सिंपल गो सिमुलेशन सिस्टम

परिचय

सिमुलेशन एक ऐसी विधि है जिसमें प्रयोगों का संचालन करने के लिए, एक मॉडल द्वारा प्रतिस्थापित वास्तविक प्रणाली का अध्ययन किया जाता है। ऐसे मॉडल में, आप व्यक्तिगत स्थितियों और उनमें से कई को खो सकते हैं। एकत्रित आँकड़े प्रणाली में प्रक्रियाओं के साथ-साथ रूपरेखा अनुकूलन पथों के बारे में निष्कर्ष निकालने में मदद कर सकते हैं।

सिमुलेशन को अक्सर एक तरह के प्रायोगिक परीक्षणों के रूप में माना जाता है, लेकिन साथ ही यह कम खर्चीला होता है, यह आपको मापदंडों को जल्दी से बदलने और गतिशीलता में सिम्युलेटेड सिस्टम का निरीक्षण करने की अनुमति देता है।

पहले से ही सिमुलेशन मॉडलिंग में लगभग आधी शताब्दी, कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया गया है। उनके विकास के लिए बहुत सारे अलग-अलग कार्यक्रम और रूपरेखाएँ बनाई गई हैं, जिनमें से, मेरी राय में, सबसे अधिक विकसित मॉडलिंग कतार प्रणाली (क्यूएस) के लिए उपकरण हैं। क्यूएस - जीपीएसएस वर्ल्ड (जनरल पर्पस सिमुलेशन सिस्टम - एक सामान्य प्रयोजन मॉडलिंग प्रणाली) के सिमुलेशन के लिए सबसे प्रसिद्ध और सरल कार्यक्रमों में से एक है, और अधिक विस्तार से लिंक [1] , [2] पर पाया जा सकता है।

इस कार्यक्रम की अवधारणा गो पर सिमुलेशन ढांचे का आधार थी।

GPSS में सिमुलेशन

GPSS में एक मॉडल ब्लॉक (कमांड) का एक अनुक्रम है जो उन वस्तुओं का वर्णन करता है जिनके बीच लेनदेन चल रहा है। जब कोई लेन-देन ब्लॉक में प्रवेश करता है, तो घटनाओं को उत्पन्न किया जाता है जो या तो मॉडल किए गए ऑब्जेक्ट की स्थिति में परिवर्तन या लेन-देन की स्थिति / मापदंडों में परिवर्तन का कारण बनता है।

दस के क्रम के मुख्य ब्लॉक: जेनरेट, टर्मिनेट, ASSIGN, SEIZE, RAILASE, QUEUE, ADVANCE, DEPART, START। कुल तीन दर्जन ब्लॉक हैं। ब्लॉक में पैरामीटर होते हैं, जो संख्या, फ़ंक्शन नाम, सिमुलेशन प्रोग्राम में लेबल, चर नाम हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, ब्लॉक के बारे में अधिक जानकारी यहां पाई जा सकती है ।

GPSS में ऑब्जेक्ट्स में मानक संख्यात्मक विशेषताओं (NAV) और मानक तार्किक विशेषताओं (ALS) का एक सेट होता है। उदाहरण के लिए, एक कतार के लिए, NAV में से एक वर्तमान लंबाई है, और कुछ उपकरणों के लिए ALS का उदाहरण नि: शुल्क (TRUE) या अधिग्रहित (FALSE) होगा।
GPSS के कुछ संस्करणों में मॉडलिंग प्रक्रिया का एक दृश्य है, लेकिन अधिकतर यह अनुपस्थित है। सिमुलेशन परिणामों के आधार पर, GPSS में एक रिपोर्ट तैयार की जाती है, जो सभी वस्तुओं के लिए NAV और ALS को दर्शाती है।

कार्यान्वयन जाओ

गो में कार्यान्वयन GPSS ब्लॉक के लिए फ़ंक्शन के समान ऑब्जेक्ट के एक सेट का विकास है। पहले पाइपलाइन बनाई गई थी - वह वस्तु जिसके भीतर अनुकरण किया जाता है।

सिम्युलेटेड सिस्टम का वर्णन करने के लिए घटकों की एक सूची वाले map आधार पर। चूंकि, सिमुलेशन के दौरान, लेनदेन को सख्त क्रम में ब्लॉकों के अनुक्रम से गुजरना चाहिए, Append घटकों को जोड़ने की विधि में, उनसे लेनदेन के पते के एक साथ संकेत के साथ जोड़ने की प्रक्रिया को लागू किया गया था। घटक का नाम map कुंजी के रूप में उपयोग किया जाता है, इसलिए प्रत्येक घटक का एक अद्वितीय नाम होना चाहिए।

