بخشی از مقاله
بهینه سازي فرایند تامین قطعات و مدیریت منابع با استفاده از شبیه سازي
چکیده
هدف از انجام این تحقیق ، شناسایی مشکلات موجود در فرایند تامین قطعات یدکی یک شرکت تولید کننده تجهیزات الکترونیکی ، با استفاده از شبیه سازي است .در این تحقیق سعی می گردد تا مشکل عمده سازمان مورد بررسی با استفاده از شبیه سازي ونرم افزار ارنا ، یافته و حل گردد. مراحل بررسی وضع موجود وسپس یافتن گلوگاه ها و رفع موانع پیش رو، مطابق با روند علمی فرایند شبیه سازي دنبال می شود. بنابراین در مرحله اول ، سعی می شود تا مدلی از سیستم موجود ارائه گردد. در مرحله بعد و پس از جمع آوري داده ها به تعیین توزیع آماري آنها پرداخته و وارد نرم افزار می نماییم. جهت تایید اعتبار مدل به جمع آوري نمونه هایی از داده هاي سیستم و مقایسه با داده هاي شبیه سازي ، با استفاده از آزمون من – ویتنی و نرم افزار مطلب می پردازیم. پس از اجرا و یافتن مشکلات ، گزینه هایی را جهت بهینه نمودن مدل ، پیشنهاد و با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی بهینه ترین گزینه را انتخاب می نماییم.
واژههاي کلیدي: شبیه سازي ، نرم افزار ارنا ، سیستم ، فرایند ، تحلیل سلسله مراتبی
-1 مقدمه
شبیه سازي یکی از ابزارهاي قدرتمند دراختیار مدیران وتحلیلگران سیستم هاست . اندیشه شبیه سازي از این جا آغاز می شود که براي بدست آوردن شناخت نسبت به کاریا فعالیت ، بدون اینکه متحمل هزینه هاي سنگین پیاده سازي شویم، یک مدل کامپیوتري از فرایند و فعالیت مورد نظر بوجود آورده ونیازها، فعالیت ها، مواد اولیه، نیروي کار وبه طور کلی عوامل دخیل در نتیجه فعالیت را لحاظ کنیم و با در نظر گرفتن تمامی اثرات آن ، با اطمینان بیشتر به ادامه فعالیت اقدام و در صورت امکان آنرا بهینه نماییم.
اکثر سیستم هاي واقعی ، جهت مطالعه تحلیلی بسیار پیچیده اند و راه حل محاسباتی عملی و مستقیم جهت آنها وجود ندارد. در مقابل ، یک مدل شبیه سازي قادر خواهد بود تاریخچه اي از سیستم که اطلاعات مفیدي از عملکرد سیستم را در اختیار قرار می دهد ، ارائه نماید.[1]
از شبیه سازي تعاریف زیادي ارائه شده است اما جامع ترین و کامل ترین تعریف را شانون ارائه داده است. شانون شبیه سازي را چنین تعریف می کند "شبیه سازي فرایند طراحی مدلی از سیستم واقعی وانجام آزمایشهایی با این مدل است که با هدف پی بردن به رفتار سیستم، یا ارزیابی استراتژیهاي گوناگون درمحدوده اي که به وسیله معیار و یا مجموعه اي از معیارها اعمال شده است ، براي عملیات سیستم، صورت می گیرد[1]". بنابراین در می یابیم که فرایند شبیه سازي ، هم شامل ساختن مدل و هم شامل استفاده تحلیلی از آن براي مطالعه یک مسئله است.تکنولوژي و نرم افزارهاي شبیه سازي ، یکی از قدرتمندترین ابزارها و روش هاي در خدمت مدیران، مهندسان صنایع و تحلیل گران سیستم ها می باشد و آنها را قادر می سازدتا قبل از اتخاذ هر تصمیم در خصوص هر سیستم تولیدي یا خدماتی و یا سیستم هاي در دست اجرا و یا در حال کارآن را مدل و شبیه سازي نموده و بررسی هاي لازم آماري رادر تمامی ابعاد آن، جهت اتخاذ تصمیم بهتر و با هدف کاهش هزینه و افزایش سود (راندمان) به عمل آورند. اولین گام در ایجاد مدل ، مشاهده سیستم واقعی وفعل وانفعالات اجزاي آن و گرد آوري داده ها در مورد رفتار آن است. گام دوم در ایجاد مدل ، ساختن یک هسته ذهنی از مدل است . این هسته ، مجموعه اي از فرض هاي مربوط به اجزاء و ساختار سیستم به اضافه فرض هاي مربوط به مقادیر عددي پارامترهاي ورودي مدل است. گام سوم ایجاد مدل کاربردي است. این مدل متشکل از رمزي کامپیوتري است ومدل ذهنی را به صورت مدل کاربردي در می آورد. در جریان ساختن مدل وآزمایش و تعیین اعتبار آن ، بارها مجبور به بازگشت به سه گام فوق هستیم.
در این تحقیق تلاش می شود تا با مدلسازي و شبیه سازي فرایند تامین قطعات ، شناخت روند حاکم ، استفاده از نرم افزارها و تحلیل هاي آماري موجود و یافتن گلوگاه ها و مشکلات ،راه حل هاي مسائل کشف ومدل موجود بهینه گردد.
همچنین جهت رسیدن به جواب بهینه ، از سه نرم افزار ارنا1 ، مطلب2 و اکسپرت چویس3 استفاده می گردد.
-2 چه زمانی از شبیه سازي استفاده کنیم؟
مسئلهیا مسائل مورد نظر در بررسی یکی سیستم اغلب روش بررسی و حل آنرا تعیین میکنند. روشهايتحلیل ریاضی هر جا که ممکن باشد، مطلوب ترین و دقیق ترین روشها براي مطالعه سیستمها میباشند، زیرا این روشهامعمولاً با کمترین کوشش، جوابها یا نتایجی را تولید میکنند که براي مقادیر مختلف پارامترهايمدل قابل محاسبه بوده و میزان دقت آنها صد درصد میباشد . اما جائیکه روشهاي تحلیلی ، بعلت پیچیدگیمدلها یا نیاز به تولید واقعی تر رفتار سیستم غیر عملی است ، روشهاي مطالعه سیستم از طریق شبیه سازيمطرح میگردد. شبیه سازي به عنوان آزمایش کردن با مدل یک سیستم واقعی تعریف میشود. یک مسئلهآزمایشی، موقعی پدید میآید که به اطلاعات بخصوصی دربارة یک سیستم نیاز بوده و آنها را از منابع موجودنتوان تهیه کرد .
شانون در کتاب خود خاطر نشان میسازد که در صورت وجود یک یا چند شرط از شرایط زیر ، تحلیلگر میتواند از شبیهسازي استفاده کند:
1 ـ تدوین ریاضی کاملی از مسئله وجود نداشته ، یا براي حل مدل ریاضی هنوز روشهاي تحلیلی به وجودنیامده باشد
2 ـ روشهاي تحلیلی وجود داشته اما شیوههاي ریاضی آنقدر پیچیده و سخت باشند که شبیه سازي ، روشیسادهتر براي حل مسئله به حساب آید .
3 ـ راهحلهاي ریاضی وجود داشته ، یا به دست آوردن آنها امکان پذیر بوده ، اما انجام آن خارج از توان ریاضیافراد دستاندر کار باشد . در این صورت باید هزینه طراحی، آزمایش و اجراي شبیه سازي ، در مقابل هزینهبدست آوردن کمک از خارج سازمان ارزیابی شود .
4 ـ علاوه بر برآورد بعضی از پارامترهاي خاص ، مشاهدة گذشته در طول دورهاي از زمان مطلوب باشد .
5 ـ ممکن است به علت مشکلات موجود در انجام آزمایشها و مشاهده پدیده ها در محیط واقعی آنها، شبیهسازي تنها راه ممکن باشد . ایجاد یک سازمان جدید مثالی از این حالت است .
6 ـ تراکم زمان براي سیستمها یا فرایندهایی که داراي چارچوب زمانی بلند مدت هستند مورد نیاز باشد . درشبیه سازي، کنترل کاملی روي زمان وجود دارد ، زیرا سرعت یک پدیده را میتوان به دلخواه کم و زیاد کرد . [1]
-3 مزایا ومعایب شبیه سازي
مزایاي اساسی شبیه سازي که اشمید وتیلور (1970) وسایرین درباره آن بحث کرده اند،به شرح زیر است:
• پس از ساختن هر مدل می توان به منظور تحلیل طرح ها یا خط مشی هاي پیشنهادي ، بارها آن را به کارگرفت.
• از روش هاي شبیه سازي می توان در کمک به تحلیل هر سیستم پیشنهادي استفاده کرد، هر چند که داده هاي ورودي تقریبی وناقص باشند.
• دستیابی به داده هاي شبیه سازي بسیار کم هزینه تر از فراهم آوردن داده هاي مربوط به سیستم حقیقی است.
• به کاربردن روش هاي شبیه سازيمعمولاً آسانتر از روش هاي تحلیلی است.
• در حالی کهمعمولاً مدلهاي تحلیلی به فرضهاي ساده کننده بسیار نیاز دارند تا از لحاظ ریاضی کاربرد پذیر شوند، مدلهاي شبیه سازي چنین محدودیتهایی ندارند.
• در برخی موارد شبیه سازي تنها وسیله یافتن راه حل مساله است.[2]
معایب شبیه سازي
• معمولاً به اجراهاي فراوانی در مورد هر مدل شبیه سازي نیازمندیم وهمین مساله ممکن است به هزینه هاي زیادي براي به کارگیري کامپیوتر بیانجامد.
• گاهی شبیه سازي را در شرایطی به کار می گیرند که روشهاي تحلیلی ، کافی به نظر می رسند.
• ایجاد وتوسعه یک مدل خوب شبیه سازي اغلب گران ومحتاج زمان است ونیاز به اطلاعات زیادي داردکه ممکن به آسانی در دسترس نباشد.
• وجود مسائل ذاتی در شبیه سازي که اگر به درستی حل نشوند می توانند نتایج غلطی را بوجود آورند.
• دقیق نبودن شبیه سازي وعدم توانایی اندازه گیري درجه بی دقتی.
• خطر"بزرگ کردن اعداد" یعنی اعتباردهی بیش از حد لازم به اعداد ، به این دلیل که نتایج شبیه سازي به صورت عددي ، باهرتعداد ارقام اعشاري که آزمایشگر انتخاب کند، معین می شوند.[1]
-4 فرایند شبیه سازي
آغاز پروژه، زمانی اتفاق میافتد که شخصی در سازمانی بر این عقیده است که مسئلهاي وجود دارد و نیازبه رسیدگی آن استمعمولاً. در سازمان از گروهی که با مسئله مواجه هستند فردي تعیین میشود تا بررسیهاي مقدماتی را انجام دهد .
گاهی تشخیص داده میشود که روشهايکمی در مطالعه مسئله ممکن است مفیدباشد و در این موقع تحلیلگر سیستم به گروه اضافه میشود . بدین ترتیب تعریف و تدوین مسئله آغازمیگرددمعمولاً. مراحل زیر در راستاي فرایند شبیه سازي انجام می شود:
• تعریف سیستم وصورتبندي مساله
• تعیین اهداف وطرح کلی پروژه
• تدوین مدل
• تدارك داده ها
• برگردان مدل
• تعیین اعتبار
• آزمایش کردن
• تحلیل وتفسیر نتایج
• پیاده سازي
• مستند سازي[1]
-5 نظریه صف
وقتی در یک سیستم تقاضاي سرویس بیشتر از ظرفیت آن باشد صف ایجاد می گردد. تئوري صف ، عبارت است از مطالعه ریاضی صف هاي انتظار، که در این مطالعه طول صف، متوسط زمان انتظار در صف، حداکثر اجزا در صف، حد متوسط زمان لازم براي انتظار در کل سیستم مورد بررسی قرار می گیرد، که با داشتن اینگونه اطلاعات در مورد صف هاي انتظار می توان تصمیم هاي صحیح تري را اتخاذ نمود.[2]اصول تئوري صف ها را می توان از نظر مطالعه ریاضی به دو دسته تقسیم نمود:
دسته اول: صف هایی که داراي توزیع خاصی است و فرمول هاي آن مشخص گردیده است.
دسته دوم: صف هایی هستند که داراي توزیع هاي کلاسیک یا تجربی یا فرضی بوده که با استفاده از شبیه سازي مورد مطالعه قرار می گیرند.
اجزاي اساسی در یک فرایند خط انتظار عبارتند از: ورودیها ، خدمت دهندگان وخطوط انتظار(صفوف).
یک سیستم معمولا با یک ایستگاه سرویس دهنده شروع می شود. وقتی که تقاضا زیاد شد، طبیعتا ظرفیت سیستم را بالا می برند. بنابراین یک سیستم سرویس دهنده ممکن است در فرم هاي ابتدایی به صورت زیر مشخص گردند :
• یک صف و یک سرویس دهنده
• یک صف و چند سرویس دهنده
• چند صف و چند سرویس دهنده
بیشترتجزیه وتحلیل هاي مسائل خط انتظارنهایتاً به سوال در مورد اینکه چه سطح خدمتی را باید فراهم کرد، یعنی ظرفیت خدمتدهی ونیاز به تعداد خدمت دهندگان ختم می شود.یکی از معیارهایی که با آن می توان مدل تصمیم را ارزیابی کرد ، هزینه کل مورد انتظار است . هزینه کل مورد انتظار از جمع دو هزینه به دست می اید:.1 هزینه خدمت و.2 هزینه انتظار مشتري.
هرقدر سطح خدمت افزایش یابد،هزینه خدمت نیز افزایش می یابدمعمولاً. رابطه معکوسی بین سطح خدمت وزمان انتظار مشتري وجود دارد،ولی تعیین رابطه صریح هزینه انتظار مشتري وزمان انتظار مشکل است. هزینه انتظار ،براوردي از هزینه کسادي کسب وکار در هنگامی است که مشتري مراجعه می کند وبه دلیل طولانی بودن انتظار،صبرش لبریز شده وقبل از دریافت خدمت سیستم را ترك می کند.این هزینه ممکن است هزینه سود از دست رفته برمبناي واحد زمان را بیان کرده ویا هزینه بلند مدت از دست دادن دائمی مشتري را منعکس کند.[3]
-6 شبیه سازي سیستم هاي صف
شبیه سازي یکی از ابزارهاي پژوهش عملیاتی است کهنوعاً جواب بهینه را براي مساله فراهم نمی کند.در عوض، یک مدل شبیه سازي منعکس کننده عملیات سیستم در یک چهارچوب زمانی فشرده شده است.گرچه نتایج شبیه سازي بیانگر حالت سیستم است،ولی نباید تصور شود نتایج ان همچون جواب مساله برنامه ریزي خطی است.با وجود این،جوابهاي به ظاهر بهینه را براي مدلهاي شبیه سازي می توان بااستفاده از روشهاي جستجو به دست آورد.
براي سیستم هاي پیچیده صفی که به صورت تحلیلی قابل حل نباشند، شبیه سازي گزینه خوبی خواهد بود. [4]
سیستم صف با جمعیت متقاضی ، چگونگی ورود و خدمتدهی ، ظرفیت سیستم ونظام صف مشخص می شود. ورودها وخدمتدهی ها با توزیع هاي مدت بین دو ورود ومدتهاي خدمتدهی مشخص می شوند.شبیه سازي سیستم هاي صف ناظر به نگهداري فهرستی از پیشامد هاست تا آنچه را که درزمانهاي بعد رخ می دهد تعیین کندمعمولاًدر. شبیه سازي ،پیشامدها به طور تصادفی روي می دهند.معرفی عامل تصادف مورد نیاز براي تقلید زندگی واقعی،با استفاده از اعدادتصادفی میسر است.اعداد تصادفی به طور یکنواخت مستقل در فاصله 0]،[1 توزیع می شوند.ارقام تصادفی نیز به طور یکنواخت روي مجموعه
9}،...،1،{0 توزیع می شوند.در مساله تک مجرایی صف،مدتهاي بین دو ورود ومدتهاي خدمتدهی براساس توزیع هاي این متغیرهاي تصادفی تعیین می شوند.
در شبیه سازي سیستم هاي صف، منظور از قانون صف،ترتیب منطقی متقاضیان در صف است وتعیین می کند که با آزاد شدن یک خدمت دهنده کدام متقاضی باید براي خدمتگیري انتخاب شود.قوانین رایج صف مشتمل بر خدمتگیري به ترتیب ورود1، به عکس ترتیب ورود2،به ترتیب تصادفی3،براساس کوتاهترین مدت مورد نیاز4 وبراساس اولویت5 است.
-7 روش تحقیق
نوع تحقیق پیش رو ، با توجه به هدف تحقیق واحتیاجات عملی ، از تحقیقات کاربردي است. همچنین .این پژوهش از نوع مطالعات کمی بوده که می تواند قابلیت آزمون پذیري و تعمیم پذیري داشته باشد.
جامعه آماري مورد بررسی ، بخش خدمات پس از فروش یک شرکت تولید کننده تجهیزات الکترونیکی است.
داده هاي مورد نظر از سیستم کامپیوتري شرکت مورد بررسی، گردآوري شد . سپس سعی گردید تا خلأهاي اطلاعاتی موجود ، جهت جمع آوري داده هاي دقیق وبا کیفیت ، از طریق مصاحبه اي آزاد با کارمندان بخش تدارکات واحد مورد بررسی ، پر گردند.
جامعه مورد مطالعه ، کلیه داده هاي مربوط به درخواست خریدهاي وارد شده به بخش تدارکات ، مدت زمان خدمت دهی و زمان تحویل کالاهاي درخواستی است.
جهت ارائه مدل ، ابتدا بایستی به تجزیه وتحلیل سیستم پرداخت . یکی از اهداف اصلی در مرحله تجزیه وتحلیل ، شناخت وضع موجود است.سخت ترین کار قابل بحث وبررسی در تحلیل سیستم، شناسایی ملزومات اطلاعاتی خاصی است که سیستم به کمک آنها باید بتواند نیازها را براورده کند. مرحله آنالیز سیستمی اطلاعات زیر را پدید می آورد:
• نقاط ضعف و قدرت سیستم موجود.
• کارهایی که سیستم جدید باید (به کمک آنها) مشکل را حل کند.
• نیازهاي اطلاعاتی کاربر براي سیستم جدید.
بنابراین با ترسیم مدل منطقی سیستم موجود ، اطلاعات وضع موجود نمایش داده می شود. خصیصه هاي مدل منطقی شامل طرح خروجی ها، ورودي ها و پردازش ها می باشد. مدل موجود از طریق نرم افزار Arena بررسی می گردد. داده هاي ورودي به مدل جمع آوري شده وتوزیع اماري هرکدام تعیین می گردد. در مرحله بعد ، فرمول هاي بدست آمده از هر توزیع وارد مدل می گردد. مدل موجود به اجرا در آمده و ضعف ها و گلوگاه هاي سیستم استخراج می شوند. پس از یافتن مشکلات ، راه حل هایی پیشنهاد داده شده ، بررسی و بهینه ترین آنها انتخاب خواهد شد . سپس سعی می گردد تا براساس راه حل هاي بهینه ، سیستم موجود اصلاح گردد.
-8 تجزیه وتحلیل سیستم وشبیه سازي
-1-8 تعریف سیستم وصورتبندي مساله
آغاز پروژه شبیه سازي در سازمان با بروز یک مساله آغاز می شود . مساله مطرح شده در شرکت مورد بررسی ، مشکل تاخیر در تامین قطعات یدکی مورد نیاز بخش هاي صنعتی شرکت،توسط بخش تدارکات می باشد . بخش تدارکات شرکت ،تامین کننده کلیه قطعات و درخواست خریدهاي شرکت وداراي یک کارمند می باشد. عدم تامین بموقع قطعات مورد نیاز، باعث نارضایتی بخش تولید وخدمات پس از فروش شرکت گردیده است. مشتریان شرکت نیز از عدم تحویل بموقع محصول ابراز ناخرسندي نموده ودر صورت ادامه این روند ، شرکت قادر به حفظ مشتریان فعلی نخواهد بود. جهت بررسی موضوع، لازم است مسائل ریشه یابی شده و سعی شود اصلی ترین وریشه اي ترین آنها شناسایی شود.بنابراین مدیران سازمان گرد هم آمده ومساله را مورد بررسی وتبادل نظر قراردادند. در نهایت، با توجه به پیچیدگی مساله، تصمیم بر شبیه سازي وضع موجود گردید تا با استفاده از مدل سیستم موجود، مشکلات وگلوگاه ها مورد شناسایی قرار گرفته، و پس از شناخت ریشه هاي مساله ، روش هاي حل مشکلات پیشنهاد گردند. ورودي هاي سیستم ، برگه هاي درخواست خرید قطعات است که از بخش هاي مختلف تولیدي وخدمات پس از فروش صادر می گردد. خروجی سیستم درخواست خریدهاي پاسخ داده شده و قطعات خریداري شده است که به بخش هاي مورد نظر تحویل شده اند. درخواست خریدهاي ورودي به سیستم ، بسته به مبلغ عنوان شده در برگه درخواست به سه نوع دسته بندي می شوند : خرید جزئی ، خرید متوسط ، خرید کلی.
