KR20130104497A

KR20130104497A - 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법

Info

Publication number: KR20130104497A
Application number: KR1020120026029A
Authority: KR
Inventors: 김탁곤; 최창범
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-25
Also published as: KR101362383B1

Abstract

재사용성을 증대시키는 것이 가능하도록, 시뮬레이션을 수행하고자 하는 수행 목적을 달성하기 위하여 구현하는 행위모듈과, 다른 시뮬레이션 모델과 연동하기 위해서 필요한 요소 기술을 구현하는 동작모듈과, 행위모듈과 동작모듈로 시뮬레이션 모델을 구성하여 이루어지고, 행위모듈 및 동작모듈은 하나 또는 복수개로 구성하고, 시뮬레이션 모델은 행위모듈 및 동작모듈을 복수개 조합하여 구성하는 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 제공한다.

Description

이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법 {Hierarchical Management Method of DEVS Based Simulation Model}

본 발명은 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법에 관한 것이다.

컴퓨터 시뮬레이션은 시스템이나 장치, 원리나 법칙 등에 대하여 특성 검증, 성능 평가 등의 목적으로 많이 활용되고 있다.

최근에는 시뮬레이션을 행하는 시스템이 갈수록 복잡해지고 있으며, 복잡도가 높은 대규모 시뮬레이션 시스템의 경우에는 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이터를 개발하는데 많은 시간과 비용이 들게 되고, 특별히 시뮬레이터에서 동작하는 시뮬레이션 모델을 개발하는데 많은 시간과 노력이 소비된다.

이와 같은 문제점에 착안하여 제안된 시뮬레이션 모델 관리기법으로 시스템 일체 구조(System Entity Structure)가 있다. 상기 시스템 일체 구조는 시뮬레이션을 수행하고자 하는 대상 시스템을 구성 요소인 엔티티(Entity)로 구성하여 모의 대상 시스템을 구성하는 시뮬레이션 모델을 조합하여 하나의 시뮬레이터를 조합하는데 사용된 시뮬레이션 모델 관리기법이다.

종래 시뮬레이션 모델의 관리기법인 시스템 일체 구조는 시스템 일체 구조를 이루는 엔티티 하나가 하나의 모델 혹은 모듈로 구성되어 시뮬레이션을 수행한다. 따라서 종래 시뮬레이션 모델의 개발에 있어서, 시뮬레이션 모델은 시뮬레이션을 수행하는데 중복되는 부분과 적용 분야에 특화된 부분이 혼재되는 구조로 개발된다. 즉 시뮬레이션 모델을 구성하는데 있어서, 공통적인 부분인 시뮬레이션 동작모듈과 시뮬레이션을 수행하고자 하는 특정 분야의 시뮬레이션 내용을 표현한 행위모듈의 구분이 없이 구성되므로, 재사용성이 떨어진다.

예를 들면, 시뮬레이션 모델에 공통되어 있는 행위모듈 또는 특정 분야에 특화되어 있는 동작모듈 중의 어느 일부를 변경해야 하는 경우 전체가 하나의 모듈을 이루기 때문에, 모듈 전체를 수정해야 하는 문제점이 있다.

또한 시스템 일체 구조를 사용하지 않은 시뮬레이션 모델의 개발은 범용 시뮬레이션 엔진을 고려하지 않았고, 해당 분야에 특화되어 개발되었기 때문에, 시뮬레이션 모델의 행위모듈과 동작모듈이 하나로 통합된 구조로 시뮬레이션 모델이 정의되어 있으며, 개발되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 조감하여 이루어진 것으로서, 행위모듈과 동작모듈을 각각 독립된 구조로 구성하고 필요에 따라 복수의 행위모듈과 동작모듈을 선택적으로 조합하여 하나의 시뮬레이션 모델을 구성하는 것이 가능한 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법은 시뮬레이션을 수행하고자 하는 수행 목적을 달성하기 위하여 구현하는 행위모듈과, 다른 시뮬레이션 모델과 연동하기 위해서 필요한 요소 기술을 구현하는 동작모듈과, 상기 행위모듈과 동작모듈로 시뮬레이션 모델을 구성하여 이루어진다.

