چكيده:
تصميم گيري براي استفاده كارا از نيروي انساني، تجهيزات و ديگر منابع سازماني براي هر مديري، امري ضروري است . از اين رو، مدير هميشه در صدد است تا بيشترين بهره‌وري را از امكانات و منابع خود براي دستيابي به هدفهاي از پيش تعيين شده، محقق سازد. شبيه سازي (Simulation)مي‌تواند به عنوان يكي از تكنيكهاي موَثر و پرقدرت مديران امروزي مورد استفاده قرار گيرد. شبيه سازي تقليدي از عملکرد يا سيستم واقعي با گذشت زمان است كه گذشته از اينکه با دست يا به وسيله کامپيوتر انجام مي شود، به ايجاد ساخت تاريخچه سيستم و بررسي آن به منظور دستيابي به نتيجه گيري هايي در مورد عملکرد سيستم واقعي مربوط مي شود. تكنولوژي و نرم افزارهاي شبيه سازي يكي از قدرتمندترين روشها و ابزارهاي در خدمت مديران، مهندسان صنايع، تحليل‌گران سيستمها و … كه آنها را قادر مي‌سازد پيش از اتخاذ هر تصميمي در مورد هر سيستم توليدي يا خدماتي در دست پياده سازي و يا در حال كار را شبيه‌سازي كرده،بررسي‌هاي لازم آماري را در تمامي ابعاد آن، براي تصميم‌گيري بهتر و با هدف كاهش هزينه و افزايش سود يا راندمان به عمل آورند.
مقدمه
تکنيک شبيه سازي، فرايندي است که به سازمانها کمک مي کند تا نتايج عملکرد و فرآيند تصميم گيري خود را پيش‌بيني، مقايسه و بهينه سازي كنند؛ بدون اينکه هزينه و ريسک تغيير فرآيندهاي جاري و اجراي جديد را ، متحمل شوند. در حقيقت، شبيه سازي فرآيندي تکنيکي است که امکان نمايش فرآيند ها، منابع، کالاها و خدمات را در مدل ديناميکي فراهم مي كند. به وسيله اين ابزار كارامد، مي توان هزينه ها و ريسک اتخاذ تصميمهاي نادرست در سازمان را کاهش داد و فرآيندها و محصولات سازمان را بهبود بخشيد. هدف از ايجاد شبيه سازي به عنوان ابزاري جهت تحليل براي پيش بيني تاثير تغييرات سيستمهاي موجود و طراحي براي پيش بيني عملکرد سيستم جديد است. مطالعات شبيه سازي براي تغيير در چگونگي روشهاي كار و روشهاي به كارگيري منابع است. مطالعات شبيه سازي مـــي تواند تاثيرهاي فراواني بر ارزش افزوده نهايي داشته باشند. اين امر موجب شده است كه در مهندسي مجدد طرحها، طراحي كارخانه و محصول، شبيه‌سازي كاربردهاي ويژه خود را يافته، مدل سازي از واحدهاي توليد، مطرح و اجرا شود. شبيه سازي يكي از روشهايي است كه براي شناخت‌وضع موجود و بهبود عملكرد سيستمها به وجود آمده و يكي از پرقدرترين و مفيد ترين ابزارهاي تحليل عملكرد فرايندهاي پيچيدة سيستمها است. با استفاده از شبيه‌سازي، مي‌توان طيف گسترده‌اي از مسائل ديناميك (پويا) را در حوزه‌هاي ساخت و توليد، پشتيباني و خدمات، تجزيه و تحليل كرد. شبيه‌سازي اين امكان را فراهم مي آورد تا بتوان جريان مواد و كالاها، منابع انساني، و اطلاعات را در سازمان خود مدل سازيد و به واسطه شبيه سازي و تنظيم سناريوهاي مختلف، انيميشن 3 بعدي و … سيستم را مورد تجزيه و تحليل قرار داده، نسبت به انجام بهبودهاي بالقوه در آن اهتمام ورزيد. تغييرات در سيستم را مي توان ابتدا شبيه سازي کرد تا تاثيرشان بر عملکرد سيستم پيش بيني شود. شبيه سازي به منظور بررسي سيستمهاي در دست طراحي نيز پيش از ايجاد آنها، کاربرد دارد.
تعريف شبيه سازي
شبيه سازي در فرهنگنامه WEBSTER به معناي: وانمودكردن يا نايل شدن به اصل چيزي بدون واقعيت است. شبيه سازي رايانه اي را به فرايند مدل سازي با استفاده از روابط رياضي و منطقي و نيز اجراي مدل به وسيله رايانه گويند.
شبيه‌سازي، تکنيکي است که امکان نمايش فرآيندها، منابع، کالاها و خدمات را در مدل ديناميک رايانه اي فراهم مي‌سازد. در حقيقت شبيه سازي رايانه‌اي ابزاري نيرومند براي پشتيباني از تصميمهاي مديريت و کاهش ريسک فرآيند تصميم‌گيري با استفاده از ارزيابي و تحليل استراتژي هاي مختلف است.
