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IGMO (Fach) / MUS (Lektion)
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- Welche Kenngrößen könnte eine Simulation dieses System ermitteln? Nennen sie vier Beispiele. (4Punkte) • Maximale Wartezeit eines Kunden • Durchschnittliche Wartezeit der Kunden • Bediente Kunden je Mitarbeiter und Stunde • Maximale Länge der Schlangen • Durchschnittliche Länge der Warteschlangen • Auslastung der Warteschlange • Auslastung der Mitarbeiter • Auslastung der Kassen
- Würden sie eine Ereignis- oder prozessorientierte Modellierung wählen? Begründen Sie! (4Punkte) • Eine prozessorientierte Modellierung, da hier offensichtlich Entitäten mit eigenem Lebenszyklus, also mit Zeitverbrauch für ihre Tätigkeit modelliert werden. • „Froschperspektive“ (Prozessorientiert) sinnvoller als „Vogelperspektive“ Ereignisorientiert). Aus Sicht der einzelnen Entitäten modellieren. • Da es sich um ein Bedienersystem mit hoher Entitätsinteraktion handelt, in denen Tätigkeitsbeschreibungen essentiell sind. (hohe Interaktion Verkäufer – Kunde. Tätigkeiten: Kasse wählen, Verkäufer bedient…) • Bei solch komplexen Systemen mit größeren Interaktionen zwischen Modellentitäten, wäre die Ereignisorientierte Modellierung stärker fehleranfällig.
- Identifizieren Sie - je nach ihrer Entscheidung in der vorherigen Teilaufgabe odellierenden Entitäten und Ereignistypen bzw. Prozesstypen. Berücksichtigen Sie, dass im Zeitverlauf immer weitere Kunde erzeugt werden sollen Entitäten: • Kunde • Mitarbeiter Prozesstypen: • Kundenankunft (erzeugt neue Kunden) • Kunde (Ablauf des Wartens und der Bestellung) • Mitarbeiter an Kasse 1 (Ablauf der Kundenbedienung) • Mitarbeiter an Kasse 2 (äquivalent zu „Mitarbeiter an Kasse 1“ nur mit getauschten Kassen-Ids“, daher nicht extra modelliert)
- Erläutern Sie je in einem Satz den Zusammenhang von System, Modell und Experiment im Kontext der Simulation. Unter Simulation lässt sich die Entwicklung eines Modells dynamischer Prozesse in realen Systemen auf Basis von Realdaten verstehen, mit dem anschließend Experimente in Form eines schrittweisen Durchlaufens von Systemzustandsänderungen über die Zeit – ausgehend von einem Initialzustand – durchgeführt werden, um Aussagen über das reale System abzuleiten System ist ein Ausschnitt aus der Gesamtmenge von Objekten und Beziehungen Modelle sind materielle oder immaterielle Systeme, die Elemente und Relationen des Ursprungssystems in vereinfachter Weise darstellen, so dass eine experimentelle Manipulation der abgebildeten Strukturen und Zustände möglich ist
- Definieren Sie den Begriff Ereignis. Setzen Sie dann die Begriffe Ereignis, Prozess und Aktivität in Beziehung. Ereignis: Veränderung der Zustände einer oder mehrerer Entitäten /des Modells zu einem bestimmten Zeitpunkt Aktivität: Menge von Operationen, die während eines Zeitintervalls ausgeführt werden Prozess: Folge von Aktivitäten einer Entität über eine Zeitspanne
- Nennen Sie 3 grundsätzliche Typen von Simulationssoftware und geben Sie ein Beispiel für jeden Typ. Simulationssoftware: Sprachebene: allgemeine Programmiersprachen Simulationspakete und Frameworks Simulationssprache Modellebene: Parametriesierbare Modelle Werkzeuge: Simulationssysteme
- Nennen Sie 6 typische in der ereignisdiskreten Simulation mit Desmo-J verwendete Komponenten. Und zwar: 3 Whiteboxkomponenten (z.B. die Simulationsinfrastruktur) und 3 Blackboxkomponenten. (3 Punkte) Black-Box-Anteile: Modellunabhängige Komponenten: ▪ z.B. Ereignisliste, Simulationsuhr, Scheduler, Ausgabekanäle (Report, Trace, Debug, Error) White-Box-Anteile: Modellspezifische Komponenten ▪ Beispiele: Modell, Entität/Ereignis bzw. Simulationsprozess
- Setzen Sie im Rahmen der prozessorientierten Simulation die Prozesszustände inhaltlich aktiv und inhaltlich passiv mit den passenden Pendants programmtechnisch aktiv und programmtechnisch passiv in Beziehung. ▪ Aus programmtechnischer Sicht kann ein Prozess entweder o aktiv (zeitverzugslos, Programmkontrolle) oder o passiv (zeitverbrauch, keine Programmkontrolle) sein ▪ Passives Warten: „Prozess ist passiviert“ o Inhaltlich passiv o Der Prozess bleibt deaktiviert (nicht in Ereignisliste vorgemerkt), solange er nicht wieder von einem anderen Prozess aktiviert wird ▪ Zeitkonsumierende Tätigkeit: „Prozess ist angehalten“ o Inhaltlich aktiv o Der Prozess wird nach einer Verzögerung automatisch wieder aktiv (Eintrag eines Ereignisses zur Reaktivierung für den Zeitpunkt, an dem die zeitkonsumierende Aktivität abgeschlossen ist), auch ohne Aktivierung durch einen anderen Prozess
