является одной из самых эффективных образовательных технологий, поскольку позволяют участникам получать навыки, компетенции и практический опыт в процессе обучения. Именно поэтому они широко используются в учебном процессе многих университетов и бизнес-школ мира.

Имитационные игры на основе бизнес-симуляций имеют ряд преимуществ:

В настоящее время предложение бизнес-симуляций выглядит следующим образом:

Математическое моделирование в бизнес-симуляциях

Бизнес-симуляция с точки зрения математики — это модель, которая имеет свои входные и исходные данные. Входными данными для математической модели симуляции являются решения участников, которые имеют цифровое выражение. А исходными — результат обработки этих решений специальными алгоритмами, которые имитируют реальные экономические процессы.

Моделирование экономических процессов в бизнес-симуляциях может охватывать как глобальный уровень, так и уровень предприятия или даже его отдельные структурные подразделения.

Для упрощения интерактивной связи между математической моделью и участником создаётся специальный графический интерфейс, который на интуитивном уровне обеспечивает понимание исходных данных модели, а также структуры логических процессов.

Системы имитационного моделирования

MONIAC, выставленный в Резервном банке Новой Зеландии

На протяжении длительного периода основной задачей моделирования было прогнозирование экономических показателей. Но в последнее время моделирование стало инструментом, с помощью которого появилась возможность понять проблемы и перспективы отдельного субъекта хозяйствования или даже целого сектора экономики. Моделирование, как инструмент понимания, стало широко использоваться в бизнес — симуляциях. Ларсен и Ломи отметили, что акцент в компьютерных имитационных моделях сместился:

В конце 1990-х годов, среди западных компаний приобрело распространение проектирование и настройка бизнес-симуляций для расширения своих корпоративных программ развития лидерства. Деловые игры часто нацелены на выработку стратегии и развитие деловой хватки. Такие бизнес-симуляции позволяют участникам проверять свои навыки и компетенции в принятии решений, совершать ошибки, исправлять их и делать соответствующие выводы.

Имитационное моделирование заключается в последовательном расчете состояния бизнес-процесса в различные моменты времени. Например с 9:00 до 9:10 секретарю придет конверт с договором на подписание, в 10:00 она допьет кофе и отнесет его юристам, которые по истечении трех часов вернут его на доработку и так далее, пока подписанная копия договора не будет отправлена клиенту. Управление симуляцией осуществляется посредством кнопок Пуск, Ускорить, Пауза, Следующий и Стоп — что позволяет пройти любой цикл выполнения процесса вдоль и попрек. В зависимости от состояния в расчетный момент, на графических объектах модели выводится их состояние для визуального контроля. Так же ведется подробный журнал переходов, где можно отследить детали возникновения заторов в процессе.


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Симуляторы компьютерных систем – похожи ли на реальность

Простым и доступным языком про основные термины из области симуляторов, а также типы и уровни детализации моделей. Материал для легкого и быстрого знакомства с данным направлением.


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Если бы меня спросили про симуляцию некоторое время назад, то первое, что пришло бы в голову – это мой сын, рассказывающий о своем больном животе накануне контрольной в школе. Однако последние десять лет я работаю с симуляторами различных компьютерных систем, от телефонов до серверов, основанных на микропроцессорах, SOC-ах (System-On-Chip) и чипсетах одного из крупнейших производителей (к сожалению, название под NDA), и мое представление о симуляции поменялось. Но обо всем по порядку.

Я уверен, что многие из вас сталкивались с симуляторами, которые часто называют виртуальными машинами, гипервизорами. Кто-то устанавливает Parallels Studio себе на Mac, чтобы запускать Windows из MacOS, кто-то пользуется продуктом от VmWare – Workstation, чтобы иметь еще одну операционную систему (ОС), запущенную внутри уже установленной. Те, кто знаком с Linux, предпочитают KVM и QEMU. Также популярен в народе VirtualBox. Люди, профессионально занимающиеся разработкой аппаратуры на базе ПЛИС (Программируемая Логическая Интегральная Схема), знают про VCS от Synopsys и Mentor Graphics Questa. И все же это лишь небольшая часть того, что можно называть симуляторами.

Что такое симулятор?

Симулятором называют модель, как правило, программную, реального устройства. Соответственно, симуляция – это процесс работы такой модели, повторяющий работу устройства.

В принципе, можно сделать модель любого устройства, но наиболее распространенными являются симуляторы микропроцессорных устройств, то есть устройств, центральным компонентом которых является микропроцессор, и вокруг него уже строится остальная логика. Один из основных вариантов использования симулятора – это запуск программ, предназначенных для этого самого микропроцессора. При этом использование реального устройства по тем или иным причинам затруднительно, например, его может просто еще не существовать, если речь идет о моделировании будущего поколения микропроцессоров.