از شبيه‌سازي تعريفهاي زيادي ارائه شده است، اما جامعترين و كاملترين تعريف را شانون ارائه داده است:
شانون‌در كتاب خود: علم و هنر شبيه سازي‌سيستم‌ها شبيه سازي را چنين تعريف مي‌كند: شبيه سازي عبارت از فرايند طراحي مدلي از سيستم واقعي‌وانجام آزمايشهايي با اين مدل است كه با هدف پي‌بردن به رفتار سيستم ، يا ارزيابي استراتژيهاي گوناگون – درمحدوده‌اي كه به وسيله معيار و يا مجموعه‌اي از معيارها اعمال شده است- براي عمليات سيستم، صورت مي‌گيرد. (شانون،1731 )
شبيه سازي چيست؟
شبيه سازي علم و هنر ساختن نمايشي (مدلي) از يک پروسه يا سيستم، به منظور ارزيابي و آزمايش راهبردها مي باشد، و يا شبيه سازي، روشي براي آگاهي از نتايج ايده‌هاي پيشنهادي پيش از اجراي آنها است.
شبيه سازي را مي توان براي: 1. بررسي و آزمايش روابط متقابل هر سيستم ساده و يا پيچيده؛2. مشاهده تغييرات اطلاعاتي، سازماني و محيطي و تاثير اين تغييرات بر رفتار مدل؛3. شناخت و اصلاح در سيستم در حال بررسي؛4. به منظور تحقيق در مورد پاسخهاي تحليلي، مورد استفاده قرار داد.
در شرايطي ويژه بايد از شبيه سازي استفاده كرد و آن در صورتي است كه شرايط تحميلي از سوي مسئله، امكان استفاده از راههاي ديگر را براي حل آن مسئله محدود كند. اين شرايط شامل:
زماني است که تجزيه و تحليل جبري ميسر نيست، مانند: سيستم هاي غير قطعي، سيستم هاي پويا، سيستم هاي پيچيده.
زماني است که امکان آزمايش در دنياي واقعي وجود ندارد : سيستم هنوز ايجاد نشده است، ريسکهاي زياد و خطرناکي وجود دارد، هزينه آزمايش بالا باشد.
اما زماني ممكن است استفاده از شبيه سازي منجر به تامين هدفهاي مورد نظر نشود. در اين مواقع بهتر است براي حل مسئله، به دنبال راه حل ديگري باشيم. اين موارد شامل زماني است كه:
– مسئله به طور کامل بررسي ومطالعه نشده باشد.
– هدف فرموله شده اي وجود ندارد.
– بتوان مسئله را از راه محاسبات جبري حل کرد.
– هيچ ديدي نسبت به جوابهاي مسئله وجود نداشته باشد.
– بهره وري سيستم بسيار بالا باشد و الگوي ورود نيز بي نظم باشد.
براي ايجاد شرايط مناسب تدوين فرايند شبيه سازي، مراحلي متصور است. انجام درست اين مراحل متضمن نتيجه گيري بهينه خواهد بود. اين مراحل عبارتند از:
1. تعريف مسئله؛ 2. مشخص کردن هدفها؛ 3. بيان شرح کلي از سيستم؛ 4. جمع‌آوري داده‌ها؛5. ساخت مدل؛ 6. اعتبارسنجي و اعتبار بخش؛
7.اجراي مدل؛ 8. تجزيه و تحليل نتايج؛ 9. جمع بندي و ارائه گزارش.
چرا بايد شبيه سازي کنيم؟
اما پرسشي كه به طور معمول ايجاد مي شود اين است كه انجام شبيه سازي چه لزومي دارد و چرا اين تكنيك امروزه گستردگي روز افزوني يافته است؟ در پاسخ بايد گفت:
– ممكن است آزمايشها روي سيستم واقعي، عمليات سازمان را مختل سازند.
– از آنجا كه مردم جزء جدا نشدني سيستم هستند، نتايج حاصل ممكن است متأثر از اثر هاثورن باشند ، يعني‌مردم به علت زير نظر بودن ، ممكن است رفتارشان را تغيير دهند .
– ممكن است يكسان نگهداشتن شرايط عمل براي هر بار تكرار يا اجراي آزمايش بسيار مشكل باشد .
– به‌دست آوردن حجم نمونه‌اي يكسان (و در نتيجه معني دار بودن آماري) ممكن است به زمان و هزينة‌زيادي نياز داشته باشد .
– ممكن است كه آزمايش كردن در جهان واقعي امكان كاووش بسياري از گزينه‌ها را به دست ندهد.
دلايلي كه در بالا گفته شد به دليل مزايائي است كه اين تكنيك در رويارويي با محيط دارد. از جمله اين مزايا مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1. از اين روش مي توان در کمک به تحليل هر سيستم استفاده کرد، هرچند داده هاي ورودي ناقص باشد.
2. معمولا دستيابي به داده هاي شبيه سازي بسيار کم هزينه تر از فراهم آوردن داده‌هاي مربوط به سيستم حقيقي است.
3. پس از ساختن هر مدل، مي توان به منظور تحليل طرحهاي پيشنهادي، بارها آن را به کار گرفت.
4. به کار گيري اين روش معمولا آسانتر از روشهاي تحليلي است.
5. در برخي موارد تنها راه يافتن مسئله است.
هرچند شبيه سازي تكنيك كارامدي در بسياري از زمينه هاي ذكر شده را دارد، اما بايد توجه داشت اين روش ضعفهايي هم دارد، كه عبارتند از:
1. مدلهاي شبيه سازي شده معمولا پر هزينه است؛ زيرا ساخت و معتبر سازي آنها معمولا زمان بر است.
2. شبيه سازي دقيق نبوده و نمي توان درجه اين بي دقتي را اندازه گرفت. تحليل حساسيت مدل نسبت به