POČÍTAČOVÁ SIMULACE PODNIKOVÝCH PROCESŮ. Ing. V. Glombíková, PhD.

Transkript

1 POČÍTAČOVÁ SIMULACE PODNIKOVÝCH PROCESŮ Ing. V. Glombíková, PhD.

2 SIMULACE nástroj pro studium chování objektů reálného světa SYSTÉM určitým způsobem uspořádána množina komponent a relací mezi nimi. zjednodušený, abstraktní pohled na objekty reálného světa stav systému - představuje momentální hodnoty jeho stavových proměnných eventuálně stavy komponent (elementů) v daném okamžiku.

3 Rozdělení systémů reálné systém definovaný nad reálnými objekty, nereálné (koncepční) systém definovaný nad fiktivními, neexistujícími objekty statické chování systému není závislé na čase, dynamické chování systému je definované v závislosti na čase (dvě události nastaly v systému současně, nebo jedna nastala dřív než druhá). Simulace se zabývá pouze dynamickými systémy.

4 Rozdělení systémů Z hlediska vlastností chování systému (charakteru procesu): deterministické hodnoty proměnných jsou v každém okamžiku přesně definovány, při stejných podmínkách jsou výsledky simulace stejné, do modelu nejsou zahrnuty náhodné veličiny. stochastické zkoumaný problém nebo metoda řešení mají náhodný charakter, proměnné se chovají náhodně podle určené pravděpodobnosti. většina podnikových procesů = stochastický systém

5 Rozdělení systémů Z hlediska způsobu zachycení časového faktoru: systémy se spojitým časem časová proměnná může nabývat všech hodnot (jakýchkoli) z určitého intervalu systémy s diskrétním časem - časová proměnná může nabývat jen hodnot z předem určené diskrétní množiny (přirozená čísla, roky, čtvrtletí)

6 Rozdělení systémů Z hlediska charakteru hodnot stavových veličin: systémy se spojitými změnami stavu - hodnoty proměnných modelu se ve sledovaném čase mění spojitě (chemický průmysl, potravinářský, hutnický) systémy s diskrétními změnami stavu - hodnoty proměnných se mění nespojitě v určitých časových okamžicích (SHO, kusovníky) kombinované systémy v případě, že model má vlastnosti typické pro oba předchozí typy

7 Simulační modely množina hodnot stavů spojitá množina hodnot stavů diskrétní čas spojitý diferenciální rovnice simulace diskrétních událostí čas diskrétní diferenční rovnice Markovovy řetězce Diskrétní simulace (discrete-event simulation - DES, next event technika) Změny v systému nenastávají průběžně, ale pouze v okamžiku výskytu tzv. významné události. Sama událost může nastat v jakýkoli okamžik spojitého času Metoda studia chování složitých systémů pomocí experimentování s počítačovým modelem.

8 Simulace diskrétních událostí

9 Příklad diskrétní simulace SHO (OS) obsluha v supermarketu Entita Zákazník Aktivita Aktivita Aktivita Aktivita Příchod Nakup Platba Odchod Zdroj Zdroj Pokladní Pokladna

10 Konfekční výroba dynamický diskrétní logistický systém logistické systémy = systémy související s výrobou, distribucí výrobků, poskytováním služeb

11 Analýza systémů Abstrakce zanedbání, vyloučení těch skutečností ze studia systému, které nejsou z hlediska sledovaného účelu (cíle) podstatné Dekompozice rozklad systému na dílčí části, subsystémy a prvky Hierarchie zachycení souvislostí mezi částmi systému, vyjádřením sounáležitosti části systému ve smyslu nadřazenosti a podřízenosti Modularita specifikace částí systému vykazujících jistou míru samostatnosti a minimální počet vzájemných vazeb

12 Závislost reprodukce chování reálného systému na míře abstrakce použité při modelování Při simulaci a modelování objektů hmotného světa není vždy možno objekt popsat v celé jeho složitosti a proto se na zkoumaném objektu zavádějí abstrakce, které zanedbávají některé aspekty (parametry, vztahy) modelovaných jevů. Vliv míry abstrakce na přesnost modelu přesnost simulace počet detailů počet detailů (rozsah modelu) čas modelování náklady

13 Analýza systémů Abstrakce zanedbání, vyloučení těch skutečností ze studia systému, které nejsou z hlediska sledovaného účelu (cíle) podstatné Dekompozice rozklad systému na dílčí části, subsystémy a prvky Hierarchie zachycení souvislostí mezi částmi systému, vyjádřením sounáležitosti části systému ve smyslu nadřazenosti a podřízenosti Modularita specifikace částí systému vykazujících jistou míru samostatnosti a minimální počet vzájemných vazeb

