SPNP

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SPNP

• Stochastic Petri Net Package

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SPNP. Stochastic Petri Net Package

• Es una herramienta (software) para el análisis de
  sistemas complejos (Stochastic Petri Net models)
  a través de algoritmos numéricos.
• Puede resolver diferentes tipos de modelos
• GSPN. Generalized Stochastic Petri Net (sin
  memoria)
• Procesos no Markovianos (con memoria)
• FSPN. Fluid Stochastic Petri Nets

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SPNP. Stochastic Petri Net Package
Modelos SPN y métodos de análisis
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SPNP. Stochastic Petri Net Package

• De los procesos que se resuelven con este
  software se pueden obtener métricas de estado
  estable o métricas transitorias.
• Permite evaluar los efectos en la salida del
  sistema por cambios realizados en la entrada.

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SPNP. Stochastic Petri Net Package

• Trabaja con un lenguaje parecido a C, llamado
  CSPL (C-based SPN Language), aunque no se
  requiere un previo conocimiento del primero para
  su uso.
• Sin embargo, cuenta con una interfaz gráfica,
  llamada iSPN, que reduce aún más la necesidad de
  conocer el lenguaje C.

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Lenguaje CSPL

• Un archivo CSPL debe contener las siguientes
  funciones básicas
• options()
• net()
• assert()
• ac init()
• ac reach()
• ac final()

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Lenguaje CSPL
options() net() assert() ac init() ac
reach() ac final()

• void options(void)
• Se usa para establecer las opciones para resolver
  el sistema, como el nombre y orden de las
  variables de salida, la precisión de la solución
  del sistema y la creación de variables extras.
• Incluye las siguientes funciones
• void iopt(IOP TYPE option, int val)
• void fopt(FOP TYPE option, double val)
• int input(char msg)
• double finput(char msg)

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Lenguaje CSPL
options() net() assert() ac init() ac
reach() ac final()

• void net(void)
• Esta es la función para definir las redes
  estocásticas.
• void place(char p). Establece una posición con
  el nombre p.
• void init(char p, int n). Establece el número de
  tokens (n) en la posición p.
• void rateval(char t, double val). Establece el
  parámetro de una transición temporal.
• void iarc(char t, char p)
• void oarc(char t, char p)
• Establecen arcos de la posición p a la transición
  t (entrada) o viceversa (salida).

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Lenguaje CSPL
options() net() assert() ac init() ac
reach() ac final()

• int assert(void)
• Es una función que sirve para verificar la
  validez de un grafo de alcance, que se evalúa de
  acuerdo a condiciones establecidas por el
  usuario. Si un grafo es válido regresa RES NOERR
  y si no es válido regresa RES ERROR.

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Lenguaje CSPL
options() net() assert() ac init() ac
reach() ac final()

• void ac init(void)
• Esta función se llama antes de iniciar la
  construcción del grafo de alcance para que la
  información de salida del modelo sea guardada en
  un archivo .out.
• void ac reach(void)
• Esta función, a diferencia de la anterior, se
  ejecuta después de la construcción del grafo de
  alcance. Se usa para que la información de salida
  del grafo de alcance sea guardada en el archivo
  .out.

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Lenguaje CSPL
options() net() assert() ac init() ac
reach() ac final()

• void ac final(void)
• Se usa esta función para establecer las salidas
  después de realizar el análisis de la red.
• Dentro de esta función se pueden usar las
  siguientes
• void solve(double t). Para resolver en sistema en
  un tiempo t, que se puede definir como infinito
  (INFINITY) para análisis de estado estable
• void pr_std_average (void). Da como salida la
  probabilidad de que una posición no esté vacía y
  su número promedio de tokens.
• void pr expected(char string, double (func)()).
  En el archivo de salida da como resultado lo que
  regrese la función func() precedida por una
  cadena de caracteres string.