- Was ist ein externes Ereignis? Nennen Sie 2 Anwendungsbeispiele für externe Ereignisse. ► Ereignis Kundenerzeugung Das Ereignis bezieht sich auf keine bereits vorhandene Entität ► Ereignis Bestellung
- Wozu benötigt man Zufallszahlen in der Simulation? Nennen Sie 2 Gründe. ► Verwendung von Zufallsvariablen zur Modellierung - ...in stochastischen Prozessen - ...in deterministischen Prozessen, deren Determinsmen zu komplex für die Abbildung im Modell sind (Idealisierung), d.h. die im Detail im Modell nicht abgebildet werden sollen
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- Was ist inverse Transformation? Wozu wird diese eingesetzt? ► Die inverse Transformation, ist die Umkehrung einer Verteilfunktion ► Erzeugung von Zufallszahlen beliebiger Verteilungen
- Nennen Sie kurz die Schritte, mit dem man bei der Durchführung einer Simulationsstudie von einer Menge empirischer Einzelbeobachtungen (Stichproben) zur Ableitung eines statischen Verteilungstyps gelangt. Grafische Darstellung der empirischen Daten und Vermutung eines theoretischen Verteilungstyps - Berücksichtigung des Zufallsprozesses (z.B. Ankünfte) 2. Schätzung der zugehörigen Parameter aus der Stichprobe 3. Durchführung eines statistischen Anpassungstests, um den Verteilungstyp mit Parametern zu bestätigen oder zu verwerfen - z.B. Chi-Quadrat-Test
- Was versteht man unter der Anlaufphase eines Simulationsexperimentes? Sollte sie in der Simulationsstatistik berücksichtigt werden? Begründen Sie! ► Die Anlaufphase ist der Zeitabschnitt von Beginn der Simulation bis zu dem Punkt, an dem das System alle „Startunregelmäßigkeiten“ abgelegt hat. ► Anlaufphase sollte in statistischer Auswertung der Simulationsergebnisse nicht berücksichtigt werden ♦ Beginn des eigentlichen Simulationsexperimentes erst nach Erreichen der stationären Phase ♦ Problem der Bestimmung von Anfangszustand und Anlaufphase - Zu kurze Anlaufphase: „Verzerrte“ Simulationsergebnisse („Bias“) - Zu lange Anlaufphase: Überhohter Rechenaufwand bzw. bei vorgegebener Simulationsdauer ungenauere Ergebnisse
- In der BMPN (und damit in IYOPRO) kann der Fortschritt von Prozessen im Zeitverlauf unter anderem wahlweise über Signale oder über Nachrichten synchronisiert werden. Erklären Sie: Worin unterscheiden sich beide Formen der Synchronisation? ► Nachrichten bedeuten 1:1-Kommunikation, d.h. genau ein passender Empfänger erhält die verschickte Nachricht entweder sofort (falls wenigstens ein Empfänger wartet) oder später (sobald ein Empfänger dazu bereit ist). o Konsequenz: Kollaborationsbeziehung, d.h. weitere Nachrichtensynchronisation mit anderen Prozessen des selben Typs nicht mehr möglich o Grafische Darstellung: Wegen besagter 1:1-Zuordnung kann man (optional) Sender und Empfänger mit einer Nachrichteflusskante verbinden. o Der Empfänger muss einer anderer Prozess als der Sender sein (nicht zulässig z.B. von einem nebenläufigem Prozesszweig zum anderen) ► Signale sind „Broadcasts“ an alle existierenden Prozesse mit passenden Singalempfangs- Ereignis (evt. auch keinem), die von jedem empfangenden Prozess sofort (falls er auf den Empfang wartet) oder später (falls noch nicht auf den Empfang wartend) verarbeitet werden können o Keine Kollaborationsbeziehung als Konsequenz o Nachrichteflusskanten dürfen laut BPMN 2.0-Standard nicht verwendet werden: Kennzeichnung passender Sender/Empfänger durch Text-Labels o Empfang auch nebenläufig innerhalb des Senderprozesses möglich
- Erklären Sie: Wie wird Zeitfortschritt in ereignisdiskreter Simulation abgebildet? Gehen Sie besonders auf die Rolle des Schedulers ein. ► In ereignisdiskreter Simulation wird der Zeitfortschritt in Ereignislisten festgehalten. Ereignislisten werden gemäß zeitlicher Reihenfolge verwaltet, also beginnend mit dem frühsten Ereignis. Die Simulationszeit springt von Ereignis zu Ergebnis. Dabei ist die Grundannahme, dass zwischen zwei Ereignissen im Modell nichts passiert. Bei parallel verlaufenden Aktivitäten werden Ereignisse nach Prioritäten geordnet.
- Nennen Sie zwei typische Risikofaktoren in einer Simulationsstudie! ► Ungenaue Definition des Simulationsziels o Unpassende Lösung zu einer Aufgabenstellung ► Unangemessene Modellierung o Vernachlässigung der Simulationsziele bei der Modellbildung