MODELAČNÍ A SIMULAČNÍ SOFTWARE SIMUL8 A MOŽNOSTI JEHO UPLATNĚNÍ V LOGISTICE CESTOVNÍHO RUCHU

Transkript

1 MODELAČNÍ A SIMULAČNÍ SOFTWARE SIMUL8 A MOŽNOSTI JEHO UPLATNĚNÍ V LOGISTICE CESTOVNÍHO RUCHU Software for modeling and simulation SIMUL8 and possibilities of its application in trade logistics Abstrakt Mgr. Michal Sedláček, Ph.D. Vysoká škola logistiky v Přerově Katedra logistiky a technických disciplín michal.sedlacek@vslg.cz Příspěvek se zabývá nástinem možností použití modelačních a simulačních nástrojů se zaměřením na jejich aplikaci v cestovním ruchu. Jako výchozí byl vybrán software Simul8, který slouží k modelování procesů na bázi simulace diskrétních událostí a umožňuje tak vytvoření vizuálního modelu lyžařského střediska a animaci jeho běhu. Abstract The contribution deals with the possibilities of useing a modelling and simulation software in the context of its application in trade logistics. As a main software was chosen SIMUL8, which can be used for modelling of a discrete situation processes and is able to create a visual animated model of ski centre. Klíčová slova modelace a simulování procesů, SIMUL8, model lyžařského střediska, modelace služeb a činností. Key words process of modelling and simulation, SIMUL8, ski centre model, modelling of services and activities. ÚVOD Počítačové modelování a simulace se postupně stává nezbytným podpůrným nástrojem v oblasti zefektivňování procesů lidských činností, výrobních systémů i služeb. Umožňuje mimo jiné napodobovat a sledovat vlastnosti jednotlivých procesů a předpovídat jejich chování. Počítačová simulace se stává významným pomocníkem při řešení problémů, vyžadujících využívání takových metod a podpůrných prostředků, které umožní komplexní přístup k projektování systémů i rychlé vyzkoušení různých variant řešení a minimalizování rizika chybných rozhodnutí. POČÍTAČOVÁ SIMULACE Pod pojmem simulace rozumíme experimentování s počítačovým modelem reálného systému. Simulace odstraňuje nedostatky analytických metod, je však zároveň náročnější na čas (sestavení modelu, testování modelu, plánování a vykonávání experimentů) i na přípravu vstupních údajů (4). Princip počítačové simulace 1. Stanovení cíle simulace. 2. Sběr údajů, které jsou potřeba k simulaci. 3. Sestavení simulačního modelu. 4. Prověření sestaveného modelu

2 5. Provádění experimentů - hledání vylepšení systému, ověření se jejich vlivů na modelovaný systém. 6. Zapracování výsledků do reálného systému. Hlavní výhodu simulačních aplikací spatřujeme v možnosti jednoduše se dostat k výsledkům, ke kterým bychom se dopracovali složitější cestou. Specializovaný software dnes obsahuje celou řadu výstupů, které práci nejen usnadní, ale i graficky znázorní. Umožňuje práci v reálném čase, sledování průběhů simulace, stanovení vstupních podmínek, její délky, rychlosti a dalších parametrů. Smyslem modelování v simulačním software je zabrat malou část celkové reality. Pokud vytvoříme model nějakého problému, je nutné zohlednit tolik prvků systému, kolik jich je třeba k vyjádření chování daného problému. Pokud se nám podaří vytvořit simulační model, který se chová dostatečně podobně jako modelovaná realita, je možné konstatovat, že máme k dispozici nástroj pro zkoumání dopadu změn v daném systému. Výhody modelačních a simulačních software shledáváme především v: rychlém získání výsledků; grafickém znázornění výstupů simulací; práci v reálném čase; sledování průběhu simulace (délka, rychlost, vstupní parametry); názorném pochopení chování celého systému. Nevýhody mohou být brány především z hlediska subjektivního pohledu uživatele na software, jako je možná složitost procesu a nutnost vhodného pochopení součástí a vazeb v systému. MODELAČNÍ A SIMULAČNÍ SOFTWARE SIMUL8 Program SIMUL8 je určen pro modelování procesů na bázi simulace diskrétních událostí. Simulací diskrétních událostí je nazývána metoda analýzy chování složitých systémů pomocí experimentování s počítačovým modelem. Při diskrétní simulaci nenastávají změny v systému průběžně, ale pouze v okamžiku, který je pro daný systém důležitý. SIMUL8 je nástrojem pro plánování, navrhování a optimalizaci reálných procesů výroby, logistiky, nebo poskytování služeb. Umožňuje vytvořit vizuální model zkoumaného systému a animaci jeho běhu. Vytvořený vizuální model slouží k náhledu nad strukturou modelovaného systému (4). Modelační a simulační software je zejména efektivním nástrojem vzájemné komunikace umožňující vytvoření počítačového modelu procesu. Zahrnuje faktory ovlivňující celkovou výkonnost a efektivitu procesu, je použitelný na aplikace modelů typu What if?. Program umožňuje zejména: předpovědět budoucího chování systému; měnit parametry simulací; provádět zátěžové testy; sledovat chování celého systému; výběr optimálního řešení konkrétních situací. Výstupem simulací mohou být: surová data; statistiky; grafy; poměrové hodnoty efektivnosti

