Simulation - AnyLogic / NetLogo

這是AnyLogic非常重要的觀念，有別於其他模擬軟體。我在這邊摔了很多次跤。AnyLogic把邏輯流程與空間佈置分開來處理。你可以有個模型沒有空間佈置，純粹就是看邏輯流程裡的元件，進出多少個Entity。當你有了空間佈置，那就有2D與3D的視圖。設計時是有3維座標的2D編輯區。執行時2D編輯區仍可顯示3D物件，但是真正的3D，是另外一個3D Window來顯示。 講空間佈置，原則上是在一個2D的編輯區中設計3D物件的擺放與流動。這個擺放與流動所形成的結構，就叫做Network。下圖是AnyLogic的說明檔中的圖。 左邊是我們拉一些空間佈置的節點(Node)到編輯區，並仿照實務情形來擺放位置，並且使用Path[待補連結]來將這些Node串起來，形成Entity可以流動的路線。這樣結合起來，就形成一個Network。注意，一個Agnet Type可以有多個Network，節點也可以單獨存在。右方就是形成一個Network。一般節點有(1) Rectangular node[待補連結], (2) Point node[待補連結], (3) Polygonal node[待補連結]三種類型。上圖例都是用Rectangular node。 形成Network的節點與路徑，在專案目錄中會以下圖方式顯示。 看到這，就可以想想Network也只是一個群組類別。是類別，就可以有屬性。 屬性 名稱。預設值是network。若有很多個Network時，命名很重要。 是否可以忽略。很多元件都有，使用上要小心，若這個元件有被其他元件用程式呼叫時，在編譯時會出錯。 是否要顯示在最上層。之前提到Agent Type可以有自己的network，但是都會疊在一起。這個是設定疊在一起時要不要顯示。 鎖定。這個很重要。實務上一個模型會有好多個Network疊來疊去，保證會昏頭轉向。我做了三層樓的，疊在一起，很難辨識。而且很容易被選擇且移動到。避免如此，當某個Network確認好相對位置後，就可以先鎖起來，避免被選取與移動。 可見與否。這個跟地3不太一樣。這個是在Agent Type本身。 Z軸座標。是的，當有三層樓時，這個z座標就很重要。 決定此network要顯示在2D或3D，或兩者都要。 函數 network也提供了一些函數方便我們在程式面使...

MoveTo是經常用元件，但從「邏輯流程」的角度，他不是重要元件。他的主要功能是讓Entity在 NetWork 中能「合理」的流動。也就是說，沒有這個元件，模型仍然可以跑，只是2D或3D的視覺中，Entity可能會用很奇怪的方式冒出來或移動。至於會如何呈現，端看各元件有無設定Entity的Location。 透過MoveTo，可以讓Entity在 NetWork 中的兩個Nodo間移動，且依據Path[待補連結]連結情況與此元件所設定的速度或時間方式。 另外，他還有一個非常重要的用途，就是移動Entity在兩個AgentType之間的 NetWork 。別忘了Main也是一個具有 NetWork 的Agent Type。你也可以自己創造一個Agent Type且擁有自己的 NetWork 。雖然是兩個Agent Type的 NetWork ，實際執行時，還是疊在同一個座標系統中。這兩個 NetWork 是無法畫一條Path，讓Entity流動。此時，必須使用MoveTo設定成Jump來移動。但是，這有一個前提，分屬兩個 NetWork 的Node必須在座標空間(2D)中重疊 ，並不需要大小一致，只要有重疊到即可。 配對元件 無 類似元件 ResourceSentTo：MoveTo是用來移動Entity的。而ResourceSendTo則是用來移動Moving或Portable類的資源。 屬性 這個元件的屬性有點麻煩。會因為某欄位的選項不同，而冒出不同的欄位要填資料。 基本型 這是叫用此元件時，最基本的屬性要求。 決定移動Agent的目的。第一選項是在同一個 NetWork ，第二個選項是跨不同Agent Type的 NetWork 。注意，若選擇第二個選項，則編號5的屬性不會出現。編號6僅剩下Set agent's speed，勾選就可設定Entity移動的速度。 選擇移動目的地的定義方式。這個會連動到編號3，4，5的欄位需求。預設是Network /GIS Node。選擇Network/GIS上的某一個節點。 若2選擇Network/GIS Node，則需要選擇目標節點。 勾選此項，可設定位移座標，更精準表達位置。 勾選此項，則是要求Entity可不依照Path路徑前進，採最短...