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Ejemplo

• / This example adapted from M.K. Molloy's IEEE
  TC paper /
• include "user.h"
• void options() /SE USA PARA
  ESTABLECER LAS OPCIONES PARA RESOLVER EL
  SISTEMA/
• iopt(IOP_SSMETHOD, VAL_GASEI)
• iopt(IOP_PR_FULL_MARK,VAL_YES)
• iopt(IOP_PR_MARK_ORDER,VAL_CANONIC)
• iopt(IOP_PR_MC_ORDER,VAL_TOFROM)
• iopt(IOP_PR_MC,VAL_YES)
• iopt(IOP_PR_PROB,VAL_YES)
• iopt(IOP_MC,VAL_CTMC)
• iopt(IOP_PR_RSET,VAL_YES)
• iopt(IOP_PR_RGRAPH,VAL_YES)
• iopt(IOP_ITERATIONS,20000)
• fopt(FOP_ABS_RET_M0,0.0)
• fopt(FOP_PRECISION,0.00000001)

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Ejemplo

• void net()
• place("p0") /ESTADOS/
• init("p0",1) /NUMERO DE TOKENS
  QUE NECESITA/
• place("p1")
• place("p2")
• place("p3")
• place("p4")
• rateval("t0",1.0) /VALOR DE LAS
  TRANSICIONES TEMPORALES/
• rateval("t1",3.0)
• rateval("t2",7.0)
• rateval("t3",9.0)
• rateval("t4",5.0)
• iarc("t0","p0") oarc("t0","p1") oarc("t0","p
  2") /ARCOS DE ENTRADA Y SALIDA DE
• TRANSICIONES/
• iarc("t1","p1") oarc("t1","p3")
• iarc("t2","p2") oarc("t2","p4")
• iarc("t3","p3") oarc("t3","p1")
• iarc("t4","p3") iarc("t4","p4") oarc("t4","p
  0")

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Ejemplo

• int assert()
  /PARA COMPROBAR LA VALIDEZ DE UN GRAFO DE
  ALCANCE/
• if (mark("p3") gt 5)
• return(RES_ERROR)
• else
• return(RES_NOERR)
• void ac_init() /LAS
  FUNCIONES QUE SE ESCRIBAN APARECERAN AL INICIO
  DEL ARCHIVO .OUT/
• fprintf(stderr,"\nExample from Molloy's
  Thesis\n\n")
• pr_net_info() / information on the net
  structure /
• void ac_reach() /LAS
  FUNCIONES QUE SE ESCRIBAN APARECERAN AL FINAL DE
  LA
• EJECUCION EN EL ARCHIVO .OUT/
• fprintf(stderr,"\nThe reachability graph has
  been generated\n\n")
• pr_rg_info() / information on the
  reachability graph /

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Ejemplo

• double ef0() return((double)mark("p0"))
  /VARIABLES QUE NOS REGRESAN LOS
• VALORES NECESITADOS/
• double ef1() return((double)mark("p1"))
• double ef2() return(rate("t2"))
• double ef3() return(rate("t3"))
• double eff() return(rate("t1") 1.8
  (double)mark("p3") 0.7)
• void ac_final()
  /ESTABLECE LAS SALIDAS REQUERIDAS/
• solve(INFINITY)
  /ANALISIS EN ESTADO ESTABLE/
• pr_mc_info() / information about the Markov
  chain /
• pr_expected("mark(p0)",ef0)
  /REGRESA EL VALOR DE ef0/
• pr_expected("mark(p1)",ef1)
• pr_expected("rate(t2)",ef2)
• pr_expected("rate(t3)",ef3)
• pr_expected("rate(t1) 1.8 mark(p3)
  0.7",eff)
• pr_std_average() /PROBABILIDAD DE QUE
  UNA POSICION NO ESTE
• VACIA Y EL PROMEDIO DE TOKENS/

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Tutorial de SPNP graphics 0.2

• A continuación presentaremos una guía referente a
  la utilización del paquete SPNP en su versión
  gráfica 0.2, mostrado paso por paso, lo cual nos
  permitirá editar y solucionar GPSNs.

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Creación de un nuevo proyecto

• Al iniciar el programa nos aparece esta pantalla.
• Enseguida nos dirigimos a file y escogemos new.
• En la pantalla que se despliega ingresamos el
  nombre del proyecto el nombre del modelo y el
  tipo de modelo.

