사용자 수준 맞춤형 모델링 및 시뮬레이션을 위한 개발환경 및 확장된 DEVS 형식론 Development Environment and Extended DEVS Formalism for User-Level Customizable Modeling and Simulation원문보기
복잡한 이산 사건 동적 시스템을 분석하기 위해 모델링 및 시뮬레이션(M&S) 기법을 적용함에 있어서, 기존에는 사용자 수준에 따라 각기 다른 시뮬레이션 환경을 사용해야 했다. 그에 따른 불편함을 해결하기 위하여 본 논문에서는 사용자 수준에 따라 M&S를 수행할 수 있는 통합된 개발 환경 및 개발 환경에서 모델을 효율적으로 관리하기 위해 정형화된 인터페이스를 제안한다. 인터페이스는 확장된 DEVS 형식론 및 모델 제작 규칙으로 구성되어있다. 개발 환경은 모델링 환경과 시뮬레이션 환경으로 나뉘고, 모델링 환경에서는 사용자의 수준별로 다른 모델링 방식을 제공한다. 모델링 작업의 결과로 생성된 모델을 활용하여 시뮬레이션 환경에서 여러 파라미터를 입력해서 시뮬레이션 함으로써 다양한 경우에 대해서 실험을 할 수 있다. 사례 연구에서는 제안한 M&S 환경을 구현한 내용에 대해 소개하고, 환경을 활용해서 복잡한 국방 전투 시스템을 모델링하고, 만들어진 모델을 바탕으로 시뮬레이션 하는 과정을 소개한다.
복잡한 이산 사건 동적 시스템을 분석하기 위해 모델링 및 시뮬레이션(M&S) 기법을 적용함에 있어서, 기존에는 사용자 수준에 따라 각기 다른 시뮬레이션 환경을 사용해야 했다. 그에 따른 불편함을 해결하기 위하여 본 논문에서는 사용자 수준에 따라 M&S를 수행할 수 있는 통합된 개발 환경 및 개발 환경에서 모델을 효율적으로 관리하기 위해 정형화된 인터페이스를 제안한다. 인터페이스는 확장된 DEVS 형식론 및 모델 제작 규칙으로 구성되어있다. 개발 환경은 모델링 환경과 시뮬레이션 환경으로 나뉘고, 모델링 환경에서는 사용자의 수준별로 다른 모델링 방식을 제공한다. 모델링 작업의 결과로 생성된 모델을 활용하여 시뮬레이션 환경에서 여러 파라미터를 입력해서 시뮬레이션 함으로써 다양한 경우에 대해서 실험을 할 수 있다. 사례 연구에서는 제안한 M&S 환경을 구현한 내용에 대해 소개하고, 환경을 활용해서 복잡한 국방 전투 시스템을 모델링하고, 만들어진 모델을 바탕으로 시뮬레이션 하는 과정을 소개한다.
In applying modeling and simulation (M&S) techniques to analyze complex discrete event dynamic systems, conventionally users had to use different simulation environments depending on the user-level. To solve the inconvenience, this paper proposes an integrated development environment for M&S dependi...
In applying modeling and simulation (M&S) techniques to analyze complex discrete event dynamic systems, conventionally users had to use different simulation environments depending on the user-level. To solve the inconvenience, this paper proposes an integrated development environment for M&S depending on user-level and a formalized interface to manage the model in the development environment efficiently. The interface consists of an extended DEVS formalism and model making rules. The development environment is divided into a modeling environment and a simulation environment. In the modeling environment, three modeling methods are provided for each level of the users. Users inputs several parameters to the model generated as a result of the modeling process, and experiments in various cases by using the simulation environment. The case study shows the implementation of the proposed M&S environment, and using the implemented environment, it shows the M&S process of the complex defense combat system.
In applying modeling and simulation (M&S) techniques to analyze complex discrete event dynamic systems, conventionally users had to use different simulation environments depending on the user-level. To solve the inconvenience, this paper proposes an integrated development environment for M&S depending on user-level and a formalized interface to manage the model in the development environment efficiently. The interface consists of an extended DEVS formalism and model making rules. The development environment is divided into a modeling environment and a simulation environment. In the modeling environment, three modeling methods are provided for each level of the users. Users inputs several parameters to the model generated as a result of the modeling process, and experiments in various cases by using the simulation environment. The case study shows the implementation of the proposed M&S environment, and using the implemented environment, it shows the M&S process of the complex defense combat system.
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문제 정의
동시에 Atomic model list도 생성 하는데, coupled model list 안에 존재하는 DEVS 원자 모델을 관리하기 위한 추가적인 목록이다.
기존의 환경들은 세 가지 모델링 관점을 모두 지원하지 않아 사용자 수준이 달라지면 다른 환경을 사용해야 한다는 문제점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 모든 모델링 관점을 포괄하는 환경을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 사용자의 수준에 따라서 맞춤형으로 모델링을 하고 시뮬레이션 할 수 있는 개발 환경 및 개발 환경과 모델 데이터베이스를 연결하는 인터페이스를 제안했다. 모델링 환경에서는 모델 디자이너를 통해 여러 사용자들이 각자의 수준에 맞춰서 모델링할 수 있는 환경을 제공했고, 구성한 모델을 실행 가능한 모델로 자동 으로 합성해주는 모델 합성기를 개발했다.
제안 방법
12는 제안한 모델링 환경인 모델 디자이너에서 세가지 시나리오를 구성하는 예시를 보여주고 있다. 기본 시나리오는 아이콘만 활용하여 구성하였고, 시나리오 1 과 2는 블록 다이어그램을 활용하였다. 시나리오 1은 중대의 박격포를 1개에서 2개로 추가했고, 시나리오 2는 소대의 분대를 3개에서 4개로 추가했다.
