[논문 리뷰] Comparing simulation output accuracy of discrete event and agent based models: a quantitative approach

Mazlina Abdul Majid, Uwe Aickelin외 1명|arXiv (Cornell University)|2009. 07. 13.

Complex Systems and Decision Making참고 문헌 17인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 영국의 백화점 여자 의류 피팅룸을 사례로 하여 소매 운영에서 인간의 반응 행동을 모델링하기 위해 이산 사건 시뮬레이션(DES)과 에이전트기반 시뮬레이션(ABS)을 비교한다. 두 방법 모두 직원 및 고객 행동을 시뮬레이션할 때 동일한 정확도를 보이며, 관리 정책 변화 평가 가능성이 동일하게 나타났다.

ABSTRACT

In our research we investigate the output accuracy of discrete event simulation models and agent based simulation models when studying human centric complex systems. In this paper we focus on human reactive behaviour as it is possible in both modelling approaches to implement human reactive behaviour in the model by using standard methods. As a case study we have chosen the retail sector, and here in particular the operations of the fitting room in the women wear department of a large UK department store. In our case study we looked at ways of determining the efficiency of implementing new management policies for the fitting room operation through modelling the reactive behaviour of staff and customers of the department. First, we have carried out a validation experiment in which we compared the results from our models to the performance of the real system. This experiment also allowed us to establish differences in output accuracy between the two modelling methods. In a second step a multi-scenario experiment was carried out to study the behaviour of the models when they are used for the purpose of operational improvement. Overall we have found that for our case study example both, discrete event simulation and agent based simulation have the same potential to support the investigation into the efficiency of implementing new management policies.

연구 동기 및 목표

• 이산 사건 시뮬레이션(DES)과 에이전트기반 시뮬레이션(ABS)이 인간의 반응 행동을 모델링할 때 출력 정확도를 평가하기 위해.
• 모델링 접근 방식이 정책 시뮬레이션을 통해 운영 개선을 지원하는 데 효과적인지 평가하기 위해.
• 실제 소매 피팅룸 환경에서의 성능과 모델 출력을 검증하기 위해.
• 정책 영향 분석을 위한 통제된 다중 시나리오 실험에서 두 방법을 비교하기 위해.

제안 방법

• 실제 시스템 성능과 모델 출력을 비교하기 위해 영국의 백화점 여성의류 피팅룸에서 실세계 검증 실험을 수행하였다.
• DES 및 ABS 프레임워크 내에서 표준 방법을 사용하여 고객 및 직원의 반응 행동을 모델링하였다.
• 다양한 관리 정책 시행 조건에서 모델의 행동을 평가하기 위해 다중 시나리오 시뮬레이션 실험을 실시하였다.
• 모델 정확도는 시뮬레이션 결과를 실제 시스템 성능과 비교하여 평가하였다.
• 정확한 비교를 보장하기 위해 DES 및 ABS 모두 동일한 행동 논리를 구현하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이산 사건 시뮬레이션과 에이전트기반 시뮬레이션은 소매 환경에서 인간의 반응 행동을 모델링할 때 어떻게 비교되는가?
• RQ2 실제 시스템 성능과 비교했을 때 DES와 ABS의 출력 정확도는 어떠한가?
• RQ3 두 모델링 접근 방식은 정책 시뮬레이션을 통해 운영 개선을 효과적으로 지원할 수 있는가?
• RQ4 다양한 관리 정책 시나리오에서 모델은 어떻게 성능을 보이는가?

주요 결과

• 이산 사건 시뮬레이션과 에이전트기반 시뮬레이션은 피팅룸에서 인간의 반응 행동을 모델링할 때 동일한 출력 정확도를 달성하였다.
• 검증 실험을 통해 두 모델이 실제 시스템의 성능을 정확하게 반영하고 있음을 확인하였다.
• 다중 시나리오 실험을 통해 두 접근 방식이 정책 영향 평가에 동일하게 효과적임을 입증하였다.
• 동일한 행동 가정 조건 하에서 DES와 ABS 간의 모델 출력 정확도에 유의미한 차이가 관찰되지 않았다.