Объектно-ориентированное проектирование - это часть объектно-ориентированной методологии, которая предоставляет возможность программистам оперировать понятием "объект", нежели понятием "процедура" при разработке своего кода. Объекты содержат инкапсулированные данные и процедуры, сгруппированные вместе, отображая сущность объекта. "Интерфейс объекта", описывает взаимодействие с объектом, то, как он определен. Программа, полученная при реализации объектно-ориентированного исходного кода, описывает взаимодействие этих объектов [3].

В данном курсовом проекте ОО проектирование будет проводиться при помощи диаграмм Буча. Для демонстрации взаимодействия элементов программы между собой, будут изображены следующие виды диаграмм: диаграмма классов, диаграмма объектов, диаграмма состояний и переходов, диаграмма взаимодействия, диаграмма модулей, диаграмма процессов.

3.2.1 Диаграмма классов

Диаграмма классов показывает классы и их отношения, тем самым представляя логический аспект проекта. Отдельная диаграмма классов представляет определенный ракурс структуры классов. На стадии анализа мы используем диаграммы классов, чтобы выделить общие роли и обязанности сущностей, обеспечивающих требуемое поведение системы. На стадии проектирования мы пользуемся диаграммой классов, чтобы передать структуру классов, формирующих архитектуру системы [1].

Диаграмма классов для заданной предметной области представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Диаграмма классов

3.2.2 Диаграмма объектов

Диаграмма объектов показывает существующие объекты и их связи в логическом проекте системы. Иначе говоря, диаграмма объектов представляет собой мгновенный снимок потока событий в некоторой конфигурации объектов. Существенные элементы диаграммы объектов - объекты и их отношения.

Диаграмма объектов для данной предметной представлена на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - Диаграмма объектов

3.2.3 Диаграмма состояний и переходов

Диаграмма состояний и переходов показывает: пространство состояний данного класса; события, которые влекут переход из одного состояний в другое; действия, которые происходят при изменении состояния.

Выделим состояния конвейера. Для этого определим признаки, по которым эти состояния отличаются. Такими признаками являются: состояния очередей (0 - очередь пуста; 1 - очередь не пуста), состояния контролеров и настройщиков (0 - не работает; 1 - работает). Вышеперечисленных признаков 14, обозначим их номерами. Список состояний приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Состояний конвейера

Переходы между этими состояниями осуществляются при наступлении одного из следующих событий:

- поступление на конвейер нового телевизора (н);

- телевизор прошел проверку у контролера (1);

- телевизор прошел настройку у настройщика (2).

Диаграмма состояний и переходов для конвейера представлена на рисунке 3.3, в ней используются вышеперечисленные обозначения.

Рисунок 3.3 - Диаграмма состояний и переходов

3.2.4 Диаграмма взаимодействия

Диаграмма взаимодействия есть просто другой способ представления диаграммы объектов. Преимущество диаграммы взаимодействия в том, что на ней легче читается порядок посылки сообщений. Диаграмма взаимодействия изображена на рисунке 3.4.

3.3 Объектно-ориентированное программирование

class Controler

{

private:

float TV_next_time; // значение задержки

public:

Controler (); // конструктор по умолчанию

void Process (Queue& q,Queue& q_ad); // процесс прохождениятелевизором контроля

void Delay (float dt); // задержка

};

Протокол класса Настройщик.

class Adjuster

{

private:

float TV_next_time; // значение задержки

public:

Adjuster (); // конструктор по умолчанию

void Process (Queue& q_ad);

float C=frand (20,40); // среднее время настройки

};

Протокол класса Очередь.

class Queue

{

private:

size_t TV_count; // количество TV

size_t id; // идентификатор TV

public:

Queue (size_t in_id): id (in_id) // конструктор по умолчанию

size_t Id () // идентификатор

void AddTV (); // Добавление телевизора на проверку

void RemoveTV (); // Извлечение TV

bool IsFull () // проверка на переполнение

bool IsEmpty () // проверка на пустоту

};

Протокол класса Конвейер.

class Conveyor

{

private:

TV tv_generator; // генератор TV

Queue queue1; // очередь 1

Queue queue2; // очередь 2

Queue queue3; // очередь 3

Controler controler1; // контроллер 1

Controler controler2; // контроллер 2

Adjuster adjuster1; // настройщик

public:

Conveyor (); // заполнение очередей

void Process (); // процесс работы конвеера

};

Выводы

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

А.1 Общие сведения

Тема курсового проекта: "Имитационное моделирование динамических систем и процессов с использованием объектно-ориентированного подхода. Производственная линия с пунктами технического контроля.

Система проектируется студентом 2-го курса Донецкого национального технического университет, ИИиИИ, группы КСУ-10, Киншова А.В.

Основанием для разработки ПП является задание, выданное кафедрой ПОИС. Плановый срок начала работы по созданию системы имитационного моделирования: 05.09.11, срок окончания: 05.12.11. Курсовой проект должен выполняться согласно графику, приведенному в таблице А.1.

Таблица А.1 - Этапы, результаты и сроки разработки ПП

А.2 Назначения и цели создания программы

Данный программный продукт предназначен для имитации работы динамического объекта реального мира - "Производственная линия с пунктами технического контроля" и получение статистических данных:

время, затрачиваемое на обслуживание каждого телевизора на последнем этапе производства;

загрузка контролеров;

загрузка настройщика.

