dnes je 27.5.2020

Input:

Dynamická simulace

9.1.2020, , Zdroj: Verlag Dashöfer

14.5.4 Dynamická simulace

Ing. Leo Tvrdoň, Ph.D., ALog., Ing. Jaroslav Bazala, Ph.D., ALog. a kolektiv autorů

Princip dynamické simulace

Dynamickou simulaci můžeme chápat jako přenesení reálného procesu do virtuálního prostředí, kde čas běží mnohem rychleji než ve skutečnosti. Je založena na napodobování chování reálného systému pomocí jeho modelu v daném časovém období. Zejména jde o systémy diskrétní, tj. takové, ve kterých dochází ke změnám v určitých časových okamžicích.

Dynamická simulace je jedinou metodou umožňující postihnout chování i velmi složitých systémů v dynamických souvislostech s přihlédnutím ke všem podstatným interním vazbám a externím vlivům, s uvažováním náhodnosti probíhajících jevů. Při použití moderních simulačních nástrojů, které umožňují tvorbu modelů blokově orientovaným způsobem, lze ze známých vlastností jednotlivých komponent systému a jeho řídicí logiky vytvořit postupně model, který velmi dobře vystihuje chování reálného systému.

Takovým modelovaným objektem či procesem může být například sklad, výrobní linka, distribuční centrum, technologická zařízení a jejich návaznosti, dopravní obsluha areálu či území, skladování a manipulace, tok informací.

Výhody dynamické simulace

Realizace změn v praxi přináší vždy nemalá rizika. Dynamická simulace jako prediktivní metoda pomáhá tato rizika minimalizovat tím, že umožňuje modelovat pracovní prostředí a simulovat důsledky určitých rozhodnutí. Pomocí sestaveného modelu je možné testovat alternativní chování sledovaného objektu ve změněných podmínkách a cíleně, na základě stanovených měřítek výkonnosti, směřovat k optimalizaci jeho funkce.

Tento způsob práce přináší mnohé výhody. Je možné například vytvářet modely ještě neexistujících systémů a navrhnout řešení, které svým chováním přesně odpovídá představám zadavatele.

Simulační čas běží mnohem rychleji než reálný, a tak je možné rychle vyhodnotit různé varianty navrhovaného řešení problému. Velké množství variant, které lze simulací prověřit, dává předpoklady pro správné rozhodnutí. Umožní objektivně analyzovat procesy a zvyšovat efektivitu využití kapitálu, lidské síly, technologického vybavení a dalších zdrojů. Výsledkem je nejen nalezení výsledného řešení, ale také jeho vizualizace, která vytváří podmínky pro názornost a správné pochopení řešení a má tak velký vliv na včasnost a úspěšnost změnového řízení. Užití prediktivních metod tedy znamená větší důvěru v navržené řešení před tím, než se přistoupí k jeho realizaci v praxi.

Před popisem dynamické simulace je na místě definovat pojem systém. Podle Fishmana (1981) je systém souborem vzájemně provázaných objektů charakterizovaných pomocí určitých atributů, které mohou být rovněž provázány. Z uvedené definice vyplývá, že ne každý soubor objektů je automaticky považován za systém. Pro naplnění uvedené definice musí být splněny následující charakteristiky:

  • složitost (různorodost objektů, které systém zahrnuje),

  • výskyt vnitřních vazeb (mezi objekty systému) a vazeb vnějších (s objekty patřícími jiným systémům),

  • reálnost (měřitelnost) vnitřních a vnějších vazeb,

  • relativní nezávislost souboru objektů,

  • společný cíl existence systému.

Prvky, které nenáleží do systému, ale ovlivňují jeho fungování nebo se mění jeho působením, patří do okolí systému.

Vedle dosud uvedených obecných výhod simulace nabízí dynamická simulace následující další přínosy:

  • možnost testování libovolných variant řešení daného problému v bezrizikovém prostředí,

  • vizualizace procesu umožňuje do procesu zlepšování zapojit širší okruh pracovníků, a to i těch, kteří mají s informačními technologiemi minimální zkušenosti,

  • pomáhá sjednotit pohled na podnikové procesy všech úrovní řízení a výkonových složek,

  • odkrývá nepřesnosti v datech jak podnikových informačních systémů, tak výkonových norem.

Ukazatele dynamické simulace

Dynamická simulace poskytuje celou řadu ukazatelů o fungování zkoumaného modelu. K typickým ukazatelům patří (Dlouhý a kol., 2007):

  • využití výrobních kapacit a zdrojů všech druhů v absolutních hodnotách a procentech (provoz, porucha, nečinnost),

  • minimální, průměrné a maximální doby čekání a délky front vznikajících u zdrojů s omezenou kapacitou,

  • identifikace úzkých (kritických) míst,

  • spotřeba zásob a periodicita jejich doplňování,

  • minimální, průměrné a maximální doby trvání jednotlivých činností, celková doba trvání procesu nebo cyklu,

  • počet požadavků (výrobků, služeb, zakázek), které byly obslouženy systémem během simulace,

  • průměrný počet požadavků, které byly v daném okamžiku v systému,

  • počet neobsloužených požadavků, počet závad a reklamací,

  • statistiky poruchovosti a ztrát tím způsobených,

  • přímé, režijní a celkové náklady na výrobky, služby, zakázky, procesy, činnosti atd. (minimální, průměrné a maximální hodnoty nákladů).

Tyto ukazatele jsou poskytovány rovněž grafickou formou. Na základě statistické a citlivostní analýzy jsou výstupem simulace rovněž charakteristiky spolehlivosti hodnot ukazatelů získaných simulací.

Oblasti aplikace dynamické simulace

Simulační nástroje je možné aplikovat téměř ve všech oblastech činnosti podniku a logistických řetězců. V tabulce je uveden přehled typických úloh pro dynamickou simulaci.

Typické úlohy řešené dynamickou simulací:

Oblasti aplikace Typy úloh 
Výroba Implementace moderních metod řízení, jako je např. kanban.  
Optimalizace kapitálových investic.  
Plánování výroby a zatěžování kapacit vzhledem k seřizovacím časům strojů, linek, skladovým plochám, využití strojů, lidských kapacit.  
Identifikace úzkých míst ve výrobě a zjištění dopadů jejich odstranění na další etapy procesu.  
Optimalizace výrobních dávek a systému doplňování zásob.  
Prostorové uspořádání ve výrobě.  
Technologie Navrhování a ověřování výrobních postupů.  
Optimalizace kapacity technologických prvků.  
Sledování vlivu seřízení a čisticích operací na propustnost systému.  
Optimalizace pravidel pro řízení materiálových toků.  
Služby Analýza obslužných časů a optimalizace využití pracovních sil.  
Optimalizace počtu obslužných míst a režimu obsluhy zákazníků.  
Rozmístění pracovišť obsluhy.  
Analýza toků informací a dokumentů.  
Racionalizace sítě poboček.  
Další oblasti Analýza a navrhování distribučních řetězců.  
Analýza a optimalizace manipulace s materiálem.  
Optimalizace sortimentu.  
Optimalizace uvedení nových produktů na trh.  
Analýza a optimalizace komunikace v rámci pracovních týmů.  
Podpora v nabídkových řízeních.  
Příprava reengineeringu.  
Prediktivní analýza podnikových dat.  

Postup aplikace dynamické simulace

Pro správnou aplikaci dynamické simulace je potřebné dodržovat postup, který může výrazně snížit potenciální rizika. Postup zahrnuje jednotlivé etapy zpracování projektu dynamické simulace od identifikace problému přes realizaci analýz, sběr dat až