14 Hierarchie, dekompozice!!! Úhel pohledu úroveň analýzy!!! Podprocesy Aktivity

15 Analýza systémů Abstrakce zanedbání, vyloučení těch skutečností ze studia systému, které nejsou z hlediska sledovaného účelu (cíle) podstatné Dekompozice rozklad systému na dílčí části, subsystémy a prvky Hierarchie zachycení souvislostí mezi částmi systému, vyjádřením sounáležitosti části systému ve smyslu nadřazenosti a podřízenosti Modularita specifikace částí systému vykazujících jistou míru samostatnosti a minimální počet vzájemných vazeb

16 Fáze simulačního projektu Vývojový diagram simulačního projektu Jednoznačný a úplný popis zkoumaného objektu. Definice problému a jeho rozsahu, cílů, určení priorit řešení, odhad požadavků na prac.síly, čas, náklady na řešení % % % Tvorba pojmového modelu, sběr experimentálních dat a analýza pravděp.rozdělení náhod. veličin. Tvorba počítačového modelu, jeho simplifikace Ověření, zda počítačový model reprezentuje pojmový model se stanovenou mírou přesnosti. Ověření, že počítačový model v oblasti aplikovatelnosti prokazuje uspokojivou - míru shody s realitou v souladu se zamýšleným použitím %

17 Ověření věrohodnosti modelu validace modelu realita kvalifikace modelu počítačový model programování pojmový model verifikace modelu

18 Fáze simulačního projektu Vývojový diagram simulačního projektu Experimentování s modelem, Implementace projektu testování různých variant řešení, do praxe Statistická analýza výsledků.

19 Nástroje tvorby počítačového modelu Obecné programovací jazyky (Pascal, C ++, ) textové příkazy (zdroj. kódy), flexibilita, zdatný programátor Simulátory třídy I (Arena, Quest, AutoMode, ) tvorba modelu částečně pomocí GUI + zdroj. kódů Simulátory třídy II (ProModel, Tailor II, Witness, Simscript, Simul8, ) plné GUI, flexibilita, dobrá vizualizace, průměrný programátor

20 Produkty pro diskrétní simulaci podnikových procesů Simulační jazyky univerzálního určení Aplikační simulační programy forma tzv. vizuálního interaktivního modelovacího systému (Visual Interactive Modelling Systems) ARENA fy. Rockwell Automation, obecný simulační jazyk pro průmyslové aplikace a bussiness process reengineering, grafický animační systém, principy hierarchického modelování. PROMODEL fy. Promodel Corporation, hodnocení, plánování a projektování výrobních, skladovacích a logistických systémů. SIMPROCESS fy. CACI Product Company, simulace podnikových procesů, integruje vsobě process mapping, diskrétní simulaci a activity based costing. SIMSCRIPT, SIMUL8, MEDMODEL,

21 Literatura Hušek, R., Lauber,J. Simulační modely, SNTL/Alfa Praha 1987 Kuneš, J., Vavroch, O., Franta,V. Základy modelování, SNTL Praha 1989 Rábová, Z., Češka, M., Zendulka, J. Modelování a simulace, SNTL Praha 1982 Dlouhý, M., Fábry, J., Kuncová, M., Hladík, T. Simulace podnikových procesů, Computer Press, a.s. Brno, 2007 Keřkovský, M., Moderní přístupy k řízení výroby, C. H. Beck Praha 2001 Havrila, M., Počítačové projektovanie, Prešov, 2008, ISBN Havrila, M., Trendy v počítačovom projektovaní výrobných systémov, online cit. [ ], dostupné z Havrila, M., Tendencie v rozvoji počítačovej simulácie výrobných systémov. Manufacturing Engineering/Výrobné inžinierstvo, FVT TU Prešov, č. 3, 2008, VII, str , ISSN Geta Centrum s.r.o, Optimalizace pracoviště v digitální továrně, Baumbruk, M., Výhody integrace komponent digitální továrny: od PLM až k virtuálnímu ověřování, Siemens PLM software Lacko, B., Navrhování systémů řízení, Studijní text, Brno, 2006 Leeder, E., Digitální továrna mocný nástroj pro průmyslovou výrobu, AUTOMA 7/2008, s.56-58, Mareček, P., Virtuální simulace výroby aneb Digitální továrna, IT SYSTEMS 9/2006, on-line cit. [ ], dostupné z PLM Siemens, online cit. [ ],