1 / 22

Over simulatie

Over simulatie. Jack P.C. Kleijnen Tilburg School of Economics and Management (TiSEM) Tilburg University Brabants Zeeuwse Werkgeversvereniging (BZW)- Studieclub Tilburg IV Goirle, 16 februari 2011. Overzicht. Wat is simulatie? Waarom simulatie?

darren
Download Presentation

Over simulatie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Over simulatie Jack P.C. Kleijnen Tilburg School of Economics and Management (TiSEM) Tilburg University Brabants Zeeuwse Werkgeversvereniging (BZW)-Studieclub Tilburg IVGoirle, 16 februari 2011

  2. Overzicht Wat is simulatie? Waaromsimulatie? Eigen paktijkervaring: simulatie-toepassingen BZW

  3. Simulatie & verwanten • Computerspelletjes (“computer games”)Doel: behendigheid & plezier • “Serious games”; bijv. bedrijfsspelDoel: inzicht • “Agent-based simulation”; bijv. militairDoel: inzicht, optimalisatie (zie latere slide) • Deterministische simulatie; bijv. ruimtevaart • Simulatoren; bijv. vliegtuig • “Discrete-event” simulatie; bijv. verkeer BZW

  4. Watis simulatie? • Voorbeelden • Definitie Ad 1: • Wachten bij 1 “loket” (details: volgende slide)Uitbreidingen:Meerdere loketten naast elkaar (bijv., supermarkt)Meerdere loketten achter elkaar (ziekenhuis, “waferfab”)Terugkoppeling (na test, bijv. Ericsson supply chain)Prioriteiten: FIFO (“eerlijk”), LIFO (“stapel”), kleine-klusjes-eerst, pre-emptie (EHBO) • Voorraadbeheer (koelkast thuis)Uitbreiding: supermarkt met 25000 artikelen • Kombinatie van a & b: “supply chain” (zie verderop) • “Case studies”: eigen advieswerk (zie latere slides) BZW

  5. Wachten bij 1 “loket” Wachttijd (symbool: w) van nieuwe klant (t + 1):w(t + 1) = w(t) + s(t) – a(t + 1) mits positief; anders nulmet service-tijd s; (tussen)aankomsttijd a s = -ln r/μ(toevalsgetal r tussen 0 & 1; gemiddelde service-snelheid μ)a = -ln r/λ(gemiddelde aankomst-snelheid λ; loot r opnieuw) Start met leeg systeem: w(1) = 0 Stop na (bijv.) 100,000 gesimuleerde klanten: t = 100,000 Conclusie:Dynamische model (t en t + 1)Start (t = 0) & stop (t = 100,000) toestand van het systeem specificerenInvoer: μ, λ BZW

  6. “Supply chain”: Ericsson Ketenlogistiek Kleijnen, Bettonvil, Persson (2006): 92 “knoppen” (invoervariabelen) Welke zijn echt belangrijk? BZW

  7. “Agent-based” simulatie Agent: klein computerprogramma simuleert autonome “beslisser” (Artifical Intelligence, AI) Toepasssingen: Naval Postgraduate School, Monterrey, Cal.: militaire tactiek, wapens (UAV), enz. paniek in stadion BZW

  8. Simulatie: definitie Experiment met computermodel van dynamisch systeem • Experiment vereist statistische methoden voor proefopzet (“design”) & analyse • Validatie van simulatiemodelToepassing: vergunning Sandia, Schiphol BZW

  9. Waarom simulatie? Experimenten met echte systeem: • Langzaam (bijv. broeikaseffect) • Kostbaar (ruimtevaart) • Gevaarlijk (nucleair afval) • Minder ”scenarios” (combinaties van invoervariabelen) • Meer ruis (maar: geen modelfout!) Doel van simulatie: • Gevoeligheidsanalyse: Wat als? (“What if?”) • Optimalisatie van echt systeem (supermarkt, fabriek, supply chain) • Training: manager, piloot, enz. BZW

  10. Simulatie: toepassingen Elke wetenschap die dynamische systemen bestudeert:van sociologie tot astronomie (zie Karplus, UCLA) Eigen adviesprojecten (LIFO volgorde; zie volgende slides): • ROC: logistiek van het onderwijsproces • Sandia (Albuquerque, New Mexico, VS): nucleair afval • Wageningen: melkrobot • SVR: sociale uitkeringen (WW, enz.) • [NAM: investeringsanalyse van gaspijp-netwerk op Java] • TNO/FEL: zoeken (via sonar) naar mijnen op zeebodem • VBF: productieplanning van stalen buizen • RIVM: broeikaseffect (“global warming”) • [PTT: telefoonnetwerk (“grading”)] • ECT: kadelengte & aantal kranen in Rotterdam • [IBM: kosten-batenanalyse van computersysteem] BZW