本篇是接續上一篇 進階模型：醫療業-Emergency Department-Part 2-邏輯流程-註冊報到 。 ========== 流程簡述 病患已經完成報到註冊程序，且被移往等候室，等待檢傷分類作業。 檢傷作業由護士引領病患至檢傷室。 確認同時取得護士與檢傷室這兩種資源後，則將病患與護士一同送往檢查室。 進行檢傷作業。 完成檢傷後，離開檢傷室。 仍由護士將病患移往等候室。 現場佈置 waitingRoom: 完成報到手續者，將被移動到此區域，等待檢傷分類流程。完成檢傷分類的病患也會回到此區域，等待處置作業流程。使用 space markup-Rectangular Node[待補連結]。 rectangle3、rectangle4: 這兩個space markup-Rectangular Node[待補連結]，被用來定義檢查室(triageRoom: ResourcePool[待補連結])的HomeNode。這部份需要專門篇幅兩解講。簡單地說，可以利用節點空間來定義資源的數量。目前檢查室宣告了兩個空間(rectangle3、rectangle4)，就是表示檢查室有兩間的意思。 nurseHomeRoom: 與前項意義同。被用來定義護士的資源數量。只是，這邊不是用空間數量來定義，而是直接使用數字。區域中有箭號的圖示是指Attractor，他可以設定3D圖的前方的方向。當然，也可用Attractor的數量來決定資源的數量。 邏輯流程 流程詳述(整合現場佈置與邏輯流程) 病患已經完成報到註冊程序，且被移往(gotoWaitingRoom1:  MoveTo )等候室(waitingRoom: space markup-Rectangular Node[待補連結])等待檢傷分類作業。 檢傷作業需由護士(nurse: ResourcePool[待補連結])引領至檢傷室(triageRoom: ResourcePool[待補連結])。所以，必須先確認這兩項資源是否有空閒。 確認同時擁有(seizeTriageRoom: Seize )護士與檢傷室這兩種資源後，則將病患與護士一同送往檢傷室(triageRoom's HomeNode: space mark...

AnyLogic是非常逼真於真實世界，一個模型可能會包含好幾個議題，甚至可以有好幾種解法。想要有個好架構來講解，的確不容易。在此，也只能試圖去建立一個講解案例架構。 ========= 流程簡述 病患到達時，會先設定出現門口。 先移動病患至報到櫃台。 報到櫃台有一位常駐服務人員，每次僅能處理1個病患。 若報到櫃台處於忙碌狀態，其他病患需等候於等候線。 若報到櫃台處於空閒狀態，則從等候線釋出1個病患，移動註冊報到服務。 完成報到後，病人將移往等候室。 現場佈置 entryDoor: 當病患到達時，會先出現在此區域。使用space markup-Rectangular Node[待補連結]，並以隨機方式呈現在此區域中。 polyQueueAtReg: 當服務櫃台處於Busy狀態時，病患需在此等候線上等待。使用space markup-Polygonal Node[待補連結]。 registrationDesk: 當病患開始接受服務時，會出現在此區域中。使用space markup-Rectangular Node[待補連結]，並採Attractors[待補連結]方式，限定病患面向櫃台。 person_sitting: 櫃台人員。使用3D物件呈現出櫃台狀況。 使用Path[待補連結]將上述space markup物件串連成一個 NetWork 。如此，病患才能依循路線移動。 waitingRoom: 完成報到手續者，將被移動到此區域，等待下一個檢傷分類流程。使用 space markup-Rectangular Node[待補連結]。 邏輯流程 流程詳述(整合現場佈置與邏輯流程) 病患(Patient: Agent Type)到達(arrive:  Source )，會設定在門口(entryDoor: space markup-Rectangular Node[待補連結])。 移動病患(gotoRegistration:  MoveTo )至報到櫃台(registrationDesk: space markup-Rectangular Node[待補連結])。 此報到櫃台有一位常駐的服務人員(person_sitting: 3D Object)。每次僅能處理1個病患。 若...

本系列是參考官方範例來改寫的。本案例會使用到的元件、功能與技巧更多了。 本案例是模擬醫院的急診部門，想了解各項資源之使用情形。 情境說明 設施類資源 有1個報到櫃台。 有1區候診室。 有1間放射室。 有2間檢傷分類室。 有5間治療室。 有1間超音波室，最多可放5台超音波設備。超音波設備是可以被移動的。 人力類資源 有護士。 有助理醫師。 有放射師。 作業流程 病人到達後，至報到櫃台註冊報到。 註冊完成後，自行前往候診室。 依序由護士協助下，進入檢傷分類室。 確認後，病人前往治療室。依需求會用到X-ray，或者是超音波。上述設備由放射師與助理醫師操作執行。 病人若需要照X-ray，需前往放射室。 病人若需使用超音波設備，則將設備移動至病人所在之治療室。 策略規劃 依據現有來客數與固定設備下。護士、助理醫師、放射師，應配置幾人。 超音波設備應配置幾台。 資料收集 向工程單位取得急診室布置圖，各空間所佔面積與距離皆可參考。 依據歷史資料，每分鐘約有0.14個急診病人。 報到註冊的時間約為triangular( 0.5, 1, 1.5 )。 等候室最多僅能容納20人。 依據歷史資料，檢傷分類所需時間約為triangular( 5, 8, 15 )。 操作超音波設備的時間約為triangular( 10, 25, 30 )。其移動速度依賴助理醫師而定。 X-ray作業，分為兩階段。(1) 初步檢查、(2) 照射X-ray。其時間分別為triangular( 3, 4, 6 )與triangular( 5, 7, 10 )。 急診室佈置圖