따라서 본 연구에서는 구분의 편의성을 위하여 M&S 환경을 사용하는 사용자의 종류를 세 가지로 분류했다.
본 논문에서 초점을 맞춘 부분은 짙은 색 상자 안에 있는 Research Area로, 다양한 수준을 가진 사용자들이 각자의 수준에 맞춰서 모델링 및 시뮬레이션을 할 수 있는 개발 환경 및 개발 환경과 모델 데이터베이스를 연결하는 인터페이스를 제안한다. 제안하는 개발 환경은 모델링 환경과 시뮬레이션 환경으로 분리되어 있는데, 2.
4장에서는 모델링 환경을 거쳐서 나온 결과를 실험할 수 있는 시뮬레이션 환경에 대해 설명한다. 본 환경은 single instruction multiple data (SIMD) (Choi et al., 2014))를기반으로, 다양한 파라미터를 동일한 모델에 넣고 반복 실험을 진행함으로써 시뮬레이션 기반 분석을 할 수 있는 도구를 제공한다.
사용자에게 다양한 파라미터값 집합을 입력받으면 자동으로 파라미터 집합의 모든 경우의 수를 분리해내고, 경우의 수 만큼 모델을 복제해서 각각의 모델을 개별적으로 시뮬레이션 엔진에 연결해 독립적으로 시뮬레이션을 진행한다.
사용자의 종류에 따라서 모델링 관점도 아이콘 기반, 블록 다이어그램 기반, 소스코드 기반의 세 가지로 구분한다.
9에 나타나있다. 실험에 사용할 파라미터와 수집할 결과를 설정한 후 반복 횟수 및 최대로 생성할 모델-엔진 쌍의 개수를 정해준다. Fig.
제안하는 모델링 환경은 다양한 수준의 사용자들이 자신의 수준에 따라서 모델링할 수 있는 도구를 제공한다.
제안한 환경에서 모델을 표현하는 규칙은 전통적인 DEVS의 원자 모델 형식론과 결합 모델 형식론을 확장한 형식론을 제안하여 사용한다.
전자의 규칙이 인터페이스 1로, 확장된 DEVS 형식론이다. 후자의 규칙이 인터페이스 2로, 환경에서 DLL을 활용하기 위해서 지켜야 할 규칙을 정해놓았다. 2.
대상 데이터
실무자, 개발자, 연구자는 각자의 수준에 맞는 모델링 관점을 선택해서 모델링을 수행할 수 있다. 모델 디자이너는 인터페이스를 통해 모델 데이터베이스에 있는 모델을 활용한다. 모델 디자이너로 구성한 결과는 모델의 구조정보만 담고 있어서 모델 합성기를 거쳐야 실행 가능한 모델로 생성된다.
제안한 모델링 환경에서 모델을 구성한 결과물은 모델의 구조와 특성 정보를 포함한 메타 정보만을 가지고 있는 XML 파일이다.
이론/모형
모델을 생성할 때, DEVS 원자 모델은 모델 데이터베이스에 있는 DLL을 활용한다.
성능/효과
13 (b)는 적군의 생존율을 보여준다. 결과적으로 박격포를 추가하여 간접 공격력을 높인 시나리오 1의 아군의 생존율이 더 높다는 결론을 얻을 수 있었다.
사용자에게 다양한 파라미터값 집합을 입력받으면 자동으로 파라미터 집합의 모든 경우의 수를 분리해내고, 경우의 수 만큼 모델을 복제해서 각각의 모델을 개별적으로 시뮬레이션 엔진에 연결해 독립적으로 시뮬레이션을 진행한다. 모델링 과정 중, 모델 합성 과정의 최종 결과로 생성된 실행 가능한 모델 (Executable Model)이 시뮬레이션 환경에서 실행되는 모델임을 확인할 수 있다.
사례 연구에서는 본 환경을 사용하여 군사 전투 시스템을 모델링 및 시뮬레이션 하는 과정을 통해서 복잡한 시스템도 표현할 수 있음을 보였다.
실무자는 아이콘 기반 모델링을 하고, 개발 자는 아이콘의 구성을 블록 다이어그램으로 편집하고, 연구자는 블록 다이어그램의 소스코드를 수정할 수 있는 모습을 확인할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
모델링및 시뮬레이션은 어떠한 이유에서 폭넓게 사용되어져 왔는가?
DEDS로 구성된 시스템들은 기술과 산업의 발전으로 시대가 거듭될수록 더 복잡해지고 있다. 모델링및 시뮬레이션(M&S)은 이러한 복잡한 시스템을 효과적 으로 분석 및 최적화할 수 있는 방법이기 때문에 폭넓게 사용되어져 왔다(Choi and Kim, 2018).
인터페이스에서 구현된 라이브러리가 구분되는 2가지 방법은?
3에서 확인할 수 있듯이, 모델링 환경과 모델 데이터베이스를 연결한다. 인터페이스는 구현된 라이브러리가 모델 데이터베이스 안에 저장될 때의 규칙과, 모델 데이터베이스 안에 있는 내용을 불러올 때의 규칙의 두 가지로 나뉜다. 전자의 규칙이 인터페이스 1로, 확장된 DEVS 형식론이다.
모델링 환경과 모델 데이터베이스를 연결할 때 정해야 하는 규칙을 잘 정의해야 하는 이유는?
3장에서 인터페이스 2를 설명한다. 표준화 된 인터페 이스가 있어야만 모델 라이브러리에 있는 정보를 효율적으로 활용할 수 있기 때문에, 잘 정의해야 할 필요성이 있다.
참고문헌 (16)
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