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이벤트 제어 모델 템플릿을 사용한 모델 라이브러리 기반 DEVS 시뮬레이션 환경의 확장성 개선
권세중,이준희,최창범,김탁곤,Kwon, Se Jung,Lee, Jun Hee,Choi, Changbeom,Kim, Tag Gon 한국시뮬레이션학회 2018 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.27 No.1
도메인 사용자에게 배포된 이산 사건 시스템의 시뮬레이터는 시뮬레이션 결과를 분석하는 과정에서 발생하는 요구사항의 변화로 인해 수정될 필요가 생긴다. 이로 인해 예상치 못한 개발 비용이 추가적으로 발생하고 시뮬레이션 환경의 효용성이 떨어진다. 본 논문은 이런 문제를 해결하기 위해 이벤트를 변조/삭제/생성하여 이전과 다른 결과를 발생시키는 제어 함수를 지닌 이벤트 제어 모델 템플릿을 제안한다. 이벤트 제어 모델은 이산 사건 시뮬레이션을 이산화된 상태 변화와 대응되는 이벤트의 시퀀스로 보고 실행 시간에 블랙박스 모델 외부로 발생한 이벤트를 제어하여 기존의 모델 행동을 수정한다. 더해서 이벤트 제어 모델 템플릿은 사용자가 프로그램 구현을 하지 않고 모델 행동을 수정할 수 있도록 하여 더 나은 확장성을 가지게 하며 수정에 따른 개발 비용 상승을 막는다. 본 논문은 제안하는 방법의 효용성을 보이기 위해 프로젝트 경험으로부터 가정한 사례 연구를 포함하고 있다. 이를 통해 기존의 시뮬레이터를 재사용함에 따른 이득을 확인할 수 있다. Discrete event simulation environments often need to be modified because additional questions to systems may become apparent while observing the simulation results repeatedly. It leads to increasing development budget and depreciating the effectiveness of the environment. To avoid the modifications and to generate the altered results, this paper applies an Event Control Model (ECM) with control functions that modulate, delete and generate the events at the simulation time. In addition, this paper suggests an easier approach for domain-users, who do not want to program at source code level, by using ECM templates. The simulators with the ECMs can have better extensibility because it becomes more adaptable to possibly unanticipated changes. It prevents increasing development costs due to modifications or development of new models by M&S experts, and it provides a new alternative step to domain users. To support the effectiveness of this approach, this paper describes a relevant example, which is composed of an initial simulation model based on our empirical studies. It will show that there exist the uncountable benefits because the existing simulator is reused by domain users without new projects.
HDEVS 형식론에 기반한 통합 하이브리드 모델링 방법론 및 시뮬레이션 엔진 설계
권세중,성창호,송해상,김탁곤,Kwon, Se Jung,Sung, Changho,Song, Hae-Sang,Kim, Tag Gon 한국시뮬레이션학회 2013 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.22 No.1
하이브리드 시스템은 서로 다른 상태와 시간을 가지는 부 시스템의 조합으로 이루어진다. 대표적인 예가 이산 사건 시스템과 연속 시간 시스템의 조합이다. HDEVS 형식론은 이러한 하이브리드 시스템을 모델링하고 분석하기 위해 제안되었는데, 이러한 형식론을 통해 모델러는 수학적인 형식론에 기초한 계층적이고 모듈성이 있는 모델을 설계할 수 있었다. 그러나 HDEVS 형식론이 주로 분산된 연동 시뮬레이션에 적용되었기 때문에 모델러는 하이브리드 시스템을 연동에 참여할 시뮬레이터에 맞게 서로 다른 모델들로 구분하여 재구성해야 했다. 따라서 모델은 시스템을 그대로 표현하기보다 나누어진 모델들의 연동 구조로 표현되었다. 본 논문은 이러한 문제를 해결하고 통합된 하이브리드 모델을 만들 수 있는 모델링 방법론과 그에 대한 시뮬레이션 방법론을 제안한다. 기존에 연동형 구조에 적용되었던 것과 달리, 하이브리드 시스템은 그 시스템 본래의 형태 그대로 통합된 모델로 모델링 될 수 있다. 또한 이 논문은 제안하는 모델링 방법론에 따르는 시뮬레이션 엔진 구조에 대해서 논하고 물탱크 조절 예제를 통한 간단한 사례 연구도 포함한다. A hybrid system is a combination of sub systems which have different types of state and time: a typical example is a combination of discrete event and continuous systems. A HDEVS(Hybrid DEVS) formalism was proposed for modeling and analyzing a hybrid system. The HDEVS formalism allows modelers to construct a hierarchical and modular model based on the mathematical set theory. Because the HDEVS formalism was applied to the distributed and interoperated simulators, modelers should make several heterogenous models dividing a target system. Hence, this paper proposes an extended hybrid coupled model of HDEVS formalism and an integrated hybrid modeling methodology in contrast to the existing simulation framework on interoperable simulators. By applying the proposed modeling method, a target system can be translated to a hybrid model in a similar form as the target system. This paper also contains a simulation engine design for the proposed modeling methodlogy and a case study which simulates water tank control systems.
이벤트 지향 DEVS 실행 환경의 설계, 구현 및 성능 비교
권세중,김탁곤,Kwon, Se-Jung,Kim, Tag-Gon 한국시뮬레이션학회 2011 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.20 No.1
DEVS는 이산 사건 시스템을 명세하는 집합론에 근거한 수학적인 틀이다. 이러한 DEVS를 통해 시스템을 시뮬레이션할 때는 명세된 DEVS로부터 구현된 모델과 시뮬레이션 엔진으로 이루어진 실행 환경이 필요하다. 시뮬레이션 엔진은 스케줄링 알고리즘을 통해 모델을 해석하고 실행하는데, 주로 DEVS의 계층적이고 모듈러한 특성을 따라 계층적인 스케줄링 방법을 사용한다. 그러나 이 방법은 계층적인 구조로 인해 시간 관리와 메시지 패싱에 있어서 오버헤드가 존재한다. 본 논문에서는 이러한 오버헤드를 해결하기 위해 이벤트 지향 시뮬레이션을 적용한다. 이벤트 지향의 시뮬레이션은 이벤트에 의해서 모델이 실행되며 이벤트 리스트에 의해 이벤트가 관리된다. 이벤트 리스트에 의해서 시간 관리가 되고 메시지 패싱이 이루어지기 때문에 계층적인 오버헤드를 줄이고 성능 향상을 이룰 수 있다. 본 논문은 이벤트 리스트를 이용한 실행 환경을 제안하고 이러한 실행 환경을 위한 모델 구현 방안에 대해 논하며, 각 실행 환경의 성능을 비교, 분석한다. DEVS(Discrete Event Systems Specification) is a set theoretic formalism developed for specifying discrete event system. For execution of DEVS, we need an execution environment, which consists of simulation engine and models interpreted by the simulation engine. Common existing environments use hierarchical scheduling algorithm for DEVS execution. This hierarchical scheduling is a proper algorithm for DEVS execution because of hierarchical and modular characteristics. But this algorithm has overheads owing to message passing and time management. To overcome these overheads, we apply event-oriented simulation to DEVS execution and we remove hierarchical overheads. In eventoriented simulation, the scheduling of model execution is performed by events and event list. We propose three event-oriented execution environments for DEVS and experiment about the performance of our proposed environments in comparison with the existing execution environment using the hierarchical scheduling. The experimental results show our environments works better than existing environment using the hierarchical scheduling.