Имитационное моделирование процессов планирования на промышленном предприятии
Шрифт:
Анализ работ по имитационному моделированию на Winter Simulation Conference [159, 160-162, 164, 168] показал, что основными направлениями его будущего развития являются: объектно-ориентированные системы имитационного моделирования, встроенное имитационное моделирование, приложения, поддерживающие оптимизацию, модули задач планирования ресурсов на предприятии, эмуляция, тренажеры и web-приложения.
Объектно-ориентированный подход значительно упрощает разработчикам программного обеспечения процесс программирования. Основная задача современных объектно-ориентированных систем имитационного моделирования состоит в том, чтобы использовать мощные возможности объектно-ориентированного подхода и имитационного моделирования
Встроенное имитационное моделирование – это программы, «зашитые» в системы управления предприятием (например, ERP) с возможностью проведения имитационных экспериментов. Оно должно увеличить доступность использования имитационных моделей. Ключевым компонентом успеха будет время отклика модели. Имитационное моделирование уже сейчас пользуется успехом как встроенное приложение. В приложениях реального времени имитационные модели будут предоставлять результаты почти сразу.
Оптимизация на основе метода имитационного моделирования заключается в совместном использовании имитационной модели сложной системы и алгоритма оптимизации. С помощью имитационной модели рассчитываются значения основных выходных показателей системы для различных комбинаций входных переменных, которые предлагает алгоритм оптимизации. Примерами пакетов оптимизации для имитационного моделирования являются AutoStat AutoSimulations, OptQuest Optimization, OPTIMIZ, SimRunner2 и WITNESS Optimizer. В большинстве пакетов оптимизации в качестве процедур поиска решений используются эволюционные и генетические алгоритмы [78].
В процессе имитационного моделирования производственных систем требуется значительное количество данных, которые обычно доступны в системах ERP. Прямой интерфейс к этим системам доступен уже сегодня и будет все более функциональным. Управление финансовыми данными с помощью этих систем обеспечит возможность прямой поддержки принятия решений, которые превосходят существующие техники стратегического планирования. В сочетании с другими техниками имитационное моделирование будет развиваться с возможностью создавать детализированное расписание в интегрированных средах.
Эмуляция – имитация работы одной системы средствами другой без потери функциональных возможностей и искажений результатов. Она позволяет уберечь дорогостоящее оборудование, технологическую оснастку от возможных повреждений, сократить затраты на разработку управляющих программ для производства, а также значительно повысить его производительность. Эмуляция выполняется с помощью программных и/или аппаратных средств. Примерами программных средств для эмуляции являются ModelSim, UltraLogic32 и VERICUT. ModelSim – базовая среда программно-аппаратной эмуляции в области автоматизации средств проектирования и верификации аналого-цифровых СБИС Mentor Graphics. UltraLogic32 – система разработки программного обеспечения сбора данных и управления для промышленных контроллеров. VERICUT – программный комплекс разработки управляющих программ для металлообрабатывающего производства.
Тренажеры – это эффективное средство для обучения работе системой в доступном и реалистичном режиме, а также, что немаловажно, в безопасных условиях. Они служат для повышения квалификации и проверки навыков работы в реалистичной системе с помощью имитационной модели.
Интернет меняет все пространство информационных технологий, и имитационное моделирование не исключение. Web– приложения
1.4. Сущность управленческих имитационных игр
Под имитационной игрой понимают игру, которая служит имитационной моделью и предназначена для изучения процессов функционирования организационно-экономических систем [27, 48]. В имитационной игре реальные работники аппарата управления заменяются исполнителями ролей этих работников, реальная информация о производстве – псевдореальной информацией, получаемой с помощью имитации производственных процессов [70]. Кроме того, в игре упрощается организационная структура и сжимается масштаб времени.
Имитационная игра включает в себя пять крупных составляющих: игроки, эксперты, организаторы игры, материал по изучаемой проблеме и экспериментальная ситуация, которую образуют игровая обстановка, сценарий и регламент игры (рис. 1.2). Важной составляющей управленческой имитационной игры является имитационная модель среды, в которой изучаемая система осуществляет свою деятельность.
Имитационная модель некоторого промышленного предприятия есть компьютерная программа, которая позволяет исследовать процесс функционирования предприятия путем проведения экспериментов на компьютере и, следовательно, может считаться виртуальной версией данного предприятия [4, 32].
Для любого промышленного предприятия нельзя построить универсальную имитационную модель, позволяющую описывать все его сферы деятельности по причине его большой размерности, сложности и неформализуемости части процессов. Каждое предприятие имеет свои особенности в планировании, организации производства, постановке задачи моделирования, поэтому и процесс построения имитационной модели для каждого предприятия уникален [86]. Наиболее целесообразным подходом для промышленного предприятия в этом случае представляется создание комплекса имитационных моделей с использованием системы имитационного моделирования [32].
Итак, имитационная модель создается индивидуально для каждого процесса, причем любые изменения какой-либо части модели могут привести к существенным изменениям всей модели. Имитационная модель какого-либо объекта должна или быть точной копией этого объекта, или отображать некоторые существенные свойства объекта в абстрактной форме.
Рис. 1.2. Состав управленческой имитационной игры [68]
В работе [47] замечено, что имитационная модель в управлении промышленным предприятием может восприниматься как своеобразный «тренажер», позволяющий руководителю любого подразделения прогнозировать деятельность предприятия при наличии различных контролируемых и неконтролируемых факторов внешней и внутренней среды.
В подавляющем большинстве имитационные модели создаются при проектировании новых или реконструкции существующих производственных систем [124]. Основные цели, которые обычно преследует специалист по имитационному моделированию при исследовании таких систем, – это анализ плана производства и движения материальных потоков, а также выявление и устранение «узких мест» в организации технологических и производственных процессов [157].
1.5. Парадигмы и пакеты имитационного моделирования