상기 행위모듈은 수치해석, 미분방정식의 해결기 등 다양한 학술분야에서 시뮬레이션을 통하여 결과를 확인하고자 하는 대상에 대하여 구현한다.

상기 동작모듈은 하나의 시뮬레이션 모델이 다른 시뮬레이션 모델과 연동하기 위해서 시간 및 데이터를 동기화하도록 구현한다.

그리고 상기 동작모듈은 해당 시뮬레이션 모델이 특정 시간에 어떤 이벤트를 발생시키고 다른 시뮬레이션 모델에 전달해야 하는지를 결정하도록 구현한다.

상기 행위모듈 및 동작모듈은 하나 또는 복수개로 구성하는 것이 가능하고, 상기 시뮬레이션 모델은 상기 행위모듈 및 동작모듈을 복수개 조합하여 구성하는 것이 가능하다.

상기 시뮬레이션 모델은 복수의 상기 행위모듈 및 동작모듈을 조합하여 구성하는 하나 이상의 시뮬레이션 모델을 하위 모델로 갖는 것도 가능하다.

상기에서 하위 시뮬레이션 모델 사이 또는 하위 시뮬레이션 모델과 상위 시뮬레이션 모델 사이의 입출력 형태는 이산사건 형식론을 바탕으로 표준화된 입출력방식으로 정의하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법에 의하면, 시뮬레이션 모델을 계층적으로 구성할 수 있으므로, 상위 그룹은 하위 그룹을 포함하여 선택하게 되며, 하위 모델의 특징을 그대로 유지할 수 있어 시뮬레이션 모델의 재사용성을 증대시킬 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법에 의하면, 표준양식으로 입출력 형태를 이산사건 형식론을 활용하여 정의하는 것이 가능하므로, 표준화된 입출력 방식으로 정의되어 재사용성을 증대시키는 것이 가능하다.

나아가 본 발명의 실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법에 의하면, 시뮬레이션 모델의 계층적인 관리를 통하여 사용자가 임의로 지정할 수 있는 계층에 따라 시뮬레이션 모델을 재사용하는 것이 가능하다. 또한, 사용자는 임의로 자신이 구성하는 시뮬레이션 모델에 계층을 지정하고, 이들 계층이 어떻게 구성되는지 선택하여 시뮬레이션 모델을 명시하는 것에 의하여 시뮬레이션 모델을 쉽게 조합하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 개념적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 개념적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 개념적으로 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 개념적으로 나타내는 블럭도이다.

다음으로 본 발명에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.

먼저 본 발명의 제1실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 시뮬레이션을 수행하고자 하는 수행 목적을 달성하기 위하여 구현하는 행위모듈(20)과, 다른 시뮬레이션 모델과 연동하기 위해서 필요한 요소 기술을 구현하는 동작모듈(30)과, 상기 행위모듈(20)과 동작모듈(30)로 시뮬레이션 모델(10)을 구성하여 이루어진다.

상기 행위모듈(20)은 수치해석, 미분방정식의 해결기 등 다양한 학술분야에서 시뮬레이션을 통하여 결과를 확인하고자 하는 대상에 대하여 구현한다.

상기 동작모듈(30)은 하나의 시뮬레이션 모델(10)이 다른 시뮬레이션 모델(10)과 연동하기 위해서 시간 및 데이터를 동기화하도록 구현한다.

그리고 상기 동작모듈(30)은 해당 시뮬레이션 모델(10)이 특정 시간에 어떤 이벤트를 발생시키고 다른 시뮬레이션 모델(10)에 전달해야 하는지를 결정하도록 구현한다.

