TWI706365B - 模擬管理系統及其運算方法 - Google Patents

Abstract

本揭示內容提出一種模擬管理系統及其運算方法。所述模擬管理系統包括伺服器以及模擬處理器。伺服器用以依據來自使用者裝置的複數個設定參數產生模擬專案。模擬處理器耦接於伺服器，並用以：接收來自伺服器之模擬專案，並將模擬專案傳送至集群設備，以使得集群設備中之複數台運算主機平行執行對應於模擬專案之複數個模擬工作，並分別產生複數個模擬結果；接收來自集群設備的模擬結果，並依據模擬結果產生模擬報告；以及將模擬報告傳送至伺服器。

Description

模擬管理系統及其運算方法

本揭示內容是有關於一種電腦模擬環境，且特別是有關於一種使用多台運算主機進行模擬的模擬管理系統及其運算方法。

工廠的產線在架設之前，必須先經過產能的評估，才能夠以最佳化的方式來架設產線。傳統的評估方式例如是利用試算表或模擬軟體等在單一電腦上進行模擬，然而，由於需要模擬的場景與參數相當多，導致模擬需要極大的計算量，即便是多核心的電腦也需要花費很久的時間。

此外，模擬工廠產線時有許多需要設定的參數是隨機的，例如測試成功率或機器故障率等等。在這樣的情形下，單一電腦進行的模擬很容易出現極端情況而導致模擬失準。這類型的模擬失準雖然可以依靠多次的重複模擬來克服，但是所花費的時間將隨著重複模擬的次數而大量增加，因此並不實際。

有鑑於此，本揭示內容實施例提供一種模擬管理系統及其運算方法，能夠大幅節省模擬時間並且同時得到可靠的結果。

本揭示內容實施例的模擬管理系統包括伺服器以及模擬處理器。伺服器用以依據來自使用者裝置的複數個設定參數產生模擬專案。模擬處理器耦接於伺服器，並用以：接收來自伺服器之模擬專案，並將模擬專案傳送至集群設備，以使得集群設備中之複數台運算主機平行執行對應於模擬專案之複數個模擬工作並分別產生複數個模擬結果；接收來自集群設備的模擬結果，並依據模擬結果產生模擬報告；以及將模擬報告傳送至伺服器。

本揭示內容實施例的運算方法包括以下步驟：接收複數個參數設定以產生模擬專案；將模擬專案傳送至集群設備，以使得集群設備中之複數台運算主機平行執行對應於模擬專案之複數個模擬工作並分別產生複數個模擬結果；以及接收來自集群設備的模擬結果，並依據模擬結果產生模擬報告。

基於上述，本揭示內容實施例的模擬管理系統及其運算方法，利用伺服器提供使用者登入與產生模擬專案的介面，並且利用模擬處理器來將模擬專案交給集群設備進行平行模擬，以及收集多個模擬結果並且將多個模擬結果整理成模擬報告回傳給伺服器。據此，使用者能夠大幅節省模擬時間並且同時得到可靠的結果。

為讓本揭示內容的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本揭示內容的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本揭示內容的一部份，並未揭示所有本揭示內容的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本揭示內容的專利申請範圍中的系統的範例。

圖1繪示本揭示內容一實施例的模擬管理系統的示意圖。

請參照圖1，模擬管理系統100之一端耦接至使用者裝置200，模擬管理系統100之另一端耦接至集群設備300。在本實施例中，使用者裝置200可用以依據使用者需求產生對應於一模擬專案的多個設定參數，模擬管理系統100可用於管理模擬專案，集群設備300可用於對模擬專案進行運算。舉例來說，當使用者有模擬需求時，可以透過使用者裝置200傳送多個設定參數至模擬管理系統100，以讓模擬管理系統100據以產生模擬專案。模擬管理系統100進一步將模擬專案交由包括多台運算主機的集群設備300進行模擬，並且收集模擬進度來透過模擬管理系統100回報給使用者裝置200，或將多個模擬結果整理成模擬報告後再傳送至使用者裝置200。

