MUH 100 Benzetim Sistemleri Dr. Nilgün Fescioğlu-Ünver

Benzetim (Simülasyon) ve Sistem Sistem: Belli bir amaca yönelik olarak, birbirine bağlı ve bir arada çalışan parçalar topluluğu Simülasyon gerçek hayattaki bir işlem ya da sistemin zaman içindeki işleyişinin benzetilmesidir Sistem davranışı simulasyon modeli kullanılarak incelenir. Sistem modeli sistemin işleyişi ile ilgili varsayımlar yapılarak oluşturulur Sistem modeli kullanılarak gerçek sistemle ilgili birçok “Ya ... olursa?” sorusuna cevap aranır Varolan bir sisteme yapılabilecek değişikliklerin performansa etkileri Tasarım aşamasındaki bir sistemin değişik durumlardaki performansının analizi

Simülasyon Kullanımının Uygun Olduğu Durumlar Simülasyon karmaşık bir sistemin parçalarının birbiriyle etkileşimini veya karmaşık sistemin içindeki bir alt sistemi deneysel olarak incelememize olanak tanır Bilgi, organizasyon ve cevre ile ilgili değişiklikleri ve bunların model davranışına etkilerini gözlemlememizi sağlar Simülasyon modelini tasarlarken edinilen bilgi, incelenen sistemi iyileştirilmesi için kullanılabilir Simulasyon girdilerindeki değişikliklerin çıktılar üzerine etkisi incelenerek hangi değişkenlerin en önemli olduğu belirlenebilir Eğitim amaçlı kullanılabilir

Simülasyon Kullanımının Uygun Olduğu Durumlar Yeni tasarımlar ve planlar uygulanmadan önce simulasyon kullanılarak denenebilir Analitik çözümleri doğrulamakta kullanılabilir Bir makinanın değişik kapasitede çalışmasının simüle edilerek gözlemlenmesi ihtiyacı belirlemede yardımcı olabilir Simulasyonun iş eğitimi için kullanılması eğitim maliyetini azaltabilir Animasyon kullanılan simulasyonlarla sistemin göz önünde canlandırılması sağlanır Fabrika, servis organizasyonu gibi modern sistemler çok karmaşık olduklarından iç etkileşimleri ancak simülasyon yoluyla gözlemlenebilirler

Simülasyon Kullanımının Uygun Olmadığı Durumlar Problem sağduyu kullanılarak çözülebiliyorsa: Bir araç bakım servisine saatte 100 araç geliyorsa ve bir eleman bir saatte ortalama 12 araca servis verebiliyorsa bu işyerine kaç eleman gereklidir? 100/12=8.33 – en az 9 eleman Problem analitik olarak çözülebiliyorsa: Kuyruk modelleri kullanılarak çözülebilen problemler Sistem üzerinde deney yapmak daha kolaysa Arabaya direk servis veren bir fastfood restoranında ikinci bir servis penceresi açma fikri simülasyon yerine müşteri isteklerini telsizle dinleyen ikinci bir elemanı çalıştırarak denenebilir

Simülasyon Kullanımının Uygun Olmadığı Durumlar Simulasyon maliyeti elde edilebilecek kazancın üstündeyse Masraf 20,000YTL tahmini kazanç 10,000YTL Kaynaklar veya zaman yetersizse İki haftada alınması gereken bir karar için yapılacak simulasyon çalışması üç hafta sürebilir Elde sistemle ilgili yeterli veri ve tahmin yoksa Model doğrulaması yapılamıyorsa Yöneticilerin simulasyondan beklentileri karşılanamayacak kadar çoksa Sistem davranışı çok karmaşıksa veya modellenemiyorsa

Simülasyonun Avantajları Yeni kurallar, kararlar, organizasyon prosedürleri sistemin işleyişini bozmadan denenebilir Yeni fiziksel değişiklikler, donanım tasarımları, taşıma sistemleri kaynak kullanılmadan denenebilir Açıklanamayan olaylarla ilgili hipotezlerin denenmesine olanak tanır İncelenen olayınakış zamanını hızlandırmak veya yavaşlatmak mümkündür Değişkenlerin sistem performansı üzerindeki etkileri hakkında bilgi verir Çalışma, malzeme veya iş akışındaki dar boğazların incelenmesini sağlar Sistemin işleyişini anlamaya yardımcı olur “Ya ... olursa?” sorularını cevaplamaya yardımcı olur

Simülasyonun Dezavantajları Model geliştirmek özel eğitim gerektirir. İki farklı kiinin geliştireceği modeller birbirlerine benzemelerine rağmen aynı olmazlar Sonuçları yorumlamak zor olabilir. Modelleme ve analiz süreci çok zaman alabilir, pahalı olabilir. Dezavantajları elimine etmek için Simülasyon yazılımları sadece girdilere ihtiyaç duyan paketler yaratmaktalar Yazılımlar çıktı analizi programları da içermekte Bilgisayar donanımlarındaki veyazılım paketlerindeki gelişmeler simülasyonu hızlandırmakta

Uygulama Alanları İmalat Uygulamaları Yarı iletken İmalatı Proje Yönetimi Askeri uygulamalar Lojistik ve dağıtım uygulamaları Nakliye ve trafik İş akışı Sağlık sektörü

Uygulama Örnekleri Gerçek Hayat Başarı Öyküleri Pepsi Amerika – Üretim hattı Stretch paketleme kapasitesi (slides 6-10) Yeni bir makina alınmalı mı yoksa başka düzenlemeler mi gerekli? Staten adası, NY – Hastane acil bölümü: Çıktılar: Kapıdan kapıya süre Kaynak (Hemşire vs) doluluk oranları İşlem hacmi Münih Havalanı – Güvenlik : transfer yolcularının güvenlik kontrolü. EU ülkeleri başka ülkelerden gelen yolcuların güvenlikten geçmeden transferine izin vermiyor Yeni kontrol noktaları nereye eklenecek Yolcular 30 dakikadan fazla kaybetmemeli /

Uygulama Örnekleri Gerçek Hayat Başarı Öyküleri Ilaç araştırmaları ekonomisi: Pacemaker – tek veya çift bölmeli Kalbinde tıkanıklık olan veya Ritim Bozukluğu bulunan hastalara takılıyor Çift Bülmeli pacemaker, tek bölmelinin iki katı fiyatlı Net Cost / Hayat Kalitesi ölçümü benzetimle bunulunur Ford Brezilya – Tesis Tasarım Yeni bir motor tipi üretilecek, tesis nasıl düzenlensin? Başka örnekler için bakınız: http://www.arenasimulation.com

Sistem ve Model Sistem: Belli bir amaca yönelik olarak, birbirine bağlı ve bir arada çalışan parçalar topluluğu Sistem çevresindeki değişikliklerden etkilenir

Sistem ve Model Sistem Çevresi (Ortamı) ve sistem arasındaki sınır çalışmanın amacına göre bellirlenir Fabrika: Siparişlerin gelişini (talep) etkileyen faktörler çevrenin parçasıdır. Araştırılan konu arz talep ilişkisi ise talep sistem aktivitesinde ele alınır. Banka: Ödenebilecek maksimum faiz oranı çevrenin parçasıdır. Araştırılan konu bu tür düzenlemelerin bankaya etkisi ise maksimum faiz oranı sistemin aktivitesinde ele alınır.

Sistemin Bileşenleri Varlık (Entity): Sistemde ilgilenilen bir nesne (iletişim sisteminde mesajlar) Nitelik (Attribute): Bir varlığa ait özellik (mesajların uzuluğu, gidecekleri yer) Aktivite, Faaliyet (Activity) Belirli uzunluktaki bir zaman periyodu (mesajın iletimesi-transportasyonu) Durum (State): Herhangi bir anda sistemi tanımlayan değişkenler topluluğu (iletilmesi bekleyen mesaj sayısı)

Sistemin Bileşenleri Olay (Event): Sistemin durumunu değiştirebilecek aniden gerçekleşen şeyler İç kaynaklı- endojen (Endogenous): Sistemin içinde oluşan olaylar ve aktiviteler Dış Kaynaklı-ekzojen (Exogenous): Çevrede gelişen ve sistemi etkileyen olaylar ve aktiviteler Sistem Varlık Nitelik Aktivite Olay Durum Bankacılık Müşteri Hesap durumu Para yatırma, çekme Geliş, gidiş Bekleyen müşteri adedi Üretim Makinalar Hız, kapasite Kaynak, baskı Makinaların bozulması Makinaların durumu (calışmada, boşta, bozuk)

Süreksiz ve Sürekli Sistemler Süreksiz sistem, durum değişkenlerinin sadece zamanda ayrık noktalarda değiştiği sistemlerdir (süreksiz, kesikli, ayrık)

Süreksiz ve Sürekli Sistemler Sürekli sistem, durum değişkenlerinin zaman içinde sürekli değiştiği sistemlerdir

Model tipleri Model, sistemi çalışmak amacıyla üretilmiş, sistemin basitleştirilmiş bir tasviridir Model sistem hakkında geçerli bilgi verebilecek kadar detaylı olmalıdır Model tipleri: Matematiksel: Sembolik ve matematıksel notasyon kullanarak sistemi temsil eder (analitik veya simulasyon) Fiziksel: Rüzgar türbünü, model uçak vs.

Model tipleri Simülasyon Modeli, matematiksel bir modeldir Tipleri: Statik veya Dinamik: Zaman önemli bir değişken mi? Deterministik veya Stokastik: Bazı değişkenler rasgele mi? Sürekli veya Süreksiz (Kesikli):

Model tipleri Simulasyon Modeli, matematiksel bir modeldir Tipleri: Statik veya Dinamik: Zaman önemli bir değişken mi? (statik örneği: sarkaç hareketi, dinamik örn: bir bankanin 9am-4pm arasi simulasyonu) Deterministik veya Stokastik: Bazı değişkenler rasgele mi? (deterministik-randevu ile gelen müşterileri olan sistem, stokastik-banka sistemi) Sürekli veya Süreksiz (Kesikli): Durum değişkenleri sürekli mi değişiyor yoksa zaman içinde farklı noktalarda mı?

Model tipleri Stokastik Monte Carlo Simulasyonu Süreksiz Deterministik Sürekli Statik Dinamik

Simulasyon Çalışmasında Adımlar

Simülasyon Çalışmasında Adımlar Birinci Bölüm Problem formulasyonu: Kural koyucular ve analist problemin formulasyonu üstünde anlaşmaya varmalı Amaç ve Proje planı belirleme: Amaçlar - Simülasyon hangi sorulara cevap verecek? Simülasyon çalışması yapmak problem ve amaçlara uygun mu? Proje planı – Alternatif sistemler, simulasyon çalışmasında görev alacak kişi adedi, maliyet, zaman analizi, her aşamada beklenen sonuçlar.

Simülasyon Çalışmasında Adımlar İkinci Bölüm Model kavramsallaştırma: Problemin önemli özeliklerini özetleme, varsayımlarla sistemi tanımlama, işe yarar yaklaşık sonuçlar elde edene kadar modeli geliştirme Bilgi toplama: Modelin karmaşıklığı arttıça toplanması gereken bilgi de artar Model çevirisi:Modeli bir simulasyon dili-programına uygun formata getirmek Doğrulama: Model bilgisayar programına doğru olarak aktarıldı mı? Geçerlilik: Modeli gerçek sistemle karşılaştırma. Model sistem çıktılarının benzeri sonuçlar veriyor mu?

Simülasyon Çalışmasında Adımlar Üçüncü Bölüm Deneysel tasarım: Simule edilecek durumlar, başlangıç peryodunun uzunluğu, simulasyonun uzunluğu, tekrar sayısı Üretim çalıştırmaları ve analizi: Sistem performans ölçütlerinin tahmini, çıktı analizi Dokümantasyon ve raporlama: Simulasyon programının dökümantasyonu ve İlerleme raporu (aylık) İmplementasyon (uyarlama)