상기 동작모듈(30)은 시뮬레이션 모델(10)이 실질적으로 수행하는 오퍼레이션(operation)으로 정의하고 이를 구현하며, 시뮬레이터 개발자가 정의한 인터페이스를 바탕으로 해당 분야의 도메인 전문가가 해당 시뮬레이션 모델의 상세 내용을 오퍼레이션으로 정의하고 이를 구현하여 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구성한다.

상기 동작모듈(30)은 UML(Unified Modeling Language)의 클래스 다이아그램(Class Diagram) 형식으로 표현하는 것이 가능하다. 상기 동작모듈(30)의 상세 내용은 시뮬레이터의 개발자가 정의한 인터페이스대로 구현되어야 한다.

상기 동작모듈(30)은 시뮬레이터 개발자가 정의한 인터페이스대로 구현될 경우에만, 이후 시뮬레이터의 개발이 끝난 후에 새로운 사용자 요구사항이 생긴 경우에 도메인 전문가가 자신이 맡은 부분의 동작모듈(30)의 일부를 수정함으로 전체 프로그램을 수정하여 컴파일하지 않고 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구현하는 것이 가능하다.

상기 시뮬레이션 모델(10)은 이산사건(DEVS) 형식론을 바탕으로 표준화된 입출력방식으로 입출력 형태를 정의한다.

상기 행위모듈(20)은 이산사건 형식론을 기반으로 구현한다.

상기에서 이산사건(DEVS) 형식론은 입력(inout), 출력(output), 상태(state)라는 3가지 집합과 내부천이, 외부천이, 출력, 시간 진행에 대한 함수로 정의된다.

상기 이산사건 형식론에 기반한 모델은 원자모델(atomic model)과 결합모델(coupled model)로 이루어지며, 계층적인 특성을 가진다. 예를 들면, 상기에서 결합모델은 원자모델과 원자모델 또는 원자모델과 또 다른 결합모델, 결합모델과 결합모델로 구성하는 것이 가능하다.

그리고 이산사건 형식론에 기반한 결합모델에서 입력포트는 결합모델이 외부의 다른 모델로부터 받는 입력 메시지의 종류를 나타내며, 이와 비슷하게 출력포트는 외부에 전달하는 메시지의 종류를 나타낸다. 즉, 결합모델 내부의 모델들은 한 모델의 출력포트가 다른 모델의 입력포트와 맞물려 있으며, 각 모델의 입력과 출력포트는 쌍으로서 결합된다. 그리고 어떤 모델의 입력포트와 다른 모델의 입력포트는 서로 연결되지 않는다.

상기와 같은 이산사건 형식론을 기반으로 구현된 행위모듈(20)은 시뮬레이션을 수행하기 위하여 다른 시뮬레이션 모델(10)에서 메시지를 전달받으면 이들 메시지를 통하여 이벤트와 상태 천이를 수행한다.

그리고, 입력 메시지를 받고, 동작을 수행할 때, 동작모듈(30)이 가지고 있는 함수를 호출함으로써 시뮬레이션 모델(10)이 수행해야 하는 알고리즘을 동작모듈(30)에서 담당하고, 이를 관리하는 행위모듈(20)이 관리하는 것에 의하여, 동작모듈(30)과 행위모듈(20)의 구현을 분리하여 구현하는 것이 가능하다.

상기와 같이 구성되는 시뮬레이션 모델(10)은 계층적인 관리가 가능하다. 예를 들면, 사용자가 임의의 시뮬레이션 모델 계층을 정의하고, 정의된 시뮬레이션 모델 계층에 따라 관리하는 것이 가능하다. 즉 시뮬레이션 모델 계층에 따라 그룹으로 묶여진 시뮬레이션 모델(10)은 하나의 모듈로 간주하여 시뮬레이션 수행에 재사용하는 것이 가능하다.