於一些實施例中，如圖1所示，模擬管理系統100例如包括伺服器110以及模擬處理器120，其中伺服器110耦接於模擬處理器120。在一些實施例中，伺服器110與模擬處理器120之間例如是以表現層狀態轉換（Representational State Transfer，RESTful）的應用程式介面（Application Programming Interface，API）來相互溝通，但本揭示內容並不在此設限。

在本實施例中，伺服器110例如是實作為網頁伺服器（web server），用以從接收使用者裝置200接收專案產生指令以及複數個參數設定，並且根據專案產生指令以及複數個參數設定來產生模擬專案。具體來說，使用者可以透過使用者裝置200新增一個模擬專案，並且設定此模擬專案中的多個參數。舉例來說，模擬專案例如是工廠產線模擬專案，其中多個參數例如是製具的數量、循環時間、處理時間、測試成功率以及機器故障率等等，本揭示內容並不在此設限。值得一提的是，在本實施例的模擬專案的多個參數中包括有至少一個隨機參數（例如，測試成功率、機器故障率等），因此單一次模擬的結果可能不具有代表性。

在一些實施例中，伺服器110可用以進行權限管理。具體來說，當使用者透過使用者裝置200連接到伺服器110時需要輸入帳號密碼以進行登入，而伺服器110會根據不同的帳號來設定不同的存取權限。舉例來說，第二使用者使用第二帳號登入伺服器110後並不能夠看到第一使用者使用第一帳號登入伺服器110時所產生的模擬專案的相關資料。

在一些實施例中，伺服器110耦接於資料庫（未繪示）。伺服器110例如會將所接收到的模擬進度或模擬報告儲存在資料庫當中以供使用者裝置200存取。據此，使用者可以在任意的時間，透過使用者裝置200連線並登入伺服器110來查看模擬進度或模擬報告。

在本實施例中，模擬處理器120例如是實作為模擬適配器（simulator adapter）。模擬處理器120會從伺服器110取得模擬專案後，將模擬專案傳送至集群設備300。在一些實施例中，模擬處理器120與集群設備300之間是透過RESTful API進行溝通，但本揭示內容並不在此設限。

在本實施例中，集群設備300包括集群管理裝置310（cluster management device）以及連接於集群管理裝置310的多台運算主機320-1～320-n，本揭示內容並不在此限制集群管理裝置310所連接的運算主機的數量。在一些實施例中，集群管理裝置310會從模擬處理器120接收模擬專案，並且會將此模擬專案拆解成多個模擬工作後，選擇多台運算主機（例如，運算主機320-1、320-2）並將多個模擬工作分配給所選擇的運算主機320-1、320-2，以使所分配的這些運算主機320-1、320-2平行地執行模擬工作。

具體來說，每一台運算主機320-1～320-n分別包括處理器以及不同大小的隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM），而集群管理裝置310會根據模擬專案的資源需求來將其分配給運算主機320-1～320-n。舉例來說，假設根據模擬專案的多個參數可知此模擬專案要求平行地模擬2次，且資源需求為512MB的RAM，則集群管理裝置310會將模擬專案拆解為兩個參數相同的模擬工作，然後從多台運算主機320-1～320-n中找出符合資格，也就是處理器閒置且RAM空間大於512MB的兩台運算主機（例如，運算主機320-1、320-2），並且將拆解出的兩個模擬工作分配給這兩台運算主機320-1、320-2來平行地進行模擬。值得一提的是，由於模擬專案中的多個參數包括隨機參數，因此雖然運算主機320-1與運算主機320-2都是根據同一組參數來進行模擬，但是模擬進度與模擬結果也可能會不相同。

在一些實施例中，集群設備300可以包括不同屬性的運算主機320-1～320-n，而集群管理裝置310會根據各個運算主機320-1～320-n的屬性來分配模擬工作。舉例來說，一個模擬工作中可能包括計算以及繪圖等子工作，而集群管理裝置310例如會分配計算能力較強的運算主機來執行計算的子工作，並且分配繪圖能力較強的運算主機來執行繪圖以及輸出圖檔等子工作。然而，本揭示內容並不限於上述的分配方式。