  11. ROC: onderwijslogistiek Logistiek: “balans” tussen - bezettingsgraad van middelen (“resources”: student, docent, PC, lokaal) - doorlooptijd van student (service) Stuur-variabelen (knoppen):- Aantal middelen- Prioriteitsregels (SPT, resterende tijd, enz.) Doelen van ROC-simulatie: • Kwantificeren prestatiecriteria • Opsporen “bottleneck resource” • Creëer inzicht: evalueren van prioriteitsregels & scenario’s (middelen, student-instroom, enz.) “Flexibel leren” = “job shop”? Zie volgende slide BZW

  12. “Job shop”: voorbeeld(school, garage, ziekenhuis) Bron: Arena-programmatuur (“screen shot”) BZW

  13. Wageningen: melkrobot Ilan Halachmi (2002): optimale melk-stal (aantal robots)Nu: Israel (8 robots, 500 koeien) BZW

  14. Sandia: nucleair medisch afval Vergunning voor bouw van “Waste Isolation Pilot Plant (WIPP)” in Carlsbad, New Mexico (NM) Opdrachtgever: Department of Energy (DOE) / Environmental Protection Agency (EPA) Uitvoerder: Sandia Labs in Albuquerque, NM Planning-horizon: 10.000 jaar! Criterium: kans op “ongeluk” Simulatie: fysisch/chemisch & menselijke activiteitzie volgende slide BZW

  15. WIPP(bron: Jon Helton, Sandia) BZW

  16. SVR: uitkeringen Opdrachtgever: Sociale Verzekeringsraad Uitvoerder: Economisch Instituut voorMidden- en Kleinbedrijf (EIM) Stuurcommissie (voorzitter: Kleijnen) Probleem: Lonen & uitkeringen zijn duur! Oplossing: “Micro-simulatie”Steekproef uit bestand met werknemersZie: Bosch et al. (1994) BZW

  17. Mijnenjacht via sonar • Opdrachtgever: Marine • Uitvoerder: TNO/FEL (Fysisch Electronisch Lab) • Simulatiemodel: • Sonar system • Scheepskoers, operator • Omgeving: mijnenveld,akoestische karakteristiek (watertemperatuur, enz.) • Technische vraag: “valide” model? • Modelmodules: input/output gedrag vs. experts’ kwalitatieve kennisDefinieer invoerscenario’s; simuleer; analyseer • Model als geheel: gelijke ontdekkingkans van mijnen in simulatie en echte proef? BZW

  18. VBF, Verenigde BuizenFabrieken • Probleem: productieplanning van stalen buizen (diverse diameters, wanddiktes) • Decision Support System: optimaliseer 15 inputs • Criterium #1: productieve machine-uren (excl. omsteltijden) • Criterium #2 (voorwaarde): levertijden < …dagen • Technische vraag: 1 + 2 x 15 = 31 simulatieruns?Maar: 1 run kost 6 uur computertijd • Oplossing: 214 - 10 proefopzet met 16 runs! • Analyse: “RSM”, enz. BZW

  19. RIVM Probleem: broeikaseffect(nu: Al Gore, Cancun-verdrag) “Global heating”: groot model 1. Validatie per submodel (module) Techniek: gevoeligheidsanalyse:verrassende effectenprogrammeerfouten ontdekt 2. Totaal: 281 factorenBelangrijkste: 15 (sommige verrassend!)“Bewaak” die 15! BZW

  20. ECT, Europe Container Terminals ECT: kadelengte & aantal kranen in Rotterdam Modules:Schepen (klanten): aankomst Kranen (servers; resources): planning 6 factoren (bijv. aantal containers per schip, jaaromzet, verblijfstijd, onbalans laden/lossen) Interacties tussen factoren ontdekt BZW

  21. Research problems Steps in simulation study (Law 2007, p. 67): • Formulate the real-world problem • Collect real-world data • Construct & verify computer model • Make pilot simulation runs ('debug') • If model is not valid, then return to step 2 • Design the full simulation experiment • Make production runs with the model • Analyse simulation’s Input / Output data • Present & implement results BZW

  22. Conclusie Verbazend veel types simulatietoepassingen Veel simulatie-onderzoek:jaarlijkse “Winter Simulation Conference”(2008: 1000 deelnemers; 13 parallel sessies) Literatuur: • Law, A.M. (2007), 'Simulation modeling and analysis; fourth edition', McGraw-Hill, Boston • Kleijnen, J.P.C. (2008), 'Design and analysis of simulation experiments', Springer, New York(Chinese vertaling: Peking, 2010)Zie www.tilburguniversity.edu/center/staff/kleijnen/ BZW

More Related