Benzetim Simülasyon İle İlgili Herşey -2

ÜÇÜNCÜ BÖLÜM
3 SiSTEMiN BENZETiM MODELiNiN OLUŞTURULMASI
31 Benzetim Terminolojisi
Her benzetim çalışmasında modellenecek sistemin tanımlanabilmesine olanak sağlayacak bir çerçeveye (frame) ihtiyaç vardır Eğer özel amaçlı bir benzetim dili kullanılacaksa bu çerçeve dil içerisinde mevcuttur Eğer genel amaçlı bir programlama dili kullanılacaksa bu çerçevenin ve dolayısıyla modellenecek sistemin tanimlanmasi model kurucunun sorumluluğundadır
Aşağıda benzetim modellemede kullanılan bazı terimler açıklanmıştır:311 Sistem: Herhangi bir gerçek hayat olayıyla ilgili olarak üzerinde belirlenmiş elemanlar topluluğudur
312 Kesikli & Sürekli Olay Modelleri:
Kesikli Olay: Zaman içerisinde belli bir noktada meydana gelen olaydır Bankaya giren bir müşteri, hevaalanına inen bir uçak, bir çevrimi bitiren birtezğah kesikli olaya örnektir
Sürekli Olay: Zaman içerisinde kesintiye uğramadan devam eden olaydır Bir tankere benzin dolması, bir göl suyunun sıcaklığının gün içinde alçalıp yükselmesi gibi olaylar sürekli olaya örnektir
313 Statik & Dinamik Modeller:
Statik Modeller : Bu tür modeller zamandan etkilenmezler Bir olayın oluş zamanı önemli değildir Örneğin 'günlük talep 3 adet' gibi bir ifade yeterlidir Bu taleplerin günün tam olarak hangi saati, dakikası ya da saniyesinde olduğu önemli değildir Ekonomik teorideki denge modelleri, doğrusal olan ve olmayan programlama modelleri statik modellerdir
Dinamik Modeller : Zamandan etkilenen modellerdir Olayın oluş zamanının tam olarak bilinmesi gerekir Benzetim saati kullanılır Makroekonomik büyüme modelleri, bekleme hattı, çizelgeleme ve envanter modelleri dinamik modellerdir
314 Dengeli Durumlu ( Steady State ) & Sonlanan (Terminating) Modeller:
Dengeli Durumlu Modeller : Bu modellerde sistem durumu başlangıç koşullarından bağımsızdır Bu modellerin analizleri, dengeli durum oluştuktan sonra ortaya çıkan verilerle yapılır Günde 24 saat şişe üreten bir tesis, dengeli bir benzetim modeliyle incelenebilir Fakat çoğu gerçek hayat sistemleri hiçbir zaman bir dengeye ulaşmazlar
Sonlanan Modeller: Önceden tanımlanmış bir süre boyunca ya da belirli bir olay oluncaya kadar çalıştırılan modellerdir Analizler, duruş noktasında, üretilen çıktı değerleri kullanılarak yapılır Sonlanan modellerin sonuçları genellikle başlangıç değerlerine ve modeli başlatırken kullanılan verilere bağımlıdır Bu yüzden sonlanan modellerdeki başlangıç koşulları, üzerinde çalışılan gerçek hayat sistemindeki başlangıç koşullarını kesin olarak yansıtmalıdır Amacı bir taşıyıcının tek bir vardiya boyunca ortalama bekleme zamanını ve iş yükünü belirlemek olan bir benzetim çalışması, sonlanan bir model olarak analiz edilecektir Çünkü bu zaman aralığında kuyruk uzunluğu için dengeli bir durum ortaya çıkamayacaktır
[*]Isınma süresi (Warm-up Period ) :

Isınma süresi, istatistiksel veri toplamaya başlamadan önce, modelin çalıştırılması gereken zaman miktarıdır Bu sürenin uzunluğu modelin dengeli veya sonlanan olmasına göre değişir Dengeli modellerde süre deneme yoluyla bulunur Sonlanan modellerde, modelde önceden tanımlanmış başlangıç koşullarına eşit bir sistem durumu oluşuncaya kadar geçen süreye eşit bir süre ısınma gerçekleştirilir Başlangıç koşulları, çalışılan sistemin ilk durumu anlamına gelir 'A tezgahı kuyruğunda 10 parçayla, benzetim tezgahı 30 parçayla başlayacak' gibi
316 Stolastik & Deteministik Modeller:
Stokastik Modeller : Bu modellerde modelin çalışmasını karakterize eden ilişkilerden en ez biri bir olasılık fonksiyonu şeklinde verilir Çözüm için analitik yöntemler yeterli değildir Bu nedenle benzetimle çözüm gerekli ve daha uygundur
Deterministik Modeller : Bu modellerde hem bağımsız hem de bağımlı değişkenler rastsal değer alamazlar Modelin çalışmasını karakterize eden ilişkiler tam ilişkilerdir Daha çok analitik tekniklerle çözümlenirler
