Средства AnyLogic для разработки дискретно - событийных моделей

В данной главе мы рассматривали средства AnyLogic, поддерживающие мо­делирование дискретно-событийных систем. Эти средства включают сущно-сти, порождающие события, и сущности, позволяющие изменять состояние сис темы как реакцию на наступившие события. Основными средствами порождения событий в модели являются таймеры и стейтчарты. Кроме ба­зовых средств разработки дискретно-событийных систем, пользователю дос-тупна библиотека Enterprise Library, в которой собраны высокоуровневые средства — блоки, часто используемые в моделировании широкого класса дискретно событийных систем массового обслуживания. Рассмотрим все эти средства еще раз по порядку.

События

Основной абстрактной сущностью в дискретно-событийных моделях явля­ется событие. Понятие события в моделировании существенно отличается

от обычного понимания события. Для человека событием может быть по­ездка за границу или свадьба, посещение театра или рождение сына. В мо­делировании событие является абстракцией с ясно определенной семанти­кой. Событие — это нечто, не имеющее протяженности во времени и изменяющее состояние системы. Событием в модели может быть, напри­мер, срабатывание таймера или получение сообщения в порт. То, что собы­тие в моделировании является мгновенным, это абстракция, но только при наличии такой абстракции возможна организация в модели выполнения множества параллельно протекающих процессов, которые отражают парал­лелизм окружающего нас мира.

Таким образом, важнейшей концепцией дискретно-событийного моделиро­вания является то, что событие никогда не длится во времени, оно происхо­дит мгновенно, вызывая мгновенное же изменение состояния системы и. возможно, порождая новые будущие события либо удаляя ранее запланиро­ванные события. В результате наступления события может быть выполнено действие по изменению состояния системы. В соответствии с указанной ра­нее концепцией, любое такое действие является "атомным", неделимым в том смысле, что оно не может быть прервано никаким другим действием и событием, даже если действие это представлено длинной цепочкой операций.

Иногда представление реального события в модели как мгновенного неде­лимого действия по изменению состояния системы является слишком гру­бой абстракцией, то есть временем выполнения такого действия в реальной системе нельзя пренебречь. В этом случае можно ввести два мгновенных события. Первое представляет начало действия, второе представляет конец действия, а само действие, которое занимает какое-то время, представляется промежуточным состоянием, в котором будет находиться система в перио-выполнения этого действия. Например, при моделировании банка появле­ние новой инвестиции можно считать событием. Для более детального ана­лиза появление новой инвестиции можно описать как некоторый процесс, имеющий свое начало, конец и промежуточные стадии (состояния).

Событиями в моделях на AnyLogic являются срабатывание таймера, получе­ние сообщения в порт, смена значения логического условия, определенного на непрерывных переменных, срабатывание перехода стейтчарта, нажатие кнопки внешним пользователем и т. д. Действия, связанные с событиями, обычно представляются выполнением некоторого кода языка Java (вызовом одной или нескольких функций, выполнением последовательности операто­ров и т. п.), и нужно ясно понимать, что, хотя при имитации поведения системы (при прогоне программы) выполнение этого кода обязательно за­нимает некоторый интервал физического времени, модельное время при этом не изменяется. Каждое событие может порождать новые события; например, в последовательности операций, выполняемых при наступлении данного события, может находиться операция взведения таймера на сле­дующий интервал времени. Действия, связанные с обрабатываемым событием.

могут быть у состояний при событии изменения состояний, у переходов при выполнении переходов, у таймеров при событии их срабатывания, у портов при событии получения ими сообщения и т. п. Выполнение события тайме­ра является выполнением кода, заданного в поле Действие при срабатывании таймера. Выполнение события перехода является выполнением набора дей­ствий, связанных с переходом в поле Действие окна свойств перехода. В ре­зультате выполнения события может измениться дискретное состояние мо­дели: могут начать ожидание другие переходы, запуститься другие таймеры, измениться текущие состояния стейтчартов, стать активными другие урав­нения. При выполнении этих действий могут измениться переменные моде­ли и состояние, могут быть добавлены новые события или удалены некото-рые из ранее запланированных событий.

Если несколько событий наступило в один и тот же момент модельного времени, обработка их исполнительной системой AnyLogic выполняется в каком-либо последовательном порядке. Изменение состояния модели в ре­зультате наступления одного события не может перекрываться другими дей-ствиями. За этим исполнительная система следит автоматически.