3 SIMULACE LYŽAŘSKÉHO STŘEDISKA ALPSKÉHO TYPU Při modelování a simulaci lyžařského střediska jsme vycházeli především z následujících kroků: 1. stanovení cíle simulace; 2. sběr údajů, které jsou potřeba k simulaci; 3. sestavení simulačního modelu; 4. prověření sestaveného modelu; 5. provádění experimentů - hledání vylepšení systému, ověření se jejich vlivů na modelovaný systém; 6. zapracování výsledků do reálného systému. Výchozím krokem modelace tedy bylo stanovení částí, které bude model obsahovat. Obsah modelu musí být takový, aby dosáhl daných cílů, v našem případě modelaci a propojení jednotlivých funkčních prvků. Před sestavením samotného modelu předcházel sběr základních údajů, které byly potřeba k následné simulaci a experimentům. Prioritně jsme stanovili části, které model obsahuje. Jsou to: lanovky počet, typ, přepravní kapacita (čas zdržení entity po dobu trvání určité aktivity, distribuce průměrná, exponenciální); sjezdové tratě počet, systém propojení, kapacita (čas na entitu); nástupní a výstupní stanice zásobník entit; pokladny, lidské zdroje počet, čas pro vykonání aktivity; rozmístění a vzájemné propojení objektů. Po stanovení struktury modelu jsme provedli samotnou jeho stavbu. Ta probíhala v malých krocích. Po jejím dokončení následovala verifikace modelu, což je ověření logiky modelu přesnosti, který bude schopen splnit vytyčený cíl. Tím je co neblíže se přiblížit k reálnému modelu lyžařského střediska, který je definován simulačním modelem. Výstupem modelace pak byly výsledky ze simulačních výstupů, které nám ukazují hodnotu každého prvku, který se nachází v modelu. Zajímaly nás především: vytížení lanovek ohled na maximální přepravní kapacitu; přeplněná místa počet entit v zásobnících (nástupní a výstupní místa); vytíženost lidských zdrojů pokladní; výstupy numerické i grafické. Základní stavební prvky programu SIMUL8 V základní struktuře programu Simul8 nalezneme stavební prvky, které jsme upravili pro potřeby naší modelace. Analogicky lze s těmito prvky pracovat jako se stavebnicí při vytváření simulačních modelů. Pro potřeby modelace lyžařského střediska jsme využili zejména následující stavební prvky: 1. Work Item (pracovní položka, entita) je přiřazena lyžaři, návštěvníkovi střediska, modeluje tak dynamické objekty, které se pohybují systémem, vstupující do něj, vyvolávají aktivity a využívají zdroje. 2. Work Entry Point (vstup) je přiřazen vstupu návštěvníka do střediska, obecně se jedná o objekty zachycující vstup entit do systému (obr. 1). Zvolili jsme interval příchodu návštěvníků a distribuční funkci

4 Obr. 1 Work Entry Point Obr. 2 Work Center 3. Work Center (pracoviště, aktivita, činnost) jsou přiřazeny objektům, které modelují aktivity, v našem případě lanovkám a sjezdovým tratím (obr. 2). Zvolili jsme interval nástupu lyžaře do lanovky a distribuční funkci. 4. Storage Bin (zásobník, fronta) jsou přiřazeny nástupním a výstupním stanicím lanovek tj. objektům, které modelují hromadění entit (lyžařů). Obecně zásobníky předcházejí aktivity, na jejichž provedení čekají v zásobníku entity z důvodu nedostupnosti zdrojů (přepravní kapacity lanovek) (obr. 3). Můžeme také zadat dodatečný čas pobytu lyžařů ve stanici a její kapacitu. Obr. 3 Storage Bin Obr. 4 - Resource 5. Resource (zdroj) byly přiřazeny k pokladnám jako lidské zdroje. Jedná se o objekty sloužící pro modelování omezených kapacit pracovníků, které jsou využívány při činnostech (prodej permanentek) (obr. 4). Volíme počet pracovníků v pokladnách vykonávající současně určitou činnost a jim přiřazenou dobu práce. 6. Route (cesta) jsou objekty, které propojují v modelu jednotlivé simulační objekty a znázorňují tak vzájemné návaznosti aktivit, čímž určují pohyb lyžařů celým střediskem