सभी घटकों को जोड़ने के बाद, आप Start विधि का उपयोग करके सिमुलेशन शुरू कर सकते हैं। इसके अंदर, सभी घटकों का एक चक्रीय बाईपास दिए गए सिमुलेशन समय के लिए लागू किया जाता है। सिमुलेशन के अंत में, आप NAV और ALS युक्त रिपोर्ट प्रिंट कर सकते हैं।

दूसरा महत्वपूर्ण तत्व सिमुलेशन का वर्णन करने के लिए वास्तविक घटक है। निम्नलिखित को लागू किया गया था: जनरेटर - लेनदेन उत्पन्न करता है, अग्रिम - लेन-देन के रास्ते पर देरी पैदा करता है, कतार - लेनदेन की कतारें, सुविधा - एक उपकरण जो विशेष रूप से थोड़ी देर के लिए लेन-देन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, होल - एक "छेद" जिसमें पथ के अंत में विफल रहता है। बेशक, इस तरह के एक सेट जटिल सिमुलेशन मॉडल बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन समाधान को हल करने और GPSS परिणामों के साथ तुलना करने के लिए पर्याप्त है। सभी घटक IBaseObj इंटरफ़ेस को लागू करते हैं, जो न्यूनतम आवश्यक कार्यक्षमता को कवर करता है।

प्रत्येक घटक में एक लेन-देन कतार होती है। सीधे कतार के रूप में, इसका उपयोग केवल कतार में किया जाता है, अन्य घटकों के लिए यह सिर्फ एक भंडार है। map आधार पर कतार को लागू किया जाता है। मॉडलिंग प्रक्रिया में, घटक बदले में पास होते हैं और अगले घटक को संचरण के लिए लेनदेन की तत्परता (एक निश्चित स्थिति की पूर्ति) की जांच करते हैं। स्थानांतरण अगले घटक के AppendTransact विधि के माध्यम से किया जाता है। यदि स्थानांतरण सफल होता है, तो क्रमशः कतार से लेनदेन को हटा दिया जाता है, अगला घटक इसे बदले में लेता है। चूंकि प्रत्येक घटक के लिए कई प्राप्तकर्ता परिभाषित किए गए हैं, इसलिए यदि एक प्राप्तकर्ता को लेनदेन भेजना संभव नहीं था, तो हम इसे दूसरे को भेजने का प्रयास करते हैं।

लेन-देन की उपस्थिति का समय निर्धारित करने और विलंब बनाने के लिए यादृच्छिक चर उत्पन्न करने के लिए, गो में PRNG फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है।

मॉडलिंग के बाद से, एक ही समय में, विभिन्न घटकों के बीच कई लेनदेन हो सकते हैं, घटकों के अंदर गोरोइन का उपयोग करने के लिए विचार उत्पन्न हुआ। पाइपलाइन, घटकों के माध्यम से गुजरती है, उनमें से प्रत्येक के लिए HandleTransacts हैंडलर शुरू करती है, जिसके अंदर गोरोइन बनाया जाता है। सभी गोरआउट पूरा होने के बाद, मॉडल समय काउंटर को HandleTransacts जाता है और HandleTransacts को HandleTransacts से बुलाया जाता है।

अंतिम मुख्य वस्तु लेनदेन ही है। उसके पास एक पहचानकर्ता, जन्म और मृत्यु का समय, स्वामी (जिस घटक में वह अब है), एनएवी और एनएवी की गणना के लिए कई पैरामीटर।

अंजीर में। 1 मॉडलिंग के दौरान फ्रेमवर्क की मुख्य वस्तुओं के संपर्क का एक संरचनात्मक आरेख है।


अंजीर। 1. सिमुलेशन में मुख्य वस्तुओं की बातचीत का सामान्यीकृत संरचनात्मक आरेख

अनुकरण उदाहरण

मान लीजिए आपको एक नाई के काम का अनुकरण करने की आवश्यकता है। यह GPSS का एक प्रसिद्ध उदाहरण है। आगंतुक बेतरतीब ढंग से चलते हैं, 18, 6 मिनट की आवृत्ति के साथ, उनकी संख्या पहले से ज्ञात नहीं है। हमारे पास एक नाई है, वह एक बाल कटवाने पर 16 on 4 मिनट खर्च करता है। तो, वह कितने लोगों को काम के दिन काटेगा? कितने लोग लाइन में होंगे? एक बाल कटवाने के लिए औसत समय कितना है और लोग लाइन में कितना समय इंतजार करते हैं? बहुत सारे सवाल और एक सरल अनुकरण। अंजीर में ब्लॉक आरेख। 2।