Airbnb в симуляции – гость и хост

Код, запускаемый внутри симулятора, называют «гостевым кодом», это может быть «гостевая программа» или целая «гостевая операционная система». Сама симулируемая система называется просто «гость». В свою очередь, система, компьютер, где запускается симулятор, называется «хостом» (англ. host), а операционная система, работающая на хосте, в которой запускается симулятор, называется «хостовой ОС».


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Таким образом, можно сказать, что симулятор, реализующий определенный набор инструкций гостевой системы, моделирует их, используя имеющиеся в наличии средства хостовой системы.

Симуляция и эмуляция – какое название правильное?

Модель может повторять устройство с разной степенью точности и детализации. Часто это симуляция только внешнего поведения системы, доступного программному коду. Коду ведь «все равно», как именно внутри реализована та или иная инструкция процессора, – главное, чтобы работало. Такой вариант симуляции распространен, не сложен в разработке и довольно быстрый, не тормозит даже на обычных пользовательских компьютерах.

Однако этого недостаточно, если мы хотим узнать, например, сколько времени будет выполняться программа на реальной аппаратуре. Для этого необходимо моделирование не только внешнего поведения, но и повторение внутренней структуры и логики работы. Это тоже может быть выполнено с разной степенью детализации и точности. Такие модели правильнее называть эмуляторами, которые действительно эмулируют устройство, а не «симулируют» результаты.

Создание эмуляторов гораздо сложнее из-за большего объема функциональности, которую необходимо реализовывать в модели. Также они функционируют намного медленнее по сравнению с симуляторами внешнего поведения устройства. С эмуляторами речь вообще не идет о запуске Windows – это может занять годы. Никто не занимается созданием программного эмулятора целиком всей платформы – это очень долго и дорого. Вместо этого эмулируются отдельные компоненты системы, такие как тот же центральный процессор, и на нем запускается лишь часть симуляционного процесса. Возможны различные гибридные схемы, когда часть симулятора является верхнеуровневой моделью, часть низкоуровневой, часть в ПЛИС, а часть вообще реальная железка.


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

4 уровня детализации симуляции

Как я написал выше, наиболее распространенным является вариант симуляции на уровне инструкций процессора, так называемый ISA (Instruction Set Architecture), или, точнее, результата их выполнения, т.е. без эмуляции всей внутренней логики того, как это происходит в реальном процессоре, и без учета времени выполнения различных инструкций. Именно такие симуляторы называют еще функциональными. Так работают VirtualBox, Vmware Workstation, Wind River Simics, KVM и QEMU. Это позволяет удобно, без лишних дополнительных действий запускать программы, предназначенные для симулируемого устройства. Другими словами, не требуется ни перекомпиляция, ни какие-либо другие манипуляции с запускаемыми программами. В таких случаях говорят, что возможен запуск немодифицированного бинарного кода.

Если говорить про более высокий уровень абстракции, то это будет реализация определенного ABI (Application Binary Interface). В двух словах, ABI описывает бинарный интерфейс взаимодействия двух программ – как правило, пользовательской программы и библиотеки или ОС. A BI покрывает соглашения о вызовах (как передавать параметры и возвращать значения), размеры типов данных, выполнение системных вызовов. Как это работает? Например, если программе, написанной для Linux, необходимо создать дополнительный тред (от англ. thread – нить) выполнения, то вызывается функция pthread_create(). А что, если сделать библиотеку с такой функцией в Windows и реализовать необходимые механизмы связывания приложения и библиотеки (динамической линковки)? В таком случае можно будет запускать Linux приложения из Windows. Windows будет «симулировать» Linux. Именно это и было сделано в Windows subsystem for Linux в Windows 10, что позволяет запускать немодифицированные бинарные Linux приложения в Windows.

Теперь посмотрим, как выглядят более низкоуровневые и детальные уровни симуляции. Это будет уровень микроархитектуры, при котором симулируются реальные внутренние алгоритмы и блоки процессора, такие как декодер инструкций, очереди, блок внеочередной обработки, предсказатель переходов, кэш, планировщик и сами счетные устройства. Такое моделирование позволяет анализировать реальную скорость выполнения программ и, например, оптимизировать их под уже имеющиеся архитектуры. А в случае симуляции прототипов будущих микропроцессоров возможны предсказание и оценка производительности этих устройств.

Ниже уровня микроархитектурной симуляции идет уровень эмуляции логических элементов, из которых и состоят современные чипы. Такие эмуляторы бывают и программными, и аппаратными с использованием ПЛИС. Логика ПЛИС описывается с помощью RTL (Register Transfer Level) на языках Verilog, VHDL и др. После компиляции получается образ (bitstream), который потом прошивается в ПЛИС. Причем для этого необязательно пользоваться паяльником и разбираться в электротехнике. Плата подсоединяется к компьютеру, например, по USB или JTAG интерфейсу, а специальный софт от производителя ПЛИС платы выполняет запись. Стоимость таких плат начинается от десяти долларов за простейшие варианты до миллионов долларов для больших ПЛИС стендов размером со шкаф, используемых в крупных компаниях-производителях чипов. В таких компаниях симуляция с использованием ПЛИС является финальной стадией перед отдачей RTL в производство.

