simulationエンジンの仕組みとアーキテクチャ

simulationエンジンの理解

ProcessMindは**discrete event simulation (DES)**エンジンでプロセスをモデル化します。この仕組みを理解することで、simulation設定や結果の解釈がより正確に行えます。

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Discrete Event Simulation（DES）とは？

Discrete Event Simulationでは、システム状態は特定のイベントのみで変化します。クロックはイベント間でジャンプし、イベントの間は変化しません。これが業務プロセスに最適な理由:

• 各アクティビティに明確な開始・終了時刻がある
• リソース割当・解放が明確なタイミングで行われる
• ケースの到着・完了が明示的となる

Discrete Eventを使う理由

連続simulation（物理など）と異なり、業務プロセスでは細かい瞬間を再現せず、event単位で変化します。例えばローン申請は”submitted”から”approved”へevent発生時に切り替わります。

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イベントループの概要

simulationエンジンは、シンプルながら強力なループで処理します:

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 (2,000,000)
7. Output: Generate the complete event log

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イベントの種類

simulationでは、以下の種類のイベントを生成・処理します:

イベント種別	内容
Case Arrival	新しいcaseがStart Eventでプロセス開始
Activity Start	caseがアクティビティを開始（リソース割当）
Activity Complete	caseがアクティビティを完了（リソース解放）
Gateway Evaluation	分岐点で進行パス決定
Case Complete	caseがEnd Eventに到達

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ケースの生成と到着

ケースはBPMNモデルのStart Eventからsimulationに入ります。到着パターンはケース生成分布でコントロールされます。

デフォルト到着パターン

標準では、ケースはポアソン分布で1時間に1件到着します。ビジネスプロセスでよく見られる不規則な間隔を再現します。

到着パターンのカスタマイズ

Distributions で解説している分布を使って、さまざまな到着パターンを設定できます。

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プロセス内のケースフロー

シーケンスフロー

caseがエレメントを完了すると、すぐにアウトゴーイングのシーケンスフローを進みます。1本のみなら自動で進みます。

ゲートウェイ動作

Gatewayはcaseの分岐や結合を制御します:

Gateway Type	動作説明
XOR (Exclusive)	確率重みづけで1つだけランダム分岐。設定は自動で重み付け・正規化されます。
AND (Parallel)	すべて同時分岐。ケースは並行するトークンに分割されます。
OR (Inclusive)	1つ以上選択されるランダム分岐。
Event-Based	利用可能なeventの中からランダム選択。

分岐確率の設定

XOR gatewayではアウトゴーイングごとに確率（相対重み）を設定します：

• 70・20・10なら自動で70%、20%、10%に正規化
• 7・2・1も同じ割合
• すべてのフローに確率指定が必要。未指定は残りのパーセントが割当てられます。

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アクティビティ実行

caseがタスク（アクティビティ）に到達すると、エンジンは次の手順で処理します:

1. リソース空き確認

必要なリソースにキャパシティがあるかチェックします。

2. 必要に応じて待機キューへ

リソースがなければ、caseは待機キューへ。ProcessMindは**FIFO (First In, First Out)**で到着順に対応します。

3. リソース割当

リソースが空き次第、必要分をこのcaseに割り当てます。

4. 処理時間サンプリング

エンジンは設定された処理時間分布から値を取得し、アクティビティの所要時間を決定します。

5. 完了イベント登録

current_time + processing_timeで完了イベントがイベントキューに追加されます。

6. リソース解放

完了イベント時に、リソースは他のcase用にプールへ戻ります。

最小処理時間

すべてのアクティビティに1秒の最小durationがあります。処理時間分布が0でも必ず1秒かかります。

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スキップ確率

アクティビティにはスキップ率（0～100%）を設定できます。スキップされると：

• caseは直ちに次のエレメントへ進みます
• リソース消費なし
• 時間経過なし（最小1秒のみ）
• ログ上は最小durationで記録

現実の業務で一部工程が省略される場面をシミュレートできます。

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時間管理

simulationクロック

simulationは仮想クロックでevent間を区切り、時間をジャンプさせます。次のeventが10:35で現在10:30ならクロックは10:35にジャンプします。

時間単位

すべての時間は内部で統一単位に変換されます。指定可能な単位：

• 秒
• 分
• 時間
• 日
• 週
• 月

周期性とタイムスロット

simulation時間に応じて値を変更可能です。例：

• 平日と週末で到着レートを変える
• 午前・午後で処理時間を切り替える
• ピーク時はリソース数を調整

設定方法は周期性 をご確認ください。

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リソース管理

リソースプール

各リソースにはcapacity（同時に扱えるcase数）が設定されています。

キュー管理

リソース需要がキャパシティを超えた場合、caseは待機キューに入ります。ProcessMindは**FIFO (First In, First Out)**方式で到着順に処理します。

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イベントログの生成

simulation実行中、各アクティビティの実行が出力イベントログに記録されます:

項目	説明
ケースID	ケースごとのユニークID（連番で生成）
Activity	BPMNエレメントの名称
Start Timestamp	アクティビティ開始時刻
Complete Timestamp	アクティビティ終了時刻
Resource	実行したリソース名
Attributes	その時点でのcase属性

このログは標準的なイベントログフォーマットに準拠し、ProcessMindのどのツールでも分析可能です。

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simulation制限

制限	値	目的
Max Events	2,000,000	simulationの暴走防止
Min Duration	1秒	タイムスタンプの一意性を保証

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次のステップ

Resources

リソースやキャパシティ制約のモデリング方法を理解しましょう。