"Что под капотом"

Дискретно-событийное имитационное моделирование

В BFG IS планирование хода производства проводится путем его имитационного моделирования, с применением правил, оптимизирующих ход производства и обеспечивающих следование реальным требованиям - технологии, возможностям производства , при этом модель является дискретно-событийной с агентной методологией.

Дискретно-событийное моделирование предназначено для моделирования систем, поведение которых возможно описать как некоторую последовательность действий, следующих друг за другом. К таким системам относится и дискретное производство, в котором предметы обработки (полуфабрикаты и ДСЕ) движутся от одного рабочего места к другому согласно технологическому маршруту. При применении агентной методологии сущности (объекты) моделируемой системы рассматриваются как агенты – некоторые атомарные сущности, обладающие активностью, автономным поведением, аппаратом принятия решений, а также способностями к взаимодействию с окружающей средой и с другими агентами. При агентном подходе к моделированию общий алгоритм поведения системы и результат поведения (например сроки прохождения заказов) заранее неизвестны, они являются следствием взаимодействия агентов между собой и с окружающей их средой, называемой агентной.

В BFG IS агенты - технологические партии взаимодействуют с агентами - ресурсами (станками, персоналом), в среде, формируемой правилами моделирования. На каждом шаге моделирования (т.е. переходе множества агентов в новое состояние по оси времени) агенты-партии оценивают возможность движения далее по производству (к следующему агенту-ресурсу), при этом конкурируя (“толкаясь локтями”) за требуемые ресурсы. Длина шага во времени при таком подходе будет переменной от события к событию, и будет равна длительности самой короткой (длинной) активности в модели, т.е. самой короткой (длинной) работе над партиями.

Результатом сессии моделирования в BFG IS будет рассчитанный ход производства, отображающий движение всех партий во времени по рабочим местам, и выводимый на вкладке “расписание работы ресурсов” , см. Все аналитики, приводимые на других вкладках BFG IS в режимах Симулятор и Планирование, строятся на основе этих результатов.

Потенциально имитационное моделирование может позволить воспроизвести поведение реальной системы, но для этого нужно было бы ввести в модель все обстоятельства, присутствующие в реальности. В случае работы производства - надо было бы знать принципиально непредсказуемые события: момент поломки инструмента, поломки станка, невыхода работника и т.п., а также весь условный “бардак” или просто неидеальности, присущие реальности. Поэтому цель имитационного моделирования производства - не воспроизвести реальность, а найти лучший способ организации, который будет достижим при заданных условиях - номенклатуре,технологии, оргструктуре, доступных ресурсах. Это уменьшает требования к детализации модели - и дает возможность ограничиться только существенными, т.е. такими, без учета которых будут нарушены технологические требования или (применительно к персоналу) - законодательные. Иногда для описания реальной технологии требуется менять модель поведения агента-партии, что требует доработок в системе, т.к. искажения, которые может дать построенная модель без изменения системы, будет невозможно воспроизвести в реальности даже при полной идеальности условий.

Про приоритеты в BFG IS

В системе моделирования (Симулятор, Планирование), в условиях ограниченности ресурсов, решение о том, какую работу делать в первую очередь в прямом имитационном моделировании, решается на основе системы приоритетов. Основной принцип имитационного моделирования в BFG IS - всякая работа выполняется как можно скорее - т.е. как только сложатся условия для начала работы, она будет начата, при этом первой начнется более приоритетная работа.

При этом понятно, что если бы никаких ограничений не было, то можно было бы запустить все необходимые ДСЕ для плана сразу (одновременно), и просто следовать технологии, т.е. порядку операций - ведь в таком случае имели бы: материалы на входе есть любые и всегда, станки и персонал - любые в любом количестве и в любой момент времени. Время изготовления плана, вне зависимости от его размера, было бы равно самой длинной критической цепи из номенклатуры изделий, составляющих план.

В условиях реальных ограничений (конечного и ограниченного набора ресурсов) одновременное выполнение всех необходимых работ невозможно. Именно приоритеты, назначаемые каждой элементарной работе (операции над партией), позволяют принять решение о том, что в каждый момент времени делать - т.е. расставить задания (работы) так, чтобы максимально приблизиться к выполнению внешних требований и учесть существующие ограничения и правила (также выражающие какие-либо ограничения).

Каждой элементарной работе присваиваются значения (порядок) в системе приоритетов, которые в свою очередь ранжированы по важности. При принятии решения - что же делать в текущий момент - выполняться начнет та элементарная работа, у которой выше самый важный приоритет. При совпадении его - выберется та работа, у которой выше приоритет следующего уровня, и так до исчерпания уровней приоритетов. При возможном совпадении значений приоритета последнего уровня решение для определенности принимается по порядковому номеру партии или другому порядковому признаку..

Всего действует 6 уровней приоритета, начиная с самого важного. Приоритеты всех уровней рассчитываются динамически, т.е. каждая элементарная работа (партия на операции) может стать более или менее приоритетной в момент времени в зависимости от складывающихся условий, например - оставшейся трудоемкости, оставшейся ожидаемой длительности работ и т.д.

Система приоритетов в BFG IS не является застывшей, и разрабатываются другие наборы эвристик, учитывающие особенности конкретных производств и технологий, в т.ч. гибко настраиваемые.

На приоритеты, определяющие важность и скорость работы, накладываются технологические приоритеты, которые определяются техпроцессом и (иногда) правилами

• операции - идут по порядку следования в техпроцессе
• технологические переходы внутри операции - по порядку следования. Переходы наладки - всегда первые по порядку.

Возможность исполнения операций формируется условиями их исполнения: доступность ресурсов, определяемых наличием в момент времени всех ресурсов, необходимых для начала операции, а именно одновременным наличием свободного станка, персонала, других ресурсов - вне зависимости от причин недоступности (заняты другой, более приоритетной работой, или недоступны по календарю).

Правила - модифицируют действия приоритетов и/или условий.

• Правила деления на партии: в результате могут измениться условия для начала операций над партиями - т.к. размер партии влияет на длительность ее исполнения, что может привести к изменению текущих сложившихся условий
• правила передачи - также смещают начало следующей операции во времени
• правила приоритезации. Могут изменять действие приоритетов или условий:
• • Ожидать высокоприоритетные задания: несмотря на сложившиеся условия, не будет начато задания, если известно, что до конца его исполнения поступит более приоритетное задание, требующее те же ресурсы
• • Производить при первой возможности: Любое задание начинает выполняться сразу же, как будут доступны все необходимые ресурсы. В этом случае, высокоприоритетное задание может быть в ожидании завершения низкоприоритетного, если оно поступило позднее и для него нужны те же ресурсы.
• • Настраиваемые правило (по проценту или длительности выполнения): Не начинать выполнение задания, если известно, что оно будет выполнено менее, чем на заданное количество процентов, когда поступит более приоритетное задание, требующее те же ресурсы, или если известно, что в течение указанного времени поступит более приоритетное задание, требующее те же ресурсы
• Считать наладку оборудования на операцию "трудоемкой": меняет действие приоритетов у партий . После такой наладки все партии, требующие этой наладки, будут вставать в очередь на налаженную операцию, вне зависимости от приоритетов, но в порядке их следования. После выхода из очереди на наладку действие приоритетов восстанавливается.