317 Benzetimde Kullanılan Yaklaşımlar:
3171 Olay Bazlı Benzetim (Event Oriented Simulation)
Olay zamanında meydana gelen değişiklikleri esas alarak modellemeye dayanan bir benzetim türüdür Bu nedenle analist sistem durum değişkenlerinde degişikliğe yol açan olayları saptayarak her olayın türüne göre gerekli mantıksal süreci başlatacak düzenlemeleri yapar
[*]Faaliyet Tarama Bazlı Benzetim (Activity Scanning Oriented Simulation)

Analist sistemdeki varlıklarla ilgili faaliyetleri ayrı ayrı tanımlayarak bir faaliyetin başlatılabilmesi ya da bitirilebilmesi için gerekli şartları belirtir Benzetim saati ilerletilirken bir faaliyetin başlatılabilmesi ya da bitirilebilmesi şartları araştırılır Eğer bu araştırma sırasında belirtilen şartın sağlandığı saptanırsa ilgili faaliyetin başlatılması ya da bitirilmesi programlanır Bu tür benzetim oldukça zaman alıcıdır
3173 Süreç Bazlı Benzetim (Process Oriented Simulation)
Varlıkların sisteme giriş ve sistemden çıkışları da dahil sistem içinde ilgili oldukları olayları oluş sırasına göre gerçekleştirmeyi esas alan bir benzetim yaklaşımıdır Bu yaklaşımda varlıkların ilgili oldukları olaylara ilişkin mantık tek bir ifade (deyim) şeklinde gerçekleştirilebilir Bu deyimlerden yararlanılarak varlıkların sistem içerisinde ilerlemelerini sağlayacak bir modelleme olanağı yaratılır Varlıklar sistem içerisinde belli bir sıraya göre ilerlerken bunların ilerleyişini temsil eden olaylar bir bilgisayar programı tarafından otomatik olarak yaratılır

32 Benzetim Dilleri Ve Paketleri
[*]Benzetim Dilleri

Benzetim dilleri, bilgisayara bir sistemin işleyişini taklit edecek şekilde verileri işlemesi için gerekli komutları vermeye yardımcı olan bilgisayar dilleridir Bugünkü benzetim dillerinin çoğu genel amaçlı diller olarak sınıflandırılır Kuyruklar, rastsal sayı üreteçleri olasılık dağılımları gibi önceden yazılmış modülleri vardır Bu dillerle model oluşturmak, FORTRAN ve C gibi standart programlama dillerine göre daha kolaydır
Bir benzetim dili hemen her tür model için kullanılabilir Modelin büyüklüğü ile özel uygulama alanlarıyle sınırlı değillerdir En önemli dezavantajları, kullanabilmek için bir miktar programlama tecrübesi gerektirmeleridir
322 Benzetim Paketleri (Simulators)
Benzetim programları, özel bir uygulama alanının modellenmesi amacı ile yazılmış olan yazılım paketleridir Çok az programlama yeteneği gerektirirler Model, program içinde yer alan önceden hazırlanmış elemanlar yardımıyla gerçek sistemin tanımlanmasıyla geliştirilir Giriş ekranları genelde menülerden oluşur
Benzetim programlarının en önemli avantajı, kullanıcının programlama tecrübesinin olmadığı durumlarda modelin hızlı bir şekilde olusturulabilmesidir Kullanıcı genelde bu programları anlamanın ve bu programlarla çalışmanın kolay olduğunu söylemektedir Dezavantajları ise uygulama alanlarının dışındaki sistemleri modellemedeki kapasitelerinin kısıtlı olmasıdır Benzetim paketleri ile çok karmaşık mantıkları modellemek de zor olabilir
323 Günümüzde Kullanılan Benzetim Paketleri ve Uygun Paketin Seçimi
Bir benzetim paketinin seçimi kullanıcının ihtiyaçlarına bağlıdır Tam olarak istekleri tatmin eden bir paketin bulunabilmesi, paketlerin kendilerine has özelliklerini anlayacak şekilde denemeler yapılmasını gerektirir Bu deneme iki aşamada gerçekleştirilebilir:
Aşama 1
Bu aşamada paketler istenilen kriterleri sağlayıp sağlamadıkları konusunda değerlendirilirler Örneğin bir çizelgeleme sorunun çözümü için istenilen bir pakette aranacak bazi kriterler şöyle olabilir: Kapasite, tamamlama zamanlarını tahmin edebilme, bir çizelge oluşturabilme, değişik senaryolar deneyebilme, mevcut ya da gelecekte oturacak sistemlerle etkileşimde bulunabilme, vb
Aşama 2
Aşama1 'den geçmiş olan paketler, dört ana kritere göre değerlendirilir Modelin oluşturulmasındaki detay düzeyi, kullanım kolaylığı, esneklik, program satıcısının güvenirlirliği Her paket bu dört kritere göre değerlendirilerek en uygun benzetim paketi seçilir
