Пакет SimPy: управление планированием событий

Дискретно-событийное моделирование на Python

Dr Diogo Costa

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

Управление возникновением событий

На возникновение событий в реальных задачах влияет ряд ситуаций.
Наиболее распространённые из них:
- условные события
- прерывание событий
- ожидание процессов

Эти ситуации можно смоделировать в SimPy.

Условные события

Одни события зависят от возникновения других
Они срабатывают только при выполнении условия

Пример

Покупатели приходят в магазин одежды
```
def customer_arrivals(env, shop)
```
Ищут нужный товар
```
env.timeout(search_time)
```

Покупают только при наличии товара

if shop.available[item]:

Генератор: итоговый код

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))

Прерывание событий

Событие может быть прервано по следующим причинам:

Событие с более высоким приоритетом
Добровольное прерывание (например, зарядка автомобиля)
Принудительное прерывание (например, поломка оборудования)

Метод

simpy_process_1.interrupt()

Пример

Станок периодически ломается, прерывая производственный процесс.

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()

Ожидание процессов

Некоторые процессы вынуждены ждать завершения других
Это происходит из-за ограниченности ресурсов
Пример: общий ресурс с capacity=5:
```
simpy.Resource(env, capacity=5)
```
Если все ресурсы заняты, процесс ждёт

Пример: Запасы топлива на заправочной станции требуют регулярного пополнения

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)

Объединение событий с помощью побитовых операторов

Побитовые операторы

Выполняют побитовые вычисления над целыми числами
Принимают два операнда
- Пример: a & b, a >> b, a ^ b

В SimPy

Генерирует условное событие
Между двумя событиями

Релевантные побитовые операторы для SimPy

Ожидает оба процесса: __and__() или &
Ожидает любой из процессов: __or__() или |

Объединение событий с помощью побитовых операторов

Пример: Зритель стоит в кассу, пока не подойдёт его очередь или не закончатся билеты

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

Давайте потренируемся!

Дискретно-событийное моделирование на Python