상기 시뮬레이션 모델(10)은 사용자가 선택하여 사용자가 원하는 시뮬레이션 모델(10)을 합성(조합)하는 것이 가능하다. 예를 들면, 사용자가 자동차를 시뮬레이션하고자 한다면, 자동차 시뮬레이션 모델을 설계하고 이를 구현하기 위하여 기존에 다른 사람이 만든 엔진에 대한 시뮬레이션 모델을 재사용하는 것이 가능하다. 그리고 사용자가 시뮬레이션을 하고자 하는 의도에 따라 다양한 수준으로 시뮬레이션을 수행하는 것도 가능하다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법은 하나의 동작모듈(30)과 복수의 행위모듈(20)을 조합하여 시뮬레이션 모델(10)을 구성하고, 복수의 시뮬레이션 모델(10)을 조합하여 상위 시뮬레이션 모델(10)을 구성한다.

상기 하위 시뮬레이션 모델(A), 하위 시뮬레이션 모델(B), 상위 시뮬레이션 모델(C)은 각각 사용자가 임의로 정의한 시뮬레이션 계층을 나타낸다.

상기에서 사용자가 정의하는 시뮬레이션 계층은 사용자의 의도에 따라 다양하게 구성하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 하나의 시뮬레이션 모델(10)을 1개의 동작모듈(30)과 2개의 행위모듈(20)로 구성하는 것도 가능하다.

그리고 상기에서 계층적으로 시뮬레이션 모델(10)을 구성하는 것이 가능하므로, 상위 시뮬레이션 모델(C)에서는 하위 시뮬레이션 모델(A) 및 시뮬레이션 모델(B)를 재사용하는 것이 가능하다.

상기 시뮬레이션 모델(10)의 계층에 있어서, 최하위 계층은 동작모듈(30)과 행위모듈(20)의 조합으로 표현되며, 그 중간 단계는 하위 시뮬레이션 모델(10)의 집합으로 표현하는 것이 가능하다.

상기에서 하위 시뮬레이션 모델 사이 또는 하위 시뮬레이션 모델과 상위 시뮬레이션 모델 사이의 입출력 형태는 이산사건 형식론을 바탕으로 표준화된 입출력방식으로 정의한다.

도 3에는 본 발명의 제3실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 나타낸다.

예를 들면, 1개의 행위모듈(20)과 복수의 동작모듈(30)로 이루어지는 동작모듈 집합을 조합하여 하나의 시뮬레이션 모델(10)을 구성하는 것도 가능하다.

도 4에는 본 발명의 제3실시예에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법을 나타낸다.

예를 들면, 1개의 동작모듈(30)과 복수의 행위모듈(20)로 이루어지는 행위모듈 집합을 조합하여 하나의 시뮬레이션 모델(10)을 구성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 하나의 시뮬레이션 모델(10)을 구성하는 동작모듈(30)과 행위모듈(20)의 수는 제한되지 않으며, 1개 또는 복수개로 구성하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 - 시뮬레이션 모델, 20 - 행위모듈, 30 - 동작모듈
A,B - 하위 시뮬레이션 모델, C - 상위 시뮬레이션 모델

Claims

시뮬레이션을 수행하고자 하는 수행 목적을 달성하기 위하여 구현하는 행위모듈과,
다른 시뮬레이션 모델과 연동하기 위해서 필요한 요소 기술을 구현하는 동작모듈과,
상기 행위모듈과 동작모듈로 시뮬레이션 모델을 구성하는 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 행위모듈 및 동작모듈은 하나 또는 복수개로 구성하고, 상기 시뮬레이션 모델은 상기 행위모듈 및 동작모듈을 복수개 조합하여 구성하는 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법.
청구항 2에 있어서,
상기 시뮬레이션 모델은 복수의 상기 행위모듈 및 동작모듈을 조합하여 구성하는 하나 이상의 시뮬레이션 모델을 하위 모델로 갖는 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법.
청구항 3에 있어서,
상기 하위 시뮬레이션 모델 사이 또는 하위 시뮬레이션 모델과 상위 시뮬레이션 모델 사이의 입출력 형태는 이산사건 형식론을 바탕으로 표준화된 입출력방식으로 정의하는 이산사건 형식론 기반 시뮬레이션 모델의 계층형 관리방법.