浅谈『模拟』(Simulation) 【2】-- 视觉化

前言

上一篇使用几个简单的例子说明『模拟』的基本概念与SimPy基本用法，这一次我们仿效『大巨蛋紧急疏散模拟动画』，实作戏院售票流程的模拟动画。

图一. 戏院入场流程

记录模拟结果

首先改写上一篇的01_03_theater.py程式，将模拟结果写入 log，内容含4个栏位：

时间(Time Step)：代表事件完成的时间，而非事件开始的时间，例如购票(purchase_ticket)是指购票完成的时间。观众代码：自动产生的序号。事件：包含到场(arrival)、购票完成(purchase_ticket)、验票完成且至小吃部(check_ticket_store_in)、验票完成直接就坐(check_ticket_wo_food)、离开小吃部(store_out)。处理时间：特定观众在个别事件的完成的时间。

程式逻辑与01_03_theater.py大致相同，不另作解释，可参阅上一篇说明，执行方式如下：

python 01_04_theater_with_log.py

执行后会产生log档案：record.log。另外，售票口个数、验票口个数、小吃部销售员人数设定会记录在config.ini档案，以方便多个程式共用。

产生动画

接着根据record.log产生动画，我採用PyGame套件，程式开发并没有想像中的简单，花了一天一夜才搞定，执行结果如下：

点选这里可以看到完整动画，也可以直接执行程式，指令如下：

python 01_05_gui.py

执行后会看到实际的模拟动画。同时会每隔10时间单位，储存一张截图。之后执行程式产生动画档案animated.gif。

python make_gif.py

侦错与调校

由于程式逻辑複杂，而且有点凌乱，先不作说明，等未来整理出较完整的架构后，再作详细说明，有兴趣的读者可以在文末找到原始程式码。这里仅针对侦错及调校特别说明：

要调慢动画拨放速度，可修改第26行。

play_speed = 60  # 60 frames per second

只播放一个观众的动画，藉以检查动画是否正确，可修改01_04_theater_with_log.py 第87~96行。

    # 初始人数：1人    for moviegoer in range(1):        env.process(go_to_movies(env, moviegoer, theater))    # 模拟    # while True:        # yield env.timeout(arrival_interval)  # 每隔0.2分钟有一观众到场        # moviegoer += 1        # env.process(go_to_movies(env, moviegoer, theater))

重新执行01_04_theater_with_log.py，产生record.log。

也可以修改config.ini档案的设定，调整资源(resoources)，重新执行01_04_theater_with_log.py、01_05_gui.py，观看改善效果，以目前设定而言，小吃部会是戏院的瓶颈，可增加人力，以解决瓶颈。

小结

视觉化可让使用者身历其境，有较深的感受，能从动画中观察出瓶颈，从而进行what-if分析，改善系统效能，如果只是呈现一些冰冷的统计数字，是很难让客户买单的，虽然需要花费很多心力，应该还是值得的。目前的动画非常粗糙，程式架构也缺乏通用性，未来希望能结合3D动画软体，呈现更好的使用者体验(UX)。

之后将继续探讨Simpy更多的功能及应用，也希望有机会能实作专案，以印证所学，本篇的程式码放在GitHub，读者可自行下载。