在一些實施例中，集群設備300的多台運算主機320-1～320-n可以同時根據多個模擬專案進行模擬。舉例來說，當運算主機320-1、320-2執行對應第一模擬專案的多個第一模擬工作時集群管理裝置310接收到第二模擬專案，則集群管理裝置310在將第二模擬專案拆解為多個第二模擬工作後會從運算主機320-1、320-2以外的多台運算主機320-3～320-n中找出符合資格的多台運算主機來執行這些第二模擬工作。

在一些實施例中，集群設備300在接收到模擬專案後會即時地回報模擬進度給模擬處理器120。具體來說，運算主機320-1～320-n會將其分別的模擬進度回報給集群管理裝置310，而集群管理裝置310也會即時地將所收到的模擬進度回傳給模擬處理器120。此外，集群管理裝置310也可以自行產生模擬進度並回報給模擬處理器120。模擬進度例如包括預估完成時間、當前完成率、錯誤訊息等等，本揭示內容並不在此設限。

舉例來說，運算主機320-1～320-n在接收到模擬專案後可估計此模擬專案的預估完成時間，並且回報給集群管理裝置310；運算主機320-1～320-n在進行模擬的過程中可將當前完成率回報給集群管理裝置310；運算主機320-1～320-n在進行模擬時若發生錯誤，也會產生錯誤訊息並將其回報給集群管理裝置310。此外，集群管理裝置310在分配模擬專案到運算主機320-1～320-n時也可能會發生錯誤而自行產生錯誤訊息。在集群管理裝置310產生或接收到上述的模擬進度時，會即時地回報給模擬處理器120。

在本實施例中，當模擬處理器120接收到的模擬進度中包括第一預設錯誤時，模擬處理器120會將第一預設錯誤傳送給伺服器110，並且伺服器110會根據此第一預設錯誤通知集群設備300的管理人員（例如，透過電子郵件或手機簡訊等），其中第一預設錯誤例如是集群設備300的硬體相關錯誤。詳細來說，在分配模擬工作時所有的運算主機320-1～302-n都不符合資格時，集群管理裝置310分配模擬工作會失敗而產生包括第一預設錯誤的錯誤訊息的模擬進度。據此，模擬處理器120會判斷模擬進度中是否包括第一預設錯誤，若是，則將此第一預設錯誤發送至伺服器110並讓伺服器110通知集群設備300的管理人員，而集群設備300的管理人員將能夠對集群設備300進行修復或改善。

在本實施例中，當模擬處理器120接收到的模擬進度中包括第二預設錯誤時，模擬處理器120會根據第二預設錯誤指示集群設備300，以使第二預設錯誤對應的運算主機320-1～302-n重新執行對應的模擬工作，其中第二預設錯誤例如是某一台運算主機在模擬時因為隨機參數產生不恰當而導致的模擬失敗。詳細來說，在進行模擬時，若所產生的隨機參數無法與其他已設定的參數適當的配合，將可能使模擬無法順利進行。據此，模擬處理器120會判斷模擬進度中是否包括第二預設錯誤，若是，則根據此第二預設錯誤指示集群管理裝置310讓第二預設錯誤對應的運算主機重新執行對應的模擬工作。在重新進行模擬時隨機參數也會重新產生，因此第二預設錯誤可能因此而不會再發生。

在本實施例中，當模擬處理器120接收到多台運算主機（例如，運算主機320-1、320-2）所產生的多個模擬結果後，會根據這些模擬結果產生模擬專案的模擬報告。具體來說，由於每一台運算主機所得到的模擬結果可能不同，因此模擬處理器120會對所有的模擬結果進行整理，例如對各項模擬的數值結果進行統計分析等等，以產生模擬報告。舉例來說，工廠產線模擬專案的模擬報告包括設備效率評價（Overall Equipment Effectiveness，OEE）、稼動率（Utilization）、整合稼働率（Availability）、產能效率（Performance）、每小時產出（Output per hour）等等，但本揭示內容並不在此設限。