延續前一篇 最簡模型-ATM-Part4-資料收集-觀念說明 ，依據策略規劃目標，我們找到了3個管理指標。 其公式分別為： ATM平均使用率。分母是模擬起始時間的累積，分子是ATM處於Busy狀態的累積時間。 等候線平均長度。設定取樣時間距，然後去抽樣目前等候線的人數。分母是模擬開始後的抽樣次數，分子是每次抽樣數之累加。 提款人平均等候時間。分母是總提款人次，分子是個別提款人等候時間之累加。 有人也許會問，那為什麼不收集提款人使用ATM的平均時間呢？若你有這個疑問，請回去參考 最簡模型-ATM-Part1-模型說明 。這不就是我們給的隨機變數嗎？ ATM平均使用率 由於是使用Delay內建的statsUtilization這個變數，所以，可以直接處理Presentatioin的部分。 使用Bar Chart元件 先確認目前是在Main這個Agent Type裡。 切換至Analysis頁籤。 選擇Bar Chart。 將Bar Char拖曳到編輯區來。 使用好元件，接者是要設定參數。 設定Bar Chart參數 在Bar Chart的屬性視窗中，有個Data頁籤。點選加號，即可設定資料來源。重複此動作，則可將相關數據資料放在同一個Bar Chart中作比較。 資料源設定可以改名稱，改顏色。最重要的是資料源設定。這邊我們是用ATM這個物件(若沒有物件導向概念的人，我再說明一下Delay是類別，ATM目前是物件，是Delay的一個案例)所提供的統計變數。我們取mean這個函數。 mean這個函數有兩個同名異式。第二個是設定一個參數，指定說模擬啟動後多久才開始收集資料。這個觀念似乎在前面的篇幅中沒有特別強調過。為何要隔一段時間呢？因為要避開系統過渡期。一般系統模擬收集資料都會從穩定態才開始。越講越亂？那是因為，模擬啟動開始，所有的數據都是從0開始，而且，從第一個Entity產生，一直跑到最後一個Entity可能也要花費一段時間，而這段期間，後段的元件都是處理Idle狀態，用模擬啟動時間開始收集資料，那當然會產生很大的誤差。所以，要等Entity穩定的產生，然後每一個元件都穩定的產生數據(平均數不要太離譜)，這時候來收集資料才有意義。而且，不是取一次，穩定後還得要分段取。 ...

資料收集從技術角度來說，很容易。問題在於，收集什麼資料。這部份一定要與建構此模型之目的要緊密結合在一起，也就是說，要從策略出發。有時候，資料收集的對象很直觀，有時候卻是需要收集某些原始資料，然後進行處理，之後甚至要與其他資料結合後，才能發揮其真正目的。 回顧 最簡模型-ATM-Part1-模型說明 的內容，一開始我們建ATM模型之目的，是想要知道在現有來客數之下，一台ATM夠不夠，等候空間15人夠不夠。反過來說，我們也有可能想知道，在有資源設備下，能夠支撐最大的來客數是多少。這些都是沒有考慮到成本問題。一台不夠，再加一台，可是再加一台等候空間是否需要調整，成本效益又是如何？這些就會演變成最佳化的問題，收集資料方式與對象就有可能會轉變。總之，資料收集與分析是相依於策略規劃。 策略規劃與資料收集轉換 策略規劃是敘述性描述，需要轉換成「指標」。有指標才會有「公式」，有公式才知道「變數」，有變數才知道要從哪裡收集什麼樣的資料。 需不需要增添一台ATM，也就是一台ATM夠不夠。那你要先定義什麼叫做夠不夠。因為是設備，在正常運作下，他應該是24小時皆能使用。問題來了，有三點需要注意，(1) 人不會平均分散於24小時來。(2) 有人使用，ATM才叫有在工作。(3) 雖然是24小時運作，但是機器也有需要休息保養，甚至損壞等因素。 人不會分散24小時來，人可能會集中在某些時點來的人特別多。櫃台還有上下班時間，ATM是24小時營業，這點反而單純。還好，這些問題對AnyLogic來說，都可以輕易設定。只要使用Schedule(待補)元件，就可以搞定。也就是說，櫃台的資源可透過Schedule來設定上班(Avariable)還是下班(Unavariable)。Arrival Rate也可以依據Schdule設定，不同時段有不同的來客數。只是，本系列是「最簡模型」，所以這部份，就不予考量。 有人使用才叫做有使用。這部份，從管理角度搞了一大堆的「率」。這個「率」說穿了就是搞定「分母」與「分子」應該要放什麼變數。然後，得到的結果，再想辦法解釋(然後硬生成論文)。有設備使用率、產能利用率、稼動率等等。我這邊想解釋的是說，有些數據千萬不要相信。就以ATM為例，如果設備使用率之分母為24小時，分子是有人提款使用的時間，那這台ATM「平均」使用率一定很低。永遠不會有需要再增...