SimPy: Zarządzanie harmonogramem zdarzeń

Symulacja zdarzeń dyskretnych w Pythonie

Dr Diogo Costa

Adjunct Professor, University of Saskatchewan, Canada & CEO of ImpactBLUE-Scientific

Zarządzanie wystąpieniami zdarzeń

Wystąpienie zdarzeń w rzeczywistych problemach może zależeć od wielu czynników.
Najczęstsze sytuacje obejmują:
- zdarzenia warunkowe
- przerwanie zdarzeń
- oczekiwanie na procesy

Sytuacje te można odwzorować w modelu dyskretno-zdarzeniowym SimPy.

Zdarzenia warunkowe

Pewne zdarzenia zależą od wystąpienia innych zdarzeń
Są wyzwalane tylko wtedy, gdy spełniony jest warunek

Przykład

Klienci przychodzą do sklepu odzieżowego
```
def customer_arrivals(env, shop)
```
Szuka określonego artykułu
```
env.timeout(search_time)
```

Kupuje go tylko, jeśli jest dostępny

if shop.available[item]:

Generator: połączenie całego kodu

def customer_arrivals(env, shop):


    while True:

        yield env.timeout(search_time)


        # Only buy item if available
        if shop.available[item]:
            env.process(shop_buyer(env, item, 
                    num_items, shop))

Przerywanie zdarzeń

Pewne zdarzenia mogą być przerwane z powodu:

Zdarzeń o wyższym priorytecie
Dobrowolnego przerwania (np. ładowanie samochodu)
Wymuszonego przerwania (np. awaria maszyny)

Metoda

simpy_process_1.interrupt()

Przykład

Maszyna ulega awarii okresowo, przerywając linię produkcyjną.

def break_machine(env):

  # Break machine every now and then.
  while True:

    # Time between machine fails
    yield env.timeout(fail_time())


    # Machine fail: interrupt process
    simpy_process_1.interrupt()

Oczekiwanie na procesy

Niektóre procesy muszą czekać na zakończenie innych
Wynika to często z ograniczonej dostępności zasobów
Przykład: zasób współdzielony z capacity=5:
```
simpy.Resource(env, capacity=5)
```
Proces może więc czekać, jeśli wszystkie zasoby są zajęte

Przykład: Rezerwy paliwa na stacji benzynowej wymagają regularnego uzupełniania

with gas_station.request() as request:

  # Request one of the gas pumps
  yield request


  # Once pump is available: pump fuel 
  liters_request = 10
  yield fuel_reserve.get(liters_request)

  # The "actual" refueling takes time
  refuel_duration = liters_request 
                      / refuel_speed


  yield env.timeout(refuel_duration)

Łączenie zdarzeń operatorami bitowymi

Operatory bitowe

Wykonują obliczenia bitowe na liczbach całkowitych
Wymagają dwóch operandów
- Przykład: a & b, a >> b, a ^ b

W SimPy

Generuje zdarzenie warunkowe
Między dwoma zdarzeniami

Istotne operatory bitowe w SimPy

Oczekuje na oba procesy: __and__() lub &
Oczekuje na jeden z procesów: __or__() lub |

Łączenie zdarzeń operatorami bitowymi

Przykład: Kinoman czeka w kolejce do kasy, aż nadejdzie jego kolej lub film wyprzeda się

with counter.request() as my_turn:


  # Wait until turn or movie is sold out
  result = yield my_turn | counter.sold_out[movie]


  # If tickets available
  if my_turn in result:
    theater.num_moviegoers[movie] += 1
    return


  # If tickets sold out
  if my_turn not in result:
    theater.num_renegers[movie] += 1
    return

Czas na ćwiczenia!

Symulacja zdarzeń dyskretnych w Pythonie