А.3 Характеристика объекта автоматизации

Собранные телевизоры на заключительной стадии их производства проходят ряд пунктов технического контроля. В последнем из этих пунктов осуществляется проверка настройки телевизоров. Если при проверке обнаружилось, что телевизор работает некачественно, он направляется в пункт настройки, где настраивается заново. После перенастройки телевизор снова направляется в последний пункт контроля для проверки качества настройки. Телевизоры, которые сразу или после нескольких возвратов в пункт настройки прошли фазу заключительной проверки, направляются в цех упаковки.

На схеме кружками обозначены телевизоры, причем пустыми кружками - телевизоры, которые ожидают заключительной проверки, а перечеркнутыми - телевизоры, которые не прошли еще настройки и либо настраиваются, либо стоят в очереди к пункту настройки.

Рисунок А.1 Контролеры

Время между поступлениями телевизоров в пункт контроля для заключительной проверки распределено равномерно на интервале 3.5-7.5 мин. В пункте заключительной проверки параллельно работают два контролера. Время, необходимое на проверку одного телевизора, распределено равномерно на интервале 6-12 мин. В среднем 85% телевизоров проходят проверку успешно с первого предъявления и направляются на упаковку. Остальные 15% возвращаются в пункт настройки, обслуживаемый одним рабочим. Время настройки распределено равномерно на интервале 20-40 мин. Необходимо промоделировать работу пунктов контроля и настройки в течение заданного времени для оценки следующих параметров:

А.4 Требования к программному продукту

А.4.1 Требования к системе в целом

В целом к системе предъявляются следующие требования:

а) имитация работы работу пунктов контроля и настройки в течение заданного времени

б) вывод статистики:

время, затрачиваемое на обслуживание каждого телевизора на последнем этапе производства;

загрузка контролеров;

загрузка настройщика.

А.4.2 Требования к задачам и функциям программного продукта

В процессе работы необходимо обеспечить выполнение следующих функций:

а) ввод начальных параметров для моделирования;

б) вывод характеристик объектов на каждом шаге моделирования на экран;

в) вывод результатов моделирования на экран и в файл.

А.4.3 Требования к техническому обеспечению

К техническому обеспечению предъявляются следующие требования:

а) процессор - 32-битный x86-совместимый (уровня Pentium и выше);

б) объем оперативной памяти - не менее 32Мб;

в) свободное дисковое пространство - около 10 Мб. Не менее 5 Мб свободного дискового пространства для временных файлов;

г) графический адаптер - VGA-совместимый;

д) монитор - VGA-совместимый;

е) клавиатура.

А.4.4 Требования к программному обеспечению

Для стабильной работы к программному обеспечению предъявляется следующее требования:

а) обеспечить удобный и понятный пользовательский интерфейс;

б) реализовать программу в виде отдельных классов;

в) организовать защиту от некорректного ввода начальных параметров;

г) обеспечить надежное хранение информации.

Программным обеспечением для проектирования программы является CASE-средство Microsoft Visio, а для разработки - Microsoft Visual Studio 2011. Для запуска программы необходимо наличие операционной системы Windows 7, и соответствующих библиотек Microsoft Visual C++ Redistributable.

А.4.5 Требования к организационному обеспечению

В программную документацию должны входить:

а) пояснительная записка;

б) приложения:

техническое задание;

руководство пользователя;

экранные формы;

листинг программы.

А.4.6 Требования к комплекту поставки ПП

Программный продукт поставляется с пояснительной запиской к курсовому проекту в файле ПЗ. doc, руководством пользователя в файле Help. doc, исходными кодами в виде проекта среды разработки в папке SRC, исполнительным файлом программы start. exe и файлом с данными о разработчике readme. txt.

Приложение Б

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

SAL - это программа предназначенная для моделирования производственной линии с пунктами конечного контроля.

Основная задача моделирования - это проследить загруженность контролера и настройщика.

После двойного нажатия по файлу start. exe откроется программное меню. Вначале программа предложит выбрать пункт меню (смотри рис. В.1). При выборе первого пункта, программа запустит симуляцию и запросит ввести следующие значения:

шаг времени. Любая величина в диапазоне от 1 до 2;

время моделирования системы. Общее время, которое будет потраченное на моделирования. Любая величина в диапазоне от 1 до 1500;

максимальное количество телевизоров в очереди к контролерам. Любая величина в диапазоне от 1 до 15.

Во время моделирования на экран вводятся все подробности моделирования производственной линии (смотри рис. В.2).

В конце на экран будут выведены требуемые статистические данные, которые и являются целью моделирования системы:

- время, затрачиваемое на обслуживание каждого телевизора на последнем этапе производства. Данные сведенья представлены в виде списка, который отображает все результаты симуляции в реальном времени;

- загрузка контролеров. Данное значение показывает, на сколько во время симуляции, были загружены контроллеры;

- загрузка настройщика. Данное значение показывает, на сколько во время симуляции, был загружен настройщик;

После вывода всех статистических данных снова выведется меню. Пользователь может, как повторить симуляцию (нажав "1") указав другие исходные данные, так и выйти из программы (нажав "Esc") и завершить работу с приложением.

Приложение В