Различия
Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.
|
ru:simulation_fca:viewing [2015/01/15 14:41] 127.0.0.1 внешнее изменение |
ru:simulation_fca:viewing [2015/12/22 09:53] (текущий) |
||
|---|---|---|---|
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| ====== Введение ====== | ====== Введение ====== | ||
| + | ===== Теория имитационного моделирования ===== | ||
| + | **Имитационное моделирование** - метод исследования систем, основанный на том, что изучаемая система заменяется имитирующей. С имитирующей системой проводят эксперименты (не прибегая к экспериментам на реальном объекте) и, в результате, получают информацию об изучаемой системе. В Business Studio предметом изучения является деятельность, описанная в виде моделей процессов. | ||
| - | **Имитационное моделирование** - метод исследования, основанный на том, что изучаемая система заменяется имитирующей. С имитирующей системой проводят эксперименты (не прибегая к экспериментам на реальном объекте) и в результате получают информацию об изучаемой системе. В Business Studio предметом изучения является некая деятельность, состоящая из множества элементарных операций, объединенных в процессы. В реальности множество исследуемых операций и множество их взаимосвязей может быть настолько многообразным, что прямой метод аналитического расчета параметров системы (например, стоимости получения тех или иных событий) может оказаться либо невозможным, либо очень громоздким. Для решения подобной задачи исследуемая деятельность сначала моделируется в системе Business Studio. Затем на основе этой модели создаются объекты, имитирующие реальность: экземпляры операций, событий, процессов, ресурсов. Зная законы взаимодействия между операциями и свойства самих операций, система последовательно имитирует выполнение экземпляров операций. При этом помимо прямого взаимодействия между экземплярами операций, которое можно увидеть на диаграммах процессов, имитация учитывает и косвенное взаимодействие, выражающееся в конкуренции между экземплярами операций за доступ к временным ресурсам (ограничено количество экземпляров ресурса, а также время их доступности). Также учитывается ограниченность количества экземпляров материальных ресурсов. В результате прогона имитации на основе множеств созданных экземпляров собираются усредненные параметры, относящиеся к тому или иному классу имитирующих объектов. Эти параметры можно увидеть в отчетах по проведенной имитации. Таким образом, исходя из фактических значений или априорных оценок временных, стоимостных и натуральных параметров выполнения элементарных операций, аналитик при помощи имитации получает следующие данные: | + | **Цель проведения имитации** - получить значения исследуемых параметров на основе известных или предполагаемых значений базовых параметров. Допуская, что модель достаточно точно описывает реальность, предполагается, что полученные в ходе имитации значения параметров будут с той или иной степенью точности совпадать с реальными значениями.\\ |
| - | *Оценки временных, стоимостных и натуральных параметров процессов, а также их операций. | + | |
| - | *Затраты на использование ресурсов. Эта информация позволяет выбрать те ресурсы, оптимизация стоимости которых даст наибольший эффект. | + | |
| - | *Время активной работы временных ресурсов, которое позволяет выявить недогруженные временные ресурсы. | + | |
| - | *Время, проведенное экземплярами операций в очереди к временному ресурсу, что позволяет выявить те временные ресурсы, которые перегружены или время от времени являются "бутылочными горлышками". | + | |
| - | *Время, проведенное операцией в ожидании поступления материального ресурса, что позволяет выявить материальные ресурсы, количество которых недостаточно. | + | |
| - | Принимая решение о проведении имитационного моделирования необходимо помнить следующее: смоделировать все тонкости реальной жизни невозможно. Та модель, которую создаст аналитик, будет отличаться от реального положения дел. Поэтому задача аналитика - это в контексте конкретного предприятия научиться моделировать реальные процессы так, чтобы их имитация давала заданную погрешность для анализируемых параметров. Погрешность можно рассчитать путем сравнения рассчитанных параметров с параметрами, измеренными непосредственно. Если погрешность больше допустимой, то процесс, построенный аналитиком, не отвечает реальному положению дел и требует более тщательной проработки. | + | |
| - | Также аналитик должен помнить, что моделировать одновременно множество взаимодействующих процессов нет смысла, поскольку системная относительная ошибка полученных значений параметров будет расти с увеличением количества имитируемых связанных друг с другом процессов. Этот рост обусловлен увеличением количества неучтенных связей между процессами. Есть методы, позволяющие стабилизировать ошибку вычисления тех или иных параметров, но они (методы) требуют от аналитика знаний методов математического моделирования, например, анализа влияющих на расчет корреляций между процессами и их учет, увеличивая при этом стоимость такой работы. | + | Необходимость использования имитационного моделирования проистекает из того, что в реальности множество исследуемых аналитиком сценариев деятельности и множество их взаимосвязей может быть настолько сложным, что прямой метод аналитического расчета закона распределения значения параметра системы (например, стоимости одного из сценариев) может оказаться либо невозможным, либо очень трудоемким. \\ |
| - | Только после того как аналитик научится моделировать реальность с необходимой точностью, он может перейти к следующей задаче: оптимизации существующих процессов или определению параметров проектируемых процессов. | + | Для проведения имитационного моделирования исследуемая деятельность сначала представляется в виде моделей операций, процессов, событий, ресурсов. Затем на основе этих моделей движок имитации создает объекты, имитирующие реальность: имитирующие экземпляры операций, процессов, событий, ресурсов. При этом помимо прямого взаимодействия между экземплярами имитирующих операций, которое моделируется на диаграммах процессов, движок имитации учитывает и косвенное взаимодействие, выражающееся, например, в конкуренции между экземплярами имитирующих операций за доступ к имитирующим временным и материальным ресурсам. Во время проведения имитации для каждого имитирующего объекта (экземпляра операции, процесса, события, ресурса) движок имитации сохраняет информацию о его параметрах и, в результате, по окончании имитации для каждого имитирующего объекта доступны статистические данные о его параметрах. Таким образом, если аналитик знает статистические распределения фактических или предполагаемых оценок временных, стоимостных и натуральных значений параметров экземпляров реальных операций, то он при помощи имитации получает с какой-то степенью точности следующие данные: |
| + | *оценки временных и стоимостных параметров экземпляров процессов; | ||
| + | *законы распределения затрат; | ||
| + | *время активной работы экземпляров временных ресурсов (эти данные позволяют выявить недогруженные или перегруженные экземпляры временных ресурсов); | ||
| + | *законы распределения времени, проводимого экземплярами операций в ожидании ресурсов; | ||
| + | *стоимость использования ресурсов при выполнении экземпляров операций | ||
| + | *и т.д. | ||
| - | ==== Последовательность действий аналитика при имитационном моделировании ==== | + | Принимая решение о проведении имитационного моделирования, важно помнить следующее: смоделировать все тонкости реальной системы невозможно, и то, что смоделирует аналитик, будет отличаться от реальности. Поэтому задача аналитика - это в контексте конкретного предприятия научиться моделировать реальную деятельность так, чтобы ее имитация давала заданную погрешность для рассчитанных параметров. Погрешность можно рассчитать путем сравнения полученных по результатам имитации параметров с параметрами, измеренными напрямую. Если погрешность больше допустимой, то модель, созданная аналитиком, не отвечает реальной действительности и требует более тщательной проработки. |
| - | Аналитик при выполнении имитационного моделирования деятельности должен придерживаться следующей последовательности действий: | + | |
| - | - Формулировка задачи. Возможные виды задач перечислены ниже: | + | |
| - | *Проверка правильности созданной модели деятельности. В рамках этой задачи имитируется группа процессов. Рассчитанные параметры сравниваются с данными, полученными прямым замером. Если данные расходятся, то это является поводом к уточнению модели. | + | |
| - | *Оптимизация существующих процессов. Создаваемая модель процессов используется с целью выявить критичные с точки зрения стоимости или времени выполнения факторы и устранить их. | + | |
| - | *Проектирование процессов с требуемыми параметрами. | + | |
| - | -Создание моделей исследуемых процессов. Для этого он разрабатывает их диаграммы и указывает правила старта экземпляров процессов. Для каждой операции аналитик заполняет параметры "Время выполнения", "Время ожидания" и назначает ресурсы. Ресурсы могут быть следующих типов: временные, материальные, постоянный расход. Для каждого ресурса аналитик должен заполнить их стоимостные параметры для расчета стоимости их использования. | + | |
| - | -Настройка имитации. Указывается список процессов, которые должны участвовать в имитации. Если на диаграмме имитируемого процесса есть ссылка на диаграмму другого процесса с помощью интерфейса процесса, МДС или внешнего пула, то имитация сможет начать имитацию другого процесса в том и только в том случае, если он включен пользователем в этот список. Задается время имитации и другие настройки. | + | |
| - | -Выполнение имитации. С момента запуска имитация моделирует возникновение экземпляров стартовых событий, и начинает последовательно создавать экземпляры операций, переходя от одной операции к другой в соответствии с диаграммами процессов. При этом идет подсчет и агрегация временных, стоимостных и натуральных параметров: время выполнения, стоимость, занятые ресурсы и т.д. Агрегация происходит в разрезе операций, процессов и ресурсов. | + | |
| - | -Анализ полученных результатов имитации. | + | |
| - | **Пример: Сценарий создания моделей процессов и оценки их корректности (описание AS-IS)** | + | Также аналитик должен помнить, что имитировать деятельность, представленную в виде большого множества взаимодействующих сценариев, нет смысла, поскольку погрешность полученных значений параметров будет расти с увеличением количества связанных друг с другом экземпляров имитирующих процессов. Этот рост обусловлен увеличением количества неучтенных связей между экземплярами имитирующих процессов. Есть методы, позволяющие стабилизировать ошибку вычисления значений параметров, но они (методы) требуют от аналитика знаний методов математического моделирования, например, анализа корреляций между экземплярами имитирующих процессов и их учет, увеличивая при этом стоимость такой работы. |
| - | -Аналитик изучает некую деятельность. Для этого он выделяет и наблюдает экземпляры операций и последовательность их выполнения. Далее он классифицирует экземпляры операций, то есть, выделяет классы и распределяет экземпляры операций по этим классам. Для каждого класса операций он указывает свойства: среднюю длительность выполнения экземпляров операций или вероятность распределения этой длительности, занятые ресурсы и т.д. Этих данных уже достаточно, чтобы создать в справочнике процессов Business Studio объекты, хранящие информацию об этих классах. Для описания последовательностей выполнения экземпляров операций аналитику дан инструмент - различные нотации процессов. И самая простая нотация (нотация Процесс), и наиболее богатая возможностями (нотация BPMN) - все они служат одной цели: предоставить аналитику возможность описать возможные последовательности выполнения экземпляров операций. | + | Только после того как аналитик научится моделировать деятельность с необходимой точностью, он может перейти к следующей задаче: оптимизации существующей деятельности. |
| - | -Исследование причин начала выполнения экземпляров операций дает аналитику знания о законах старта того или иного экземпляра процесса. Описание законов старта процесса аналитик переносит в модель путем создания объекта "Событие" в справочнике Business Studio и на диаграмме процесса. Правила могут задаваться самыми разнообразными способами: от закона возникновения в зависимости от времени до выполнения некоторого логического условия. | + | |
| - | -Аналитик выявляет классы ресурсов, с которыми имеет дело тот или иной класс операций. В справочниках "Субъекты" и "Объекты деятельности" Business Studio он заводит соответствующий этому классу объект. Теперь к этому объекту справочника, обозначающему класс ресурсов, можно привязать свойства экземпляров этого класса: | + | |
| - | *среднюю стоимость использования для экземпляров материального ресурса; | + | |
| - | *ставку в час и время доступности для экземпляров временного ресурса; | + | |
| - | *ставку для экземпляров ресурса типа "Постоянный расход". | + | |
| - | -Для задания правил возникновения событий и выполнения операций аналитик может использовать введение в описание выполнения экземпляра процесса различные переменные. | + | |
| - | -После завершения подготовительной работы аналитик может приступить к имитации процессов. Для этого он передает в модуль имитации перечень процессов, которые он хочет имитировать. Модуль имитации запрашивает имитируемый период времени и валюту, в которой необходимо сделать расчет, и начинает имитацию. | + | |
| - | -Модуль имитации создает имитирующие реальность экземпляры событий, операций и ресурсов и имитирует взаимодействие между ними. Параметры создаваемых экземпляров создаются на основе параметров соответствующих объектов справочников Business Studio. Например, в качестве параметра объекта справочника "Процессы", обозначающего некий класс операций, может быть указан закон распределения длительностей выполнения экземпляров операций этого класса. Пусть этот закон распределения указан в виде нормального распределения. Тогда модуль имитации будет создавать имитирующие экземпляры операций с длительностями выполнения, распределенными по этому закону. | + | |
| - | -По завершению имитации аналитик видит статистические данные имитации, сгруппированные по классам имитирующих объектов (операций, процессов, ресурсов, продуктов). В некоторых случаях можно увидеть параметры имитации не только класса, но даже экземпляра имитирующего объекта, например, время занятости экземпляра временного ресурса. На основе этих данных аналитик может рассчитать те параметры, которые требуется проверить на соответствие реальности. Если рассчитанные по результатам имитации параметры лежат в области допустимой ошибки (допуск устанавливает сам аналитик), то считается, что цель достигнута, и модель с нужной степенью точности описывает реальность. | + | |
| + | ===== Последовательность действий аналитика при проведении имитационного моделирования ===== | ||
| + | |||
| + | -Аналитик формулирует задачи, которые он собирается решить при помощи имитационного моделирования. Типы задач, которые может поставить перед собой аналитик: | ||
| + | *Проверка правильности созданной модели деятельности. Для этого запускается имитация группы моделей процессов. Рассчитанные по результатам имитации значения параметров сравниваются с данными, полученными прямым замером. Если данные расходятся - это повод к уточнению модели. | ||
| + | *Оптимизация существующей деятельности. Создаваемая модель деятельности используется с целью выявить критичные параметры и оптимизировать их значения. | ||
| + | *Проектирование новой деятельности.\\ | ||
| + | -Аналитик представляет деятельность в виде моделей процессов и операций. | ||
| + | -Аналитик задает правила возникновения экземпляров событий, запускающих на выполнение экземпляры процессов. | ||
| + | -Для каждой модели операции аналитик заполняет параметры "Время выполнения", "Время ожидания", указывает, какие ресурсы необходимы для выполнения экземпляров операций. Ресурсы могут быть следующих типов: временные, материальные, постоянные расходы. | ||
| + | -Для каждой модели ресурса аналитик заполняет стоимостные параметры для дальнейшего расчета стоимости использования имитирующих ресурсов. | ||
| + | -Аналитик указывает, какие модели процессов должны участвовать в имитации, и запускает имитацию. Движок имитации создает экземпляры стартовых имитирующих событий и начинает последовательно выполнять экземпляры имитирующих операций в соответствии с диаграммами процессов. При этом идет подсчет временных, стоимостных и других параметров имитирующих объектов (экземпляров операций, процессов, ресурсов). | ||
| + | -Аналитик анализирует полученные результаты. При этом он может не ограничивать себя автоматически рассчитанными статистическими данными, но может на их основе рассчитывать нужные ему параметры. | ||
| + | |||
| + | ===== Пример действий аналитика при имитации существующей деятельности ===== | ||
| + | |||
| + | -Аналитик изучает деятельность. Для этого он выделяет значимые классы событий и операций, документирует, когда возникают экземпляры событий и операций, и в какой последовательности экземпляры операций выполняются. Например, что делал Ф.Тейлор, когда анализировал работу грузчиков, работающих на погрузке чушек в вагоны ("Принципы научного менеджмента")? Он наблюдал за действиями грузчиков и выделил следующие операции, которые выполняет каждый грузчик: "Поднять чушку", "Перенести чушку", "Погрузить чушку", "Вернуться за новой чушкой", "Отдохнуть". Затем он зафиксировал время начала и окончания выполнения каждого экземпляра каждой операции и проанализировал зафиксированные значения. Тейлор увидел следующие закономерности: один экземпляр операции "Отдохнуть" приходится в среднем на 15 экземпляров остальных операций; выполнение экземпляра операции "Погрузить чушку" может занимать от 3 минут до 10 минут, при этом среднее время выполнения экземпляра этой операции составляет 6 минут; операции "Поднять чушку", "Перенести чушку", "Погрузить чушку", "Вернуться за новой чушкой" выполняются последовательно друг за другом каждый раз, и их можно объединить в процесс "Погрузка чушки". \\ Аналогично, аналитик путем наблюдения выясняет параметры каждого экземпляра каждой выделенной им операции: время начала и время окончания выполнения. Затем он анализирует эти данные и рассчитывает среднюю длительность экземпляра операции и закон распределения длительности экземпляров операции. Для хранения этих данных аналитик создает объекты в справочнике "Процессы" в Business Studio и заполняет их параметры. Одновременно аналитик формирует диаграммы процессов, фиксируя на них последовательности выполнения экземпляров операций. | ||
| + | -Аналитик исследует причины, которые приводят к началу выполнения экземпляров процессов, находит нужные закономерности и переносит их в модель в Business Studio. Фиксация этих закономерностей производится путем создания объекта в справочнике "События" Business Studio, изображения на диаграмме процесса фигуры события и описания правил возникновения экземпляров этого события. | ||
| + | -Аналитик выделяет ресурсы, которые необходимы для выполнения каждого экземпляра операции. В справочниках "Субъекты" и "Объекты деятельности" Business Studio он создает соответствующие этим ресурсам модели и задает их параметры. А затем для каждой модели операции указывает перечень ресурсов, используемых при выполнении экземпляра операции. | ||
| + | -После завершения работы по подготовке данных для имитации аналитик приступает к самой имитации. Для этого он указывает, выполнение экземпляров каких процессов он хочет сымитировать, указывает имитируемый период времени, валюту, в которой необходимо сделать расчет стоимостных параметров, и запускает имитацию. Например, аналитик может указать, что необходимо сымитировать выполнение экземпляров процессов "Погрузить чушку". | ||
| + | -Движок имитации создает экземпляры имитирующих событий, операций и ресурсов и имитирует взаимодействие между ними. Значения параметров имитирующих объектов рассчитываются на основании заданных значений параметров объектов справочников Business Studio. Например, в качестве значения параметра "Время выполнения" модели операции "Перенести чушку" может быть указан закон распределения. Предположим, что это нормальный закон распределения с матожиданием – 60 секунд и средним отклонением - 10 секунд. Тогда движок имитации будет создавать экземпляры имитирующей операции "Перенести чушку" со значениями параметра "Время выполнения", распределенными по этому закону: 33, 70, 59, 65, 62 сек. и т.д. | ||
| + | -По завершении имитации аналитик видит статистические данные, сгруппированные по имитирующим процессам, ресурсам, продуктам. В некоторых случаях можно увидеть данные не только для имитирующего объекта, но и для его экземпляров. Например, можно увидеть графики работы каждого грузчика в отдельности. На основе этих данных аналитик может рассчитать те параметры, которые требуется проверить на соответствие реальности. Предположим, он может задаться вопросом "Сколько чушек могут перенести грузчики при заданном режиме работы?" Если рассчитанные по результатам имитации значения параметров лежат в области допустимой ошибки (допуск устанавливает сам аналитик), то считается, что модель с нужной степенью точности описывает реальность. Например, если рассчитанное количество чушек, переносимых грузчиками за смену, отличается от реального не более чем на 20%, то модель деятельности, скорее всего, верна. Убедившись, что модель соответствует реальности, аналитик может проводить дальнейшие эксперименты с моделью. | ||