अंजीर। 2. एक हेयरड्रेसर मॉडलिंग की संरचनात्मक योजना

मॉडल बनाने का कोड इस प्रकार होगा।

 barbershop := NewPipeline("Barbershop", true) //   clients := NewGenerator("Clients", 18, 6, 0, 0, nil) //   chairs := NewQueue("Chairs") //  master := NewFacility("Master", 16, 4) //  hole := NewHole("Out") //  barbershop.Append(clients, chairs) //       barbershop.Append(chairs, master) //      barbershop.Append(master, hole) //     barbershop.Append(hole) //        barbershop.Start(480) //    <-barbershop.Done //   barbershop.PrintReport() 

25 ग्राहकों को सेवा दी, अनुकरण पूरा होने के समय 26 वें गुरु की कुर्सी पर अभी भी था। कतार 1 व्यक्ति से अधिक नहीं थी, 11 लोग इंतजार नहीं करते थे (शून्य पास) और तुरंत एक बाल कटवाने के लिए चले गए। औसतन, लोगों ने कतार में 2.58 मिनट और जो लोग इंतजार कर रहे थे (शून्य पास नहीं), 4.47 मिनट। अपने समय का 89.17%, एक नाई, जो गहन रूप से बाल काटता था।

बेशक, यदि आप एक और अनुकरण करते हैं, तो परिणाम बदल जाएंगे। लेकिन सिमुलेशन की एक श्रृंखला के दौरान, विज़ार्ड के लोड का कुल स्तर और सेवा करने वाले ग्राहकों की संख्या दिखाई देगी। GPSS में एक समान सिमुलेशन समान परिणाम उत्पन्न करता है।

एक और उदाहरण। एक कार्यालय है, इसमें 10 कर्मचारी और एक शौचालय है। लोग हर 90 to 60 मिनट में शौचालय जाना चाहते हैं, 5 go 3 मिनट के लिए शौचालय जाते हैं, 15 for 10 मिनट के लिए शौचालय लेते हैं, 5 minutes 3 मिनट के लिए वापस कार्यालय जाते हैं। हम अंजीर में 9 घंटे (काम के 8 घंटे + दोपहर के भोजन के 1 घंटे) के लिए सिमुलेशन करेंगे। 3 एक संरचनात्मक आरेख है।


अंजीर। 3. शौचालय रोजगार मॉडल का संरचनात्मक आरेख: एक शौचालय के साथ बाईं ओर, दो के साथ दाईं ओर

बाईं ओर एक शौचालय है जिसमें दो के साथ दाईं ओर एक मॉडल है। निम्नलिखित मॉडल कोड है।

 waterclosetsim := NewPipeline("Water Closet Simulation", false) office := NewGenerator("Office", 0, 0, 0, 10, nil) wantToToilet:= NewAdvance("Wanted to use the toilet", 90, 60) pathToWC := NewAdvance("Path to WC", 5, 3) queue := NewQueue("Queue to the WC") pathFromWC := NewAdvance("Path from WC", 5, 3) wc := NewFacility("WC", 15, 10) pathToOffice:= NewAdvance("Path from WC", 5, 3) waterclosetsim.Append(office, wantToToilet) waterclosetsim.Append(wantToToilet, pathToWC) waterclosetsim.Append(pathToWC, queue) waterclosetsim.Append(queue, wc) waterclosetsim.Append(wc, pathFromWC) waterclosetsim.Append(pathFromWC, wantToToilet) waterclosetsim.Start(540) <-waterclosetsim.Done waterclosetsim.PrintReport() 

4 लोगों तक लाइन में थे, 8 बार एक व्यक्ति तुरंत शौचालय में आ गया, कार्य दिवस के दौरान शौचालय का उपयोग 87.04% था। मेरी राय में, सबसे महत्वपूर्ण यह है कि लोग शौचालय के लिए लगभग आधे घंटे (31 मिनट) इंतजार करते हैं। शायद यह इस तथ्य के कारण है कि केवल एक ही शौचालय है, और शायद इस तथ्य के कारण कि औसतन लोग इसमें 14.69 मिनट बैठते हैं।

एक और शौचालय जोड़ने के बाद, मैंने देखा कि कतार 3 लोगों तक कम हो गई थी, 29 बार लोग तुरंत शौचालय में आ गए। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात, उम्मीद लगभग तीन गुना कम हो गई।

निष्कर्ष

घुटने पर बनाई गई रूपरेखा काफी सरल है और अभी भी सीमित है। GPSS के स्तर तक इसकी कार्यक्षमता बढ़ाने की योजना। फ्रेमवर्क का व्यावहारिक मूल्य गो पर एक सिमुलेशन मॉडल को जल्दी और आसानी से इकट्ठा करने और परिणाम प्राप्त करने की क्षमता है।

कोड GitHub पर पोस्ट किया गया है ।