Funktionsweise der Simulations-Engine

Die Simulations-Engine verstehen

ProcessMind verwendet eine diskrete Ereignissimulation (DES), um Ihre Prozesse zu modellieren. Wenn Sie die Funktionsweise dieser Engine verstehen, können Sie Simulationen gezielter konfigurieren und Ergebnisse präzise interpretieren.

Was ist eine diskrete Ereignissimulation?

Bei einer diskreten Ereignissimulation ändert sich der Systemzustand nur bei bestimmten Ereignissen: Die Uhr springt von Ereignis zu Ereignis, dazwischen geschieht nichts. Dieser Ansatz eignet sich für Geschäftsprozesse besonders gut, weil:

• Aktivitäten haben klar definierte Start- und Endzeitpunkte
• Ressourcen werden zu bestimmten Zeitpunkten zugewiesen und freigegeben
• Cases treffen an definierten Punkten ein und werden dort abgeschlossen

Warum diskrete Ereignisse?

Anders als bei kontinuierlichen Simulationen, die etwa in der Physik oder Strömungsdynamik eingesetzt werden, müssen Geschäftsprozesse nicht von Moment zu Moment modelliert werden. Ein Kreditantrag wechselt nicht allmählich von “eingereicht” zu “genehmigt”, sondern ändert seinen Zustand bei bestimmten Ereignissen.

Die zentrale Ereignisschleife

Die Simulations-Engine durchläuft eine einfache Schleife:

1. Initialize: Set up starting conditions
2. Get Next Event: Find the earliest scheduled event from the priority queue
3. Advance Time: Move simulation clock to that event's time
4. Process Event: Handle the event (start activity, complete activity, etc.)
5. Schedule New Events: Based on what happened, add new events
6. Repeat: Continue until end time or max events reached (5,000,000)
7. Output: Generate the complete event log

Ereignistypen

Die Simulation erzeugt und verarbeitet mehrere Ereignistypen:

Generierung und Eingang von Cases

Cases gelangen über Start Events in Ihrem BPMN-Modell in die Simulation. Das Eingangsmuster wird durch die Verteilung für die Case-Generierung gesteuert.

Standardmuster für Eingänge

Standardmäßig treffen Cases gemäß einer Poisson-Verteilung mit einer Rate von 1 Case pro Stunde ein. Dadurch entstehen realistische, zufällige Abstände zwischen den Eingängen, wie sie für viele Geschäftsprozesse typisch sind.

Eingänge anpassen

Sie können mithilfe der im Abschnitt Verteilungen beschriebenen Verteilungen unterschiedliche Eingangsmuster konfigurieren.

Case-Fluss durch den Prozess

Sequence Flows

Wenn ein Case ein Element abschließt, folgt er unmittelbar dem ausgehenden Sequence Flow. Gibt es nur einen ausgehenden Pfad, nimmt der Case diesen automatisch.

Gateway-Verhalten

Gateways steuern, wie Cases sich aufteilen und wieder zusammengeführt werden:

Wahrscheinlichkeiten festlegen

Bei XOR-Gateways weisen Sie jedem ausgehenden Flow eine Wahrscheinlichkeit zu. Dabei handelt es sich um relative Gewichtungen:

• Wenn Sie die Flows mit 70, 20 und 10 gewichten, werden sie zu 70 %, 20 % und 10 % normalisiert
• Wenn Sie die Flows mit 7, 2 und 1 gewichten, erhalten Sie dasselbe Ergebnis
• Nicht zugewiesene Flows verwenden den verbleibenden Prozentsatz

Aktivitätsausführung

Wenn ein Case einen Task, also eine Aktivität, erreicht, durchläuft die Engine folgende Schritte:

1. Ressourcenverfügbarkeit prüfen

Hat die erforderliche Ressource noch Kapazität?

2. Bei Bedarf in die Warteschlange einreihen

Wenn keine Ressourcen verfügbar sind, gelangt der Case in die Warteschlange. ProcessMind verwendet standardmäßig die Reihenfolge FIFO (First In, First Out): Cases werden in der Reihenfolge ihres Eingangs verarbeitet.

3. Ressourcen zuweisen

Sobald sie verfügbar sind, werden die erforderlichen Ressourceneinheiten für diesen Case reserviert.

4. Beispiel für die Verarbeitungszeit

Die Engine zieht einen Wert aus der konfigurierten Verteilung für die Bearbeitungszeit. Dieser Wert bestimmt, wie lange die Aktivität dauert.

5. Abschlussereignis einplanen

Ein Abschlussereignis wird bei current_time + processing_time in die Ereigniswarteschlange aufgenommen.

6. Ressourcen freigeben

Wenn das Abschlussereignis eintritt, werden die Ressourcen für andere Cases wieder in den Pool zurückgegeben.

Minimale Verarbeitungszeit

Damit eindeutige Timestamps und ein realistisches Verhalten gewährleistet sind, haben alle Aktivitäten eine Mindestdauer von 1 Sekunde. Auch bei einer Verteilung mit einer Dauer von null benötigen Aktivitäten mindestens diese Zeit.

Überspringwahrscheinlichkeit

Für Aktivitäten kann eine Überspringwahrscheinlichkeit von 0 bis 100 % konfiguriert werden. Wenn eine Aktivität übersprungen wird:

• Der Case geht sofort zum nächsten Element weiter
• Es werden keine Ressourcen verbraucht
• Es vergeht keine Zeit, abgesehen von der Mindestdauer von 1 Sekunde
• Die Aktivität erscheint mit minimaler Dauer im Event Log

Damit lassen sich reale Szenarien modellieren, in denen Schritte gelegentlich übersprungen werden.

Zeitverarbeitung

Die Simulationsuhr

Die Simulation führt eine virtuelle Uhr, die diskret von Ereignis zu Ereignis voranschreitet. Liegt das nächste Ereignis um 10:35 Uhr und die aktuelle Zeit ist 10:30 Uhr, springt die Uhr direkt auf 10:35 Uhr.

Zeiteinheiten

Intern werden alle Zeiten in einheitliche Einheiten umgerechnet. Sie können Dauern angeben in:

• Sekunden
• Minuten
• Stunden
• Tagen

Eingangsraten werden separat pro Stunde, Tag, Woche, Monat oder Jahr festgelegt.

Periodizität und Zeitfenster

Parameter können sich abhängig von der Simulationszeit ändern. Zum Beispiel:

• Unterschiedliche Eingangsraten an Wochentagen und Wochenenden
• Unterschiedliche Bearbeitungszeiten in Früh- und Spätschichten
• Unterschiedliche Ressourcenkapazität während Spitzenzeiten

Details zur Konfiguration finden Sie in der Dokumentation zu Periodizität.

Ressourcenverwaltung

Ressourcenpools

Jede Ressource verfügt über eine definierte Kapazität, also über die Anzahl der Cases, die sie gleichzeitig bearbeiten kann.

Warteschlangenverwaltung

Wenn die Nachfrage die Kapazität übersteigt, warten Cases in einer Warteschlange. ProcessMind verwendet standardmäßig die Reihenfolge FIFO (First In, First Out). Dadurch werden Cases in der Reihenfolge ihres Eingangs verarbeitet.

Event Log erzeugen

Während die Simulation läuft, wird jede Aktivitätsausführung im Ausgabe-Event-Log aufgezeichnet:

Dieses Event Log entspricht gängigen Event-Log-Formaten und kann mit allen ProcessMind-Werkzeugen analysiert werden.

Simulationsgrenzen

Nächste Schritte