The simplicity of the two-symbol activity cycle diagram (ACD) has made it easy to learn and use to describe discrete event systems in a natural way. But as the complexity of the model increases, the ability of the ACD to provide a full description of the system under consideration becomes more limited. To tackle down the obstacle of ACD, this thesis proposes two classes of extensions to the classical ACD: 1) the extended ACD and 2) the parameterized ACD. The extended ACD is an extension with arc attributes (condition and multiplicity) so as to increase the modeling power of the ACD. The parameterized ACD is another extension with parameterization on the activity and queue of the ACD and token attribute so as to increase the ease of model building and to reduce the model complexity.
The generality of proposed extended ACD is proved with two approaches, which has not yet been done on the ACD: 1) conversion of the extended ACD into a Turing-equivalent modeling formalism, extended Petri Net; and 2) creating the extended ACD model of a Turing machine. This implies that no other extension except the arc condition is necessary to increase the modeling power of the ACD. Other extension may increase the ease of modeling or reduce the model complexity.
The comparative study is also provided to show that the ACD is a good modeling formalism in qualitative and quantitative ways. In a qualitative analysis, it is compared on the six criteria of selecting a modeling formalism with the Event graph, which also allows the parameterization on event vertices and has a modeling power equivalent to a Turing machine. In a quantitative analysis, the simulation model complexities between ACD and event graph models are measured. This comparative study shows that the ACD is a good modeling formalism in that the state changes are cleared defined through the relationship between activities and queues. Thus, this reduces the complexity of each node; in the meanwhile, the structural complexity of the ACD is higher than that of the event graph.
This thesis also proposes a model specification for the simulation execution of the extended ACD models, which is so-we-called activity transition table (ATT). Because the ATT inherits the atomistic structure of the three-phase rule, which is the principle of the simulation execution of the ACD models, it is well suited to automatic code generation and to make the simulation execution more efficient. This is realized by the simulation software tool for ACD, which support model implementation, model execution, and experimentation of the extended ACD models (the parameterized ACD is supported only for the simulation execution and experimenta-tion). At last, a case study is given to demonstrate the workability of parameterized ACD.
Activity cycle diagram (ACD) 은 두 개의 기호로 구성되는 단순함을 가지고 있어, 이산사건시스템을 자연스러운 방식으로 기술에 있어서 습득과 사용이 용이하다. 다만, 시뮬레이션 모델의 복잡도가 증가함에 따라, 고려 대상인 시스템의 상세기술을 제공하는 능력이 점점 제한된다. 이를 해결하기 위해, 본 논문에서는 기존의 ACD 를 확장하는 두 가지 방안을 제안한다. 1) Extended ACD는 condition 과 multiplicity를 arc의 속성으로 추가하는 확장으로 이를 통해 기존의 ACD의 modeling power를 향상하고자 한다. 2) Parameterized ACD는 activity와 queue를 매개변수화하고 Token이 속성(attribute)을 갖게 하여, 모델 생성을 쉽게 하고, 모델의 복잡도를 낮추기 위한 확장이다.
제안된 ACD의 확장이 일반성을 가짐을 보이기 위해, 두 가지 방법으로 ACD가 Turing machine과 동일한 modeling power를 가짐을 증명한다. 1) Extended ACD 를 Turing-equivalent 한 modeling formalism 인 extended Petri Net 으로 변환됨을 보이며, 2) Turing machine을 extended ACD 로 직접 모델링 할 수 있음을 보인다. 이의 결과로, 제안된 확장 중 arc condi-tion 만으로 기존의 ACD의 modeling power를 Turing machine과 동일한 수준으로 증가시킬 수 있으며, 이외의 확장은 모델 작성의 편의 증대 및 모델의 복잡도를 낮추는데 기여한다.
또한, Event graph 와 정성적 및 정량적 비교 분석을 통해, 제안된 ACD가 modeling formalism 으로 적합한지 보이고자 한다. 정성적인 분석에서는 modeling formalism의 선택 기준에 따라 event graph와 비교하였으며, 정량적인 분석에서는 동일한 상황에 대한 ACD와 event graph model 간의 시뮬레이션 모델들의 복잡도 지표를 산출하여 비교한다. 이를 통해, ACD는 그 작성방식에 의해 전체적인 구조는 복잡하지만, 상태 변이를 activity와 queue간의 관계를 도식화하여 정의하므로, 개별 노드의 복잡도는 낮아지므로, model building 및 communication 에 적합하다.
마지막으로, 확장된 ACD 의 시뮬레이션 실행을 위한 모델 명세로 activity transition table (ATT) 를 제안한다. 제안된 ATT는 ACD의 시뮬레이션 실행의 기본 원칙인 three-phase rule의 atomistic structure 를 가지므로, 자동 코드 생성에 적합하다. 이는 확장된 ACD의 모델 구현, 모델 실행 및 실험을 지원하는 시뮬레이션 소프트웨어 도구의 구현에 적용되어 실현되었다. 마지막으로 case study를 통해 parameterized ACD의 실행 가능성을 시현한다.