В чисто событийно-дискретных моделях модельное время изменяется дис­кретно, от события к событию. Модель "живет" (изменяя свое состояние) только в моменты наступления событий. Поэтому структура имитационной модели таких систем своеобразна. В ней есть генераторы событий, каждое событие может изменить состояние системы и породить другие события. Система моделирования ведет календарь событий (обычно скрытый от Пользователя), в котором все эти события учитываются. Исполнитель ("дви­жок" модели) выбирает наиболее раннее событие из календаря и исполняет действия, с ним связанные.

Таймеры

Таймер является одним из основных инструментов порождения будущих со-бытий в модели. В AnyLogic можно использовать статические и динамиче-ские таймеры. Статический таймер вводится как составной элемент струк-туры активного объекта. Таймер может быть взведен (установлен) на некоторый интервал времени, его срабатывание по исчерпании этого интер-вала является событием, с которым можно связать действие по изменению состояния системы. Одной из операций этого действия может быть новая установка таймера. Одно наступившее событие порождает одно или не-сколько событий в будущем. Именно так организован циклический таймер, который был использован в модели счетчика. Динамический таймер может быть порожден с каждым наступлением некоторого события (например прибытие заявки для обслуживания). При порождении динамический тай-мер устанавливается на некоторый таймаут, по исчерпании которого выпол-няется некоторое действие, и таймер уничтожается.

Стейтчарты

О стейтчартах уже говорилось раньше. Стейтчарты— это удобное расши­рение нотации графов переходов, позволяющее визуально представить пове­дение сложных систем. Срабатывание (выполнение) перехода в стейтчарте является событием, он происходит мгновенно (в модельном времени), при этом может быть выполнено действие по изменению переменных состая ния, так же как генерация будущих событий. Событиями, связанными с пе­реходами в стейтчартах, являются также вход в состояние (элементарное или гиперсостояние) и выход из состояния. Каждое из этих событий может быть связано с действием, которое будет выполняться при его наступлении. В модели пешеходного перекрестка мы использовали эту возможность для изменения значения булевых переменных, управляющих зажиганием светофоров.

6.5.4. Непосредственное
порождение событий

В AnyLogic события также являются частью языка моделирования: они мо гут порождаться непосредственно. Для этого, например, служит функция fireEvent (<сигнал>), вызываемая у стейтчарта. Переход стейтчарта может сработать по приходу сигнала. Сигналом может являться объект любого класса Java, например, просто строковая константа, как это было в модели пешеходного перехода.

Сообщения и порты

Сообщения в AnyLogic являются пассивными статическими объектами, они могут использоваться для передачи информации. Сообщения передаются через порты. Сообщения соответствуют заявкам в традиционных системам событийно-дискретного моделирования.

Шаги выполнения модели

Выполнение модели в AnyLogic состоит из последовательности шагов, каж дый из которых относится к одному из двух типов: временной шаг и шаг обработки события, происходящего в модели.

В AnyLogic запланированные для выполнения события хранятся в очереди, каждое из них в первом приближении привязано к некоторому моменту мо дельного времени в будущем. Такими событиями могут быть, например срабатывание активного таймера или срабатывание временного перехода Не нужно путать эти "внутренние" события с событиями, являющимися ча­стью языка моделирования AnyLogic.

Временной шаг состоит в обновлении (продвижении) модельного времени к новому значению. При этом значения "дискретных" объектов модели (со-стояния стейтчартов, портов, событий и т. п.) не изменяются, а изменяются

только значения зависящих от времени переменных в результате решения наэтом шаге системы активных алгебро-дифференциальных уравнений (ес-диони есть). Затем проверяются ожидающие события.

Если есть хотя бы одно ожидающее событие, связанное с данным моментом модельного времени, выполняется шаг обработки событий. Во время этого шага значение модельного времени остается неизменным (это и означает, что все события выполняются с точки зрения модельного времени мгновен-но). Из событий, ожидающих выполнения в данный момент, выбирается некоторое событие. Пользователь может выбрать либо детерминированный, либо случайный алгоритм упорядочивания этих событий. Для выбранного события обрабатываются связанные с ним действия. Если в данный момент модельного времени нет ни одного ожидающего события, происходит вы­полнение следующего временного шага.