Diskrete Ereignisorientierte Modellierung

Unsere Umgebung erscheint „kontinuierlich“: der Großteil der Prozesse die wir wahrnehmen, bestehen aus kontinuierlich ablaufenden Veränderungen. Dennoch ist es für die Analyse solcher Prozesse in vielen Fällen sinnvoller, ihre Kontinuitätseigenschaft zu abstrahieren und nur "wichtige Momente", sogenannte Ereignisse im Systemablauf zu betrachten. Das Modellierungsparadigma, das die Aproximation der realen Welt über solche Ereignisse (events) empfiehlt, wird als Diskrete Ereignisorientierte Modellierung (Discrete Event Modeling) bezeichnet. Discrete Event Modeling

HBeispiele für Ereignisse sind: ein Kunde trifft in einem Laden ein, ein Lastwagen beendet seinen Entladevorgang, ein Förderband stoppt, ein neuer Artikel ist eingeführt, der Lagerbestand erreicht einen bestimmten Schwellwert, etc. In der diskreten ereignisorientierten Simulation wird eine Bewegung zum Beispiel eines Zugs von Punkt A nach Punkt B durch zwei Ereignisse modelliert: Abfahrt und Ankunft, und die eigentliche Bewegung wird als Verzögerung (Zeitintervall) zwischen den beiden Ereignissen dargestellt. (Dies bedeutet allerdings nicht, dass der Zug nicht in seiner Bewegung animiert werden kann, da AnyLogic das Erzeugen von visuell kontinuierlicher Animation auch für diskrete Modelle ermöglicht).

Der Ausdruck Discrete Event wird jedoch hauptsächlich im Sinne von „Prozessorientierter Modellierung“ verwendet um Systeme abzubilden, welche als Abfolge von Operationen analysiert werden (arrival, delay, benutzen von resource, split, combine etc.) die durch bestimmte Arten von beweglichen Objekten, den Entities, in Form von Transaktionen ausgeführt werden. Beispiele für Entities sind beispielsweise: Kunden, Dokumente, Teile, Datenpakete, Fahrzeuge etc. Entities sind passive Objekte, welche jedoch mit Attributen belegt sein können, die ihre Bearbeitung im Prozess beeinflussen (z.B. die Komplexität des Tasks) oder deren Attribute sich während des Prozessflusses ändern können (z.B. akkumulierte Wartezeiten oder Kosten). Die Prozessorientierte Modellierung ist ein medium-low level Modellierungsansatz. Obwohl jedes Objekt als individuelles Entity modelliert wird, lässt der Modellierer meist viele Deteails auf „physikalischer“ Ebene weg, wie beispielsweise exakte Geometrie, Beschleunigung/Verzögerung. Prozessorientierte Modellierung findet seine Anwendung vor allem in Bereichen wie der Darstellung von Unternehmensprozessen, Fertigungen, Logistik und Abläufen im Gesundheitswesen.

Bevor Sie sich für diesen Modellierungsansatz entscheiden, sollten Sie überprüfen, inwieweit sich das System [aus der Sicht der Projektziele!] auf natürlicher Weise als (möglicherweise hierarchische) Abfolge von Operationen abbilden lässt. Sie sollten immer alternative Modellierungsansätze berücksichtigen; wie z.B. wenn es leichter erscheint das Verhalten der einzelnen individuellen Entitäten zu beschreiben anstatt der Zusammenstellung eines globalen Prozessflusses, könnte die agentenbasierte Modellierung dafür die Lösung sein. Ebenso wenn sie an Aggregate und nicht an der Interaktion einzelner Einheiten interessiert sind, könnte die systemdynamische Modellierung eine sinnvolle Alternative darstellen. AnyLogic unterstützt alle drei Lösungsansätze, somit können Sie mittels desselben Simulationswerkzeugs mit Abstraktionsebenen und Modellierungsansätzen experimentieren.

The AnyLogic Enterprise Library

Das grundlegende Anylogic Werkzeug zur prozessorientierten Modellierung ist die Enterprise Library. Die Enterprise-Bibliothek ist eine Sammlung von Objekten zur einfachen Definition von Prozessflüssen: Source, Sink, Delay, Queue, Service, SelectOutput, etc. und von dazugehörigen Ressourcen. Alle diese Objekte sind dabei sehr anpassbar: dynamische Veränderung der Parameter, Aktivitäten können abhängig von Entity-Attributen sein etc. Objekte besitzen onEnter/onExit Erweiterungen, über die weitere Aktionen definiert werden können, die auf dem Entity ausgeführt werden sollen, während es das Objekt durchläuft. Die generische Klasse Entity (die eigentlich eine Java Klasse ist) kann wiederum durch hinzufügen von kundenspezifischen Datenfeldern und Methoden erweitert werden. Die auf die Enterprise Library basierenden Modellkomponenten können natürlich mit system dynamics Komponeneten und agent based Komponenten oder auch mit AnyLogic Grundfunktionen wie Events oder StateCharts angereichert werden.

Wenn Sie ein komplexes System abbilden, ist es sinnvoll das System in Bausteine zu zerlegen und sie einzeln in verschiedenen Active Objects abzubilden. Sie können den Anfangs- und Endpunkt der Teilprozesse bestimmen, sie als Schnittstelle des Modellbausteins darstellen und die Implementierung der Teilprozesse ausblenden. Diese hochwertigen Bausteine werden auf der höchesten Ebene des Modells instanziiert und verknüpft. Da jedwelches Active Object vielfach instanziiert und parametrisiert werden kann besteht die Möglichkeit der Wiederverwendung eines Bausteins im Rahmen eines Modells oder mehrerer Modelle.

Die Enterprise Library läuft in Zusammenarbeit mit der AnyLogic Präsentations- / Animationsplatform und ermöglicht die Entwicklung von äußerst fortgeschrittenen Animationen. Die Animation kann hierarchisch mit mehrfachen Sichtweisen gestaltet werden, z.B. die high-level Sichtweise des Prozesses kann nur die Hauptaggregatindikatoren anzeigen, Sie aber können zur Komponentensichtweise mit detaillierten Teilproizessanimation umschalten.

Netzwerkbasierte Modellierung

Die Enterprise Library enthält auch einen Satz von Objekten die speziell für “space aware” Prozesse entworfen wurden – die sich in einer gewissen physischen Umgebung ereignen und eine Bewegung der Entitäten und Ressourcen voraussetzen. Der Objektsatz erleichtert wesentlich die Modellierung solcher Systeme und wird Network Based Modeling genannt. Für den Einsatz dieser Technik müssen Sie die Netzwerktopologie (z.B. durch Gestaltung von Formen mit AnyLogic auf eine Anlagenkarte die als Hintergrund verwendet wird), die Ressourcen Dateibasis und den Prozess an sich definieren. Die Deffinition des Prozesses kann aus einer Zusammensetzung netzwerkspezifischer Objekte, wie z.B. “move to location” oder “attach resource unit” und üblichen Enterprise Library Objekten bestehen. Die Entitäten und Ressourcen werden automatisch animiert, in Bewegung zwischen den Segmenten des Netzwerks, oder in Knoten verankert; diese können mit üblichen Animationen verknüpft werden.

Process Flow in AnyLogic

Siehe AnyLogic ereignisdiskrete Modellierungsapplets in der Online Modell - Galerie.