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Pantalla para elegir modelo
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Creación de estado o transición

• Se da click en la opción Place del menú
  principal.
• Se pueden crear transiciones inmediatas o
  temporales.
• Para crear cualquiera de las dos se da click en
  la opción deseada ya sea Imm.Trans para la
  primera o Time trans para la segunda.

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Creación de un arco

• Click en en la opción arc del menú principal.
• Enseguida damos click en el estado o transición
  deseada.
• Y nos despalzamos con el click oprimido hasta el
  estado o transición que queremos conectar.

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Definición de un estado

• Click derecho en el estado que deseamos definir,
  elegimos property del menú que se despliega
• Nos aparece una pantalla en la cual podemos
  cambiar el nombre del estado e indicar el número
  de tokens que va a tener.
• Un estado que tenga más de un token aparece de
  color rojo.

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Definición de una transición inmediata

• Click derecho en la transición inmediata que se
  desea definir y elegimos property.
• En la pantalla que aparece podemos cambiar el
  nombre de la transición, darle un valor
  prioritario, agregarle una función guard y
  definir la probabilidad.

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Definición de una transición temporal

• Click derecho en la transición de tiempo que se
  desea definir y elegimos property.
• En la pantalla que aparece podemos cambiar el
  nombre, la prioridad y definir la distribución
  entre otras.

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Rotar una transición y modificar un arco

• Podemos rotar una transición con el fin de
  diseñar el diagrama idóneo.
• Damos click derecho en la transición deseada y
  elegimos rotate.
• Asimismo podemos modificar los arcos para que
  tengan una mejor trayectoria.
• Dando click en mod. Arc y en el menú principal,
  para luego desplazarnos con el mouse según como
  se desee el arco.

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Para mostrar el número de Tokens

• Se da click derecho sobre el estado y luego se
  elige la opción Display number Token(s).

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Cambio de cardinalidad y de multiplicidad

• Podemos cambiar la cardinalidad o dirección del
  arco.
• Damos click derecho en el arco escogemos
  Property y en la pantalla que se despliega
  tenemos la opción de cambiar desde donde hasta
  donde va el arco.
• Asimismo en esta misma pantalla podemos cambiar
  la multiplicidad del arco.

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• Configuraciones de entorno, ya sea para análisis
  numérico o simulación.
• Estas son seleccionadas en Model editor del
  menu Environment
•  Al momento de la ejecución del paquete se crean
  diferentes archivos que se pueden seleccionar.
  (En el submenú Option Files)
• Permite seleccionar diferentes opciones de
  análisis, precisión y algoritmo. (En el submenú
  Numerical Analysis)
• Se pueden seleccionar parámetros de simulación.
  (En el submenú Simulation)

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Creación de variables

• Cómo crear una variable?
• Una variable se crea dentro de Variable/constant
  dentro del menu Model Editor

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Creación de funciones

• Cómo crear una función?
• En function definition del menu Model Editor
• Se pueden crear, editar y borrar funciones.

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• En caso de no saber la sintaxis de una función

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Ejecución del modelo (análisis numérico)

• Antes de ejecutar el modelo se pueden crear
  salidas especificas que se necesiten, esto en
  Function Definition de Model Editor

Una vez seleccionados los diferentes parámetros y
el tipo de archivos que se desean, se puede
ejecutar el modelo
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Ejecución del modelo (análisis numérico)

• Para correr el modelo hay que entrar a
  Analysis del menu Analysis Editor.
• Se seleccionaran las diferentes salidas que se
  requieren sobre el modelo.

Si la salida requiere parámetros se deben
anexar. Si una salida no se desea se debe borrar.
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Cómo visualizar los resultados?

• Simplemente hay que seleccionar la pestaña
  Output
• También se pueden ver los archivos seleccionados
  en Configuraciones de entorno

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Algunas otras opciones sobre la ejecución son

• Simulación.
• Características de Animación.
• Mostrar una grafica.
• Comparar graficas.

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Fuente de información

• SPNP DUKE ECE. August 29, 2001
  http//www.ee.duke.edu/kst/software_packages.html