Если речь идет о несложных устройствах, то, имея на руках образ ПЛИС, можно обратиться в специализированные компании, которые сделают настоящее (не ПЛИС) устройство с запрограммированной логикой.

На рисунке ниже показаны описанные уровни симуляции.


ЧТО ЭТО ТАКОЕ И PROCESS SIMULATE

Кроме этих уровней моделирования, мне также приходилось сталкиваться с гибридными симуляторами. По сути, они представляют собой соединенные друг с другом симуляторы, моделирующие на разных уровнях разные части системы. Например, необходим анализ пропускной способности новой сетевой карты, работающей вместе с разрабатываемым драйвером для определенной ОС. Такое сетевое устройство, а также ряд смежных устройств, могут быть реализованы сначала на микроархитектурном уровне для предварительного анализа, а потом и в ПЛИС, на уровне логических элементов, для финальных проверок. При этом остальная часть системы, задействованная лишь частично, реализуется на уровне инструкций. Обойтись без нее нельзя, так как она необходима, например, для загрузки ОС, а реализовывать ее на более низком и сложном уровне не имеет смысла.

Так что же на счет сравнения симуляторов и реальности?

Как теперь понятно, нет задачи сделать тот или иной симулятор максимально похожим на реальность. Есть задача, которую ставит бизнес, и симуляция выполняется со той степенью “похожести” на реальность, который является минимально достаточным для решения этой задачи, не тратя при этом лишних денег и времени. В одном случае это может быть простая библиотека, реализующая необходимый бинарный интерфейс (ABI), а в другом не обойтись без детального микроархитектурного симулятора.

Это самая базовая информация о том, что такое симуляторы и какие они бывают. В следующей статье я опишу детали реализации полноплатформенных симуляторов, потактовых моделей и работу с трассами.

Применение имитационного моделирования

К имитационному моделированию прибегают, когда:

Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между её элементами или разработке симулятора (англ. ) исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.

Имитационное моделирование — это частный случай математического моделирования. Существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, создание аналитической модели принципиально невозможно, не разработаны методы решения полученной модели либо решения неустойчивы. В этом случае аналитическая модель заменяется имитатором или имитационной моделью.

В отличие от аналитического решения дифференциальных уравнений, в результате которых получается формула, чётко указывающая, какие параметры влияют на моделируемую систему и как эти параметры связаны друг с другом, в результате имитационного моделирования получается набор чисел, не позволяющий установить связь между параметрами.

Имитационная модель — логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.

В бизнес-симуляции сценарий развивается в искусственно созданной среде, и участнику предлагается сделать индивидуальное или командное обоснованное решение о том, как действовать в конкретной ситуации. Чаще всего существует несколько альтернатив, при этом выбор является составляющим элементом так называемого «дерева решений», на основании которого принимаются решения. В течение учебного процесса через определённые промежутки времени обеспечивается обратная связь.

А что под капотом?

Я специализируюсь на создании центров компетенции процессного управления, а не на программировании, поэтому с техническими наворотами не густо. Серверных ресурсов задействовать не планировалось, но пришлось для интеграции с некоторыми облачными сервисами хранения создать пару проксирующих запросы скриптов на php.
Интерфейс: jQuery, jQuery UI, globalize и modernizr. Из HTML5 используются localstorage, canvas и теги. Так как основные мои партнеры это «современные высокотехнологичные динамичные банки-лидеры», то приходится поддерживать старые версии IE. Для сборки и публикации сервиса, сайта и справочного руководства используется Apache Ant в Eclipse.

Существует несколько редакций продукта для работы в различной конфигурации:

Process Simulate имеет базовую функциональность, поддерживающую создание траекторий перемещения, кинематику оборудования, анализ столкновений и др., а также специализированные модули для моделирования различных технологических процессов, роботизации, эргономики и пр.

Результат симуляции – проверенные траектории движения – можно экспортировать в виде программного кода на языке контроллера робота, тем самым реализовав метод программирования роботов в режиме offline. По сравнению c программированием в режиме обучения (online) это позволяет исключить или минимизировать время остановок робототехнического комплекса для перепрограммирования.

Разнородные процессы, в которых участвует человек, роботы и другое оборудование могут объединяться в единую симуляцию и протекать параллельно, что позволяет создавать цифровые макеты целых производственных зон или ячеек. Симуляция реалистично воспроизводит действия человека, работу вспомогательного оборудования, контроллеров роботов и PLC. Продукт имеет открытый программный интерфейс и позволяет разрабатывать собственные подключаемые модули, расширяющие функциональность.

Заключение

В рамках ознакомительного топика сложно рассказать сразу все, что хочется рассказать о сервисе. Если будет проявлен интерес, будем разбирать конкретные кейсы, что и как было сделано при помощи этого инструмента. А пока можно ознакомиться с детальным справочным руководством симулятора по адресу bpsimulator.com/ru/help/.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *