挑战
许多仿真软件包都提供了涵盖各种情况的开箱即用对象。然而，与从头开始构建有针对性的自定义对象相比，使用这些预建结构往往会导致代码量增加、模型运行速度减慢以及模型维护困难。在本演讲中，将详细讨论为美国国立卫生研究院（NIH）建立班车模型的技术方法。该模型中使用的技术，特别是在初始化时生成智能数据结构和使用自定义对象的技术，可用于任何行业的建模，并可使用大多数仿真软件包。
简介
许多仿真软件包都提供了易于使用的组件，使新手用户无需大量编程即可对系统进行建模。这通常是通过建模者在 "重型 "建模结构中设置各种输入参数来实现的。模型创建者扮演的是配置者而非编程者的角色。
即使建模者主要是对预建结构进行配置设置，他们通常也需要在模型中加入一些编程。这可能是在可视化编程环境中编程，也可能是编写非常简单的脚本来定制预置结构体的行为。
虽然大多数模型都需要一些编程，但许多建模者却不愿在较低层次上构建模型。作者发现，在许多情况下，使用软件包的底层构件，而不是更大、更全面的结构，可以在更短的时间内创建模型。
解决方案
模型背景
美国国立卫生研究院（NIH）总部（简称 NIH 主园区）位于马里兰州贝塞斯达市。NIH 主园区占地 300 多英亩，拥有超过 75 座建筑。班车服务帮助员工、病人、承包商和访客在园区内穿梭。班车服务还提供主园区与马里兰州蒙哥马利县校外卫星设施之间的额外路线。与许多组织一样，美国国立卫生研究院园区在 2020 年春季 COVID-19 大流行开始影响美国时迅速转向远程工作模式。这导致对班车服务的需求减少。随着美国国立卫生研究院（NIH）开始制定让员工安全返回校园的计划，为 NIH 的研究任务提供支持服务的研究服务办公室（ORS）意识到，在 COVID 后或过渡到 COVID 后的环境中，对班车服务的需求可能会截然不同。ORS 和 MOSIMTEC 在 SIMIO 中建立了一个离散事件仿真模型，以了解各种班车系统设计策略对各种需求模式的影响。本报告将重点介绍该模型的两个关键技术组件：Greer、Legard 和 Wolski 1.在模型初始化时填充一个数组结构，以简化模型代码的其余部分。2.与包含大量开箱即用功能的预建模块相比，从低级结构构建模型的价值。
数据结构的重要性
在这个模型中，给定循环上的穿梭总线的偏移量应该相等。例如，如果一个循环大约需要 60 分钟才能完成，并且有 2 辆巴士，那么用户希望大约每 30 分钟看到一辆巴士。模型系统具有时间检查功能，因此巴士可以在某个站点停留，直到预定的发车时间。NIH 需要了解特定线路何时可能从 1 辆巴士变为 2 辆巴士，以满足高峰期的需求。但是，如果仿真分析师必须为每次巴士数量变化或班次变化重新构建自定义时间表，那么运行分析所需的时间将是不切实际的。
模型初始化代码需要一个停靠站积木式列表。通过使用系统中公共汽车的开始/停止时间，在模型初始化时动态建立公共汽车时刻表。这样，分析师就可以测试各种巴士策略，而无需手动创建完整的巴士时刻表。
当天的完整巴士时刻表存储在一个简单的数组中。有了这种数据结构，公交车执行路线的逻辑就变得非常简单。埃里克-雷蒙德（Eric Raymond，2001 年）说："智能数据结构和傻瓜代码比相反的方式效果要好得多。项目团队花费了大量时间来规划公共汽车时刻表阵列。然而，一旦阵列就位，模型其余部分的开发就会非常迅速，在开发和测试过程中几乎不会出现问题。
从零开始建模的好处
本摘要介绍的示例模型是在 SIMIO 中开发的。虽然对 SIMIO 的高水平介绍可能会让建模者认为他们只需使用预建的车辆，并根据需要配置设置即可；但与会者会发现，从头开始建立的带有流程逻辑的模型非常容易遵循。使用低级组件构建模型有几个好处：
- 更快的模型开发时间
- 调试更容易
- 运行速度更快
- 未来模型更改更灵活
- 更有机会创建自文档化代码
演示文稿将更详细地讨论这些优势，并分享模型中的具体示例。与使用预建结构相比，从头开始建模的额外成本通常是学习以这种方式建模所需的时间。一旦了解了工具的基本范式以及最关键的要求，从头开始构建对象就很少会增加项目间的时间。演讲将涉及开发这些基本建模技能所需的时间，以及作者在什么情况下仍建议使用预建结构。
业务影响
结论
许多仿真软件包都有预建模型结构，可以通过配置使用，从而避免开发自定义逻辑。然而，使用智能数据结构和使用低级结构构建模型通常可以加快模型开发速度，并带来其他长期效益。
2020 年冬季仿真大会论文集Bae, B. Feng, S. Kim, S. Lazarova-Molnar, Z. Zheng, T. Roeder, and R. Thiesing, eds.
Amy Brown Greer Yusuke Legard
MOSIMTEC, LLC
297 Herndon Parkway、
Suite 302 Herndon, VA 20170, USA
约瑟夫-沃尔斯基
美国国立卫生研究院研究服务办公室
31 Center Dr. Bethesda, MD 20892, USA
参考文献
Raymond, E.S...2001 The Cathedral & the Bazzaar：意外的革命者对 Linux 和开源的思考》。1 st ed..马萨诸塞州牛顿市：O'Reilly Media.