5 Výsledný model lyžařského střediska Výsledný sestavený model lyžařského střediska je znázorněn na obrázku č. 5. Obr. 5 Model lyžařského střediska Obrazovka je základní plochou programu SIMUL8, v základním menu nalezneme veškeré funkce programu. Červené tečky představují entity (lyžaře) pohybující se systémem (střediskem) po předem stanovených cestách (route). Zásobníky (storage bin) shromažďují lyžaře čekající na lanovku a zároveň se vracející po sjezdových tratích. Čísla u ikonek znázorňují počet entit, které vstoupily do systému, počet entit čekajících v zásobnících a počty lidských zdrojů vykonávajících danou činnost. Obr. 6 Čekací doby všech stanic

6 Výstupy simulace lyžařského střediska 1. Čekací doby v nástupních stanicích Přehledným výstupem simulace v našem pojetí je numerické i grafické znázornění čekacích dob lyžařů na nástupních či přestupních stanicích lanových drah. Je především zajímavé sledovat měnící-se čekací doby s ohledem na rostoucí počet lyžařů ve středisku. Výstup simulace nástupní stanice je znázorněn na obrázku č. 6 a Vytížení lanových drah Obr. 7 Čekací doba v jedné stanici Druhým, neméně zajímavým výstupem simulačního modelu je znázornění průměrného vytížení lanových drah, které je znázorněno na obrázku č. 7. Obr. 8 Vytížení lanové dráhy

7 ZÁVĚR Použití modelačních a simulačních programů je obecně známé především v souvislosti s výrobou, výrobními procesy, její efektivity a plánování. Možnosti použití těchto software jsou ale i v jiných odvětvích lidských činností. Úkolem příspěvku bylo zejména nastínit možnosti použití modelačního a simulačního software, v našem případě produktu SIMUL8, a ukázat jednu z cest jeho uplatnitelnosti v cestovním ruchu. S takto sestaveným modelem můžeme provádět soubor analýz, měnit vstupní parametry a zjišťovat, co se stane, pokud se středisko přeplní lyžaři, která místa jsou nejvytíženější a kde použít případné lidské zdroje. Z hlediska výstupů, simulací umožňuje program SIMUL8 užití souboru ukazatelů výkonnosti celého systému. Výpis výsledků bude vždy obsahovat takové ukazatele, které si uživatel sám zvolí. Kromě numerických výstupů můžeme použít přehlednější a názornější grafické formy výsledků, jak jsme v příspěvku ukázali. Program disponuje ale i dalšími užitečnými funkcemi, o kterých jsme se nezmínili a mezi které patří funkce finance a náklady. Ty přidávají základní aktivitu, tzv. kalkulaci do simulačního modelu. S funkcí finance, máme možnost vstupu kapitálu, fixních a variabilních nákladů, které vznikají za jednotlivé položky a procházejí objekty v simulačním modelu. Náklady se nastavují pro každý objekt samostatně. U každého z objektů SIMUL8 si můžeme spojit kapitálové náklady, inventář, náklady na zpracování za jednotku popř. náklady na zpracování za jednotku času. S těmito informacemi může program dynamicky přidělovat náklady objektům s přihlédnutím na náhodný proces a fronty podle předem daného simulačního scénáře. Možnosti modelačních programů jsou široké a věříme, že se nám podařilo ukázat schopnost jejich použití i v jiné sféře, než je výroba a výrobní činnosti. LITERATURA SIMUL8, Corporation. SIMUL8 Manual and simulation guide. - Glasgow: s. ISBN Hauge, J. W.- Paige, K. N.: Learning SIMUL8 : The Complete Guide second edition. - Bellingham: s. ISBN Simulační projekt v pěti jednoduchých krocích. [Online] Dostupné na www: < Makový, R.: Simulace logistických procesů pomocí programu SIMUL8. - Bakalářská práce. Přerov: s. Šanovec, P.: Simulace výrobního procesu v programu SIMUL8. - Bakalářská práce. VŠLG Přerov: s. Recenzoval: Prof.Ing. Imrich Rukovanský, CSc., Katedra logistiky a technických disciplín, VŠLG Přerov