Benzetim Dilleri
Benzetim Paketleri
ALJTOMOD II
WHITNESS
GPSS/PC
ProModeIPC
SIMAN/Cinema
Micro SAINT
SLAM II
SIMFACTORY
SIMSCRIPT 115
XCELL+
SLAMSYSTEM
TACTIC
HOCUS
FACTO/AIM
GPSS/H
_______________
Tablo 1: Günümüzde Kullanılan Benzetim Dilleri ve Paketleri
33 Benzetim Aşamaları
Benzetim çalışmalarının yapılmasında aşağıdaki adımlar izlenebilir:
[*]Sistemin Tanımı: Sistemin sınırlarını, kısıtlarını ve etkinlik ölçüsünü belirleme aşamasıdır[*]Model Kurma ( Modeli formüle etme ) : Gerçek hayat sistemini, hem statik hem de dinamik açıdan temsil eden bir akış diyagramına aktarma işlemidir[*]Veri Derleme: Modelin gerektirdiği verileri tanımlama ve onları kullanılabilecek hale getirme işlemidir[*]Modelin Dönüştürülmesi : Benzetimin yapılacağı programa ya da benzetim diline modelin aktarılmasıdır[*]Programın Test Edilmesi : Hazırlanan programın amaçlanan doğrultuda çalışıp çalışmadığının incelenmesidir[*]Modelin Geçerliliğini Araştırma : Geliştirilen modelin gerçek sistemi iyi bir şekilde temsil edip etmediğine bakılmas, modelin güven seviyesinin kontrolu, gerçek sistem hakkında modelden yorum yapılması aşamasıdır[*]Stratejik Planlama : İstenilen bilgiyi sallayacak olan bir denemenin nasıl yapılacağının tespit edilmesidir[*]Taktik Planlama : Tasarımı yapılan denemede tanımlanan konumlara alt testlerin nasıl yapılacağının belirlenmesidir[*]Denemenin Yapılması : Planlanan çalışmalardan sonra istenilen veriler ile modelin çalıştırılması ve duyarlılık analizlerinin yapılması aşamasıdır[*]Yorum: Benzetim sonuçlarının yorumlanmasıdır[*]Uygulama: Modelin uygulamaya konmasıdır[*]Belgeleme: Proje faaliyetlerini raporlama ve modeli kağıt üzerine geçirmektir Bu aşama, projenin 3 Kişiler tarafindan kullanımını kolaylaştırmak aksaklıkların kolay giderilmesini sağlamak içindir

DÖRDÜNCÜ BÖLÜM
4 BENZETİM TABANLI ATÖLYE ÇİZELGELEME
41 Çizelgeleme Kavramı
Çizelgeleme, kaynakların mevcut işlere tahsis edilmesidir Çizelgeleme, planlama ile ilişkilidir Planlamadan farkı, hangi kaynağın hangi ile tahsis edildiğinin belirlenmesidir Planlamada ise sadece işleri yerine getirmek için gereken kaynaklar belirlenir
İşler genellikle operasyon ya da rota adımları olarak adlandırılır İmalat için kullanılan kaynaklar; tezgahlar ya da iş istasyonları, değişik yetenekteki personel, takımlar ve aparatlar, alt bileşenler ve bileşenler, malzeme taşıma aygıtları, depolama bölgesi ve boş alanlardır
Atölyeler karmaşık ve dinamik yapıya sahiptirler Her kaynak ve her üretim emri zaman içinde durum değiştirir Bu varlıklardan sonucunun durumu, planlanan ya da planlanmayan olaylara göre değişir
Çizelgeleme problemlerinin en zor yani işler ve bu işlere uygun kaynaklarla oluşturulabilecek kombinasyon sayısıdır Tezgah bozulmaları, personelin hastalanması, ani iş emirleri gelmesi gibi olaylar en iyi hazırlanmış çizelgelerin bile bozulmalarına yol açabilir Çizelge hazırlamak için gereken zaman da diğer bir güçlüktür Bu zaman çizelgeyi hazırlamak için gereken bilgi miktarına bağlıdır
Çizelge hazirlamak için aşağıdaki bilgilere ihtiyaç vardir:
1 İşlenecek her sipariş
2 Her siparişin teslim tarihi ve zamanı
3 Üretilecek ürünün planı
- Gerekli operasyonların rotası veya sırası
-Her operasyon için gerekli kaynaklar ( tezgahlar, malzeme taşıma ekipmanları personel takimlar depo alanları vb
-Her operasyon için tahmini zaman
· Hazırlık ya da değiştirme zamanı
· İşlem zamanı
· Tezgah ayar zamanı
-Alternatif tezgah ya da operasyonlar
-Diğer siparişlerle ilişkisi
4 Gerekli kaynakların uygunluğu
-Vardiya çizelgesi
-Koruyucu bakım çizelgesi
-Bozulmalar
-Yeniden işleme miktarları
5 Hammadde, imal edilen bileşen, satın alınan biIeşenlerin elde edilebilirliği6 Siparişin durumu ( örneğin sipariş hangi operasyonda, şu anda işleniyor mu yoksa kuyrukta mı, tamamlanması için ne kadar süre gerekir?)
Bu bilgilerin çoğu eğer mevcut ise işletmedeki MRP, MRP-II Shop Floor Control gibi bilgisayar sistemlerinden alınır
42 Çizelgeleme Çeşitleri
421 Statik Çizelgeleme : Tüm operasyonlar başlangıca çizelgelenir Yani çizelge çizelgelenecek ay, hafta ya da vardiya gibi bir çizelgeleme periyodunun başında yapılır
422 Dinamik çizelgeleme : Kararlar mümkün olduğunca ertelenir Gerçek durum bilgileriyle karar verilmeye çalışılır
423 Periyodik Çizelgeleme : O andaki atölye durumu dikkate alınarak geliştirilen statik, kapasite kısıtlı (finite capacity) bir çizelgeIeme türüdür Eger gerçek hayatta çizelgede bulunmayan planlanmamış bir olay olursa, yeni durum bilgilerini esas alan yeni bir çizelge hazırlanır Bugün kullanılan benzetım tabanlı çizelgeleme yazılımlarıyla ,örneğin bir benzetim tabanlı çizelgeleme paketi olan AutoSched ile bu hızlı ve kolay birşekilde yapılmaktadır
İlk iki yaklaşımın da zayıf yönleri vardır: Statik çizelgeler atölye performansını ölçmeyi sağlayarak yöneticiye altematif çizelgelerle karşılaştırma olanağı sağlar Statik çizelgeler çizelgelenen süreye bağli olarak önemli ölçüde hesaplama gerektirir Bunun yanında zaman geçtikçe hızla geçersiz hale gelirler Pılanlanmamış olaylar planlanmış olanların gerçekleşmesini geciktirirler ve zamanlama hataları oluşmasına neden olurlar Dinamik çizelgelemenin en önemli avantajı önceden tahmin edilemeyen olayların çizelgelenebilmesidir Örneğin erğer bir tezgah bozulursa, dinamik çizelge tezgah tamir edilene kadar o tezgaha tahsis yapmayacaktir Dinamik programlamada ayrıca tüm periyodun çizelgelenmesi nedeniyle oluşan hesap yükü de yoktur
43 Benzetim Tabanlı Atölye Çizelgeleme
Yaklaşık yirmi yıldan beri bilgisayarla benzetim imalat sistemlerinin tasarım ve analizinde kullanılmaktadır Son on yıl boyunca benzetimin sınırlı kapasiteli çizelgeleme konusunda kullanımı yaygınlaşmıştır Sınırlı kapasiteli çizelgeleme, geleneksel bir benzetim analizinden bazı yönleri ile farklıdır: Geleneksel bir benzetim analizinde karar değişkenleri genellikle gerekli tezgah sayısı ya da kullanılması gereken malzeme taşıma teçhizati gibi tasarımla ilgili kararlardır Benzetim tabanlı atölye çizelgeleme sisteminde ise karar değişkenleri, işin atölyeye ne zaman gönderileceği, bir tezgahtaki işlerin hangi sırayla işleneceği, parçanın atölyede hangi rotayla dolaşacağı, çizelge zamanının aşılması gibi işlemsel kararlardır Benzetim tabanlı atöye çizelgelemenin girdileri tipik iş emirleri ve testim tarihleridir Çıktısı genel benzetim özet istatistikleri değil, her tezgahta işlerin ne zaman başlayacağı, hangi siparişlerin zamanında teslim edilebilecegi gibi bilgileri gösteren detaylı bir çizelgedir Şunu belirtmek gerekir ki benzetim tebanlı atölye çizelgeleme optimum çizelgeyi oluşturmaz Bunun yerine değişik ‘eğer-ne’ senaryolarını deneyerek en uygun çizelgeyi oluşturanı seçmeyi saglar
Bir benzetim tabanlı çizelgeleme, geleneksel benzetim modellerinden daha kısa bir süre için çalışır ve daha sık çalıştırılır Ayrıca mevcut sistem bilgilerini alabilmek için imalat veri tabanlari ile etkileşim içinde olması uygundur