在一些實施例中，模擬處理器120在產生了模擬專案的模擬報告後，會將此模擬報告回傳給伺服器110。伺服器110會將此模擬報告記錄在資料庫中，以在接收到來自使用者裝置200的報告請求時將此模擬報告傳送給使用者裝置200。

在一些實施例中，模擬處理器120還具有自動調校參數的功能，以協助使用者找出較佳的多個參數的組合。具體來說，在產生模擬報告後，模擬處理器120會根據模擬報告來調整模擬專案對應的至少一個設定參數，再將調整後的模擬專案傳送至集群設備300，以使多台運算主機（例如，運算主機320-1、320-2）平行執行對應於調整後的模擬專案的調整後的多個（例如，兩個）模擬工作，直到達成預設條件為止。類似地，多台運算主機在執行調整後的多個模擬工作也會分別產生調整後的多個模擬結果，而模擬處理器120會接收這些調整後的模擬結果，據以記錄於模擬報告後再傳送至伺服器110。舉例來說，模擬處理器120會根據模擬報告中的設備效率評價來找出工廠產線模擬專案中需要修改的特定參數以及判斷修改的方向（例如，加大或減小參數值以使每小時產出上升），並且對應修改此特定參數後再次讓集群設備300進行模擬。然而，本揭示內容並不在此限制根據模擬報告調整參數的具體方式，所屬領域具備通常知識者當可依其實際需求來實作。

在一些實施例中，模擬處理器120例如會設定參數邊界值，也就是各個參數所能夠調整的最大值與最小值。當模擬專案中的所有參數都已經被調整到參數邊界值時，模擬處理器120會判定上述的預設條件已經達成，則模擬處理器120會回傳所有的模擬報告給伺服器110。特別是，參數邊界值例如是預先設定於模擬處理器120中或是由使用者在模擬專案當中進行設定，本揭示內容並不在此限制參數邊界值的具體設定方式。

在一些實施例中，模擬處理器120例如會設定模擬次數門檻值（例如，3次）。當模擬專案重複模擬的次數達到模擬次數門檻值時，模擬處理器120會判定上述的預設條件已經達成，則模擬處理器120就會回傳所有的模擬報告給伺服器110。

基於上述實施例所介紹的模擬管理系統100，使用者只需要透過使用者裝置200連接至模擬管理系統100，模擬管理系統100就會安排模擬專案的模擬，並且還能夠自動地解決許多模擬時所可能出現的問題或自動找到較佳的參數組合。據此，使用者只需要再向模擬管理系統100發出報告請求，模擬管理系統100就會將整理好的模擬報告發送給使用者裝置200。

圖2繪示本揭示內容一實施例的模擬管理系統的運算方法的流程圖。本實施例的流程S200適用於圖1實施例的模擬管理系統100，故以下將搭配圖1中的各項元件來對本實施例的各個步驟進行說明。值得一提的是，已於先前段落詳細描述過的各個步驟的細節在以下段落將不再贅述。

首先，在步驟S202中，由伺服器110產生模擬專案。

在步驟S204中，由模擬處理器120將模擬專案傳送至集群設備300，以使得集群設備300中之複數台運算主機320-1～302-n平行執行對應於模擬專案之複數個模擬工作並分別產生複數個模擬結果。

最後，在步驟S206中，模擬處理器120會接收來自集群設備的多個模擬結果，並依據這些模擬結果產生模擬報告。

圖3繪示本揭示內容另一實施例的模擬管理系統的運算方法的流程圖。本實施例的流程S300適用於圖1實施例的模擬管理系統100，故以下將搭配圖1中的各項元件來對本實施例的各個步驟進行說明。值得一提的是，已於先前段落詳細描述過的各個步驟的細節在以下段落將不再贅述。

首先，在步驟S302中，伺服器110會產生模擬專案。

在步驟S304中，模擬處理器120會將模擬專案傳送至集群設備300，以使得集群設備300中之複數台運算主機320-1～302-n平行執行對應於模擬專案之複數個模擬工作。

在步驟S306中，模擬處理器120會從集群設備300接收到多個模擬進度，其中每個模擬進度對應至一個模擬工作。

在步驟S308中，模擬處理器120會判斷模擬進度中是否包括第一預設錯誤，亦即判斷模擬中是否出現分配的問題或硬體上的問題等。

若在步驟S308中模擬處理器120判斷所接收的模擬進度中包括第一預設錯誤，則進入步驟S318，模擬處理器120將第一預設錯誤傳送至伺服器110。在步驟S320中，伺服器110會將第一預設錯誤通知集群設備300的管理人員，亦即通知管理人員模擬過程中哪裡出現了問題。

若在步驟S308中模擬處理器120判斷所接收的模擬進度中不包括第一預設錯誤（亦即模擬正常運行），則進入步驟S310。

在步驟S310中，模擬處理器120會判斷模擬進度中是否包括第二預設錯誤，亦即判斷運算主機320-1～302-n是否發生模擬失敗。

若在步驟S310中模擬處理器120判斷所接收的模擬進度中包括第二預設錯誤，則進入步驟S322，模擬處理器120根據第二預設錯誤指示集群設備300，以使第二預設錯誤對應的運算主機重新執行對應的模擬工作。隨後，回到步驟S306。

若在步驟S310中模擬處理器120判斷所接收的模擬進度中不包括第二預設錯誤，則進入步驟S312。

在步驟S312中，模擬處理器120會從集群設備300接收多個模擬結果。

在步驟S314中，模擬處理器120會判斷預設條件是否達成。例如，當模擬專案中的所有參數都已經被調整到參數邊界值或重複模擬次數達到模擬次數門檻值時，判斷預設條件已經達成；反之當模擬專案中的尚有參數未被調整到參數邊界值且重複模擬次數尚未達到模擬次數門檻值時，判斷預設條件並未達成。

若在步驟S314中模擬處理器120判斷預設條件並未達成，則進入步驟S316，模擬處理器120會根據模擬報告調整模擬專案對應的至少一個參數，然後將調整參數後的模擬專案傳送至集群設備300，以讓多台運算主機平行執行對應於調整後的模擬專案的調整後的多個模擬工作。隨後，回到步驟S306。

若在步驟S314中模擬處理器120判斷預設條件已經達成，則進入步驟S324，模擬處理器120會將產生過的所有模擬報告傳送給伺服器110，而伺服器110例如會將此些模擬報告記錄在資料庫當中。

如此一來，一旦使用者透過使用者裝置200發送報告請求給伺服器110，伺服器110能夠將此些模擬報告傳送給使用者裝置200。使用者能夠方便地取得模擬報告，並且據以判斷出較佳的參數組合。

綜上所述，本揭示內容實施例的模擬管理系統，利用伺服器提供使用者登入與產生模擬專案的介面，並且利用模擬處理器來將模擬專案交給集群設備進行平行模擬，以及收集多個模擬結果並且將多個模擬結果整理成模擬報告回傳給伺服器。據此，使用者能夠大幅節省模擬時間並且同時得到可靠的結果。在一些實施例中，模擬處理器更能夠根據模擬進度中的預設錯誤來執行相對應的操作，以自動排解模擬過程出現的錯誤。此外，在一些實施例中，模擬處理器更能夠根據模擬結果來調整模擬專案中的參數後再次將模擬專案交給集群設備進行平行模擬，以找出較佳的參數組合，提供使用者更有用的資訊。

雖然本揭示內容已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭示內容的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭示內容的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:模擬管理系統 110:伺服器 120:模擬處理器 200:使用者裝置 300:集群設備 310:集群管理裝置 320-1～320-n:運算主機 S202～S206、S302～S324:模擬管理系統的運算方法的步驟

圖1繪示本揭示內容一實施例的模擬管理系統的示意圖。 圖2繪示本揭示內容一實施例的模擬管理系統的運算方法的流程圖。 圖3繪示本揭示內容另一實施例的模擬管理系統的運算方法的流程圖。

100:模擬管理系統

110:伺服器

120:模擬處理器

200:使用者裝置

300:集群設備

310:集群管理裝置

320-1~320-n:運算主機

Claims (10)

1. 一種模擬管理系統，包括：一伺服器，依據來自一使用者裝置的複數個設定參數產生一模擬專案；一集群設備，包括一集群管理裝置及複數台運算主機；一模擬處理器，耦接於該伺服器及該集群設備，並用以：接收來自該伺服器之該模擬專案，並將該模擬專案傳送至該集群設備，其中該集群設備之該集群管理裝置將接收到的該模擬專案拆解成複數個模擬工作，並依據該些模擬工作於該集群設備中選擇該些運算主機相應地平行執行該些模擬工作，並分別產生複數個模擬結果；接收來自該集群設備的該些模擬結果，並依據該些模擬結果產生一模擬報告；以及將該模擬報告傳送至該伺服器。
2. 如申請專利範圍第1項所述的模擬管理系統，其中該模擬處理器更用以：根據該模擬報告調整該模擬專案對應的該些設定參數的至少一者，並產生調整後的該模擬專案；將調整後的該模擬專案傳送至該集群設備，以使該些運算主機平行執行對應於調整後的該模擬專案之調整後的該些模擬工作，並分別產生調整後的該些模擬結果；以及接收調整後的該些模擬結果，並據以記錄該模擬報告，傳送 至該伺服器。
3. 如申請專利範圍第2項所述的模擬管理系統，其中該模擬處理器更用以：判斷該模擬專案對應的該些設定參數是否皆達到一參數邊界值，或該模擬專案的一重複模擬次數是否達到一模擬次數門檻值；若是，則根據該模擬報告調整該模擬專案對應的該些設定參數的至少一者，並產生調整後的該模擬專案；以及若否，則將該模擬報告傳送至該伺服器。
4. 如申請專利範圍第1項所述的模擬管理系統，其中該模擬處理器在該些運算主機執行該些模擬工作時即時從該集群設備接收複數個模擬進度。
5. 如申請專利範圍第4項所述的模擬管理系統，其中，當該些模擬進度包括一第一預設錯誤，該模擬處理器將該第一預設錯誤傳送至該伺服器，並且該伺服器根據該第一預設錯誤通知該集群設備的一管理人員。
6. 如申請專利範圍第4項所述的模擬管理系統，其中，當該些模擬進度包括一第二預設錯誤，該模擬處理器根據該第二預設錯誤指示該集群設備，以使該第二預設錯誤對應的該運算主機重新執行對應的該模擬工作。
7. 如申請專利範圍第1項所述的模擬管理系統，其中該伺服器耦接於一資料庫並且將該模擬報告儲存於該資料庫中，以供該使用者裝置存取。
8. 如申請專利範圍第1項所述的模擬管理系統，其中該模擬專案為一工廠產線模擬專案，並且該模擬報告包括設備效率評價、稼動率、整合稼動率、產能效率以及每小時產出的至少其中之一。
9. 如申請專利範圍第1項所述的模擬管理系統，其中該些設定參數包含至少一隨機參數。
10. 一種運算方法，包含：接收一模擬專案；將該模擬專案傳送至一集群設備，其中該集群設備包括一集群管理裝置及複數台運算主機；藉由該集群管理裝置將接收到的該模擬專案拆解成複數個模擬工作；依據該些模擬工作於該集群設備中選擇該些運算主機相應地平行執行該些模擬工作，並分別產生複數個模擬結果；以及接收來自該集群設備的該些模擬結果，並依據該些模擬結果產生一模擬報告。

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