Özellikle yüksek teknolojili imalat sistemlerinde benzetim tabanlı çizelgelemenin kullanılması faydalıdır MRP, MRP-II gibi sistemlerden alınacak bilgiler ve atölyeden gelen anlık durum bilgilerini kullanarak alternatif çizelgelerin hazırlanması, bunların denenerek en uygununun seçilmesi gibi hızla yapılması gereken işlemler benzetim tabanlı çizelgeleme yardımıyla hızlı ve kolay şekilde gerçekleştirilir Özellikle tezgahların boş beklemelerinin, işlerin gecikmesinin çok önemli maddi kayıplar oluşturduğu pahalı ve yüksek teknolojili sistemlerde benzetim kullanılarak çizelgeleme yapılması karar vermeyi kolaylaştırarak maddi kayıpların en aza inmesini sağlar
Bir atölyedeki sistemin genel yapısı şöyledir Atölyeye gelen işler çizelgelenmiş tezgahların bekleme hattına alınırlar Tezgah boşaldığı zaman öncelik kuralına göre eçilen işler tezgaha atanırlar ve işlem bittikten sonra işlenecegi diğer tezgahın bekleme hattına taşıma aracı ile taşınırlar İşlemlen tamamlanan işlerin gerekirse montajı yapılarak ürün elde edilir Bu tip bir sistemi çizelgeleyebilmek için modeli oluşturmalıdır
Çizelgeleme ve kontrol amacıyla kullanılan modellere işlemsel (operational) modeller denir Atölyenin benzetimi, benzetim saatini arttirarak atölyenin tüm çalışmasının taklit edilmesi işlemidir Her artırımda model parametrelerindeki gerekll değişiklikler yapılır Her degişiklik bir olay anlamına gelir Bir tezgah, operatör ya da iş istasyonu bir operasyonu tamamlayınca, daha sonra ne yapacagı konusunda bir karar vermelidir Her varlık bir sonraki operasyonunu seçmelidir Bu seçim bir yükleme ya da çizelgeleme kuralına göre yapılır Atölye çizelgelemede kullanılan yükleme kurallarının etkinliği hakkında pek çok calışma yapılmıştırÇoğu yazılım sistemleri, kullanıcının seçebileceği standart yükleme kurallari seti sunarlar Bunlardan bazıları: En kısa işleme zamanı, boş zaman, en erken teslim tarihi gibi kurallardır Fakat bu kurallar bazen gerçek sistemi tanımlamaya yetmemektedir Bu gibi durumlarda kullanıcının tanımladığı kurallar kullanılmalıdır
Benzetim tabanlı çizelgeleme ile oluşturulmuş 'eğer-ne' tipi senaryolar karar vericiye şu alanlarda karar esnekliği sağlayabilir:
- İşlerin imalat alanına giriş sırasının ve zamanının belirlenmesi
- Parti büyüklüğünün belirlenmesi
- İşlerin belirli makinalardaki sırasının belirlenmesi
- Altematif iş rotalarının kullanılması
- Fazla mesai ile arttırılabilecek mümkün kapasitenin belirlenmesi
Bu ihtiyaçları karşılayacak bir model geliştirmedeki ana güçlükler şöyle gruplanabilir:
1Üretim sistemine eit gerçek zaman ( real time ) verilerine ulaşabilme
2Benzetim modelinin sonuçlarının yöneticiye zamanında ulaşabilmesi için bilgisayar gücünün yeterli olmasi gerekir
Eğer model sadece atölye düzeyinde stratejik karar verme amacıyla kullanılacaksa, çok az gerçek zaman verisi gerekir Fakat model üretim çizelgeleme ya da kapasite analizi için gerçek zamanlı bir karar destek sistemi olarak kullanılacaksa gerçek zaman verilerine ulaşabilme önemli bir darboğazdır Bu durumda imalat kontrol veri tabanının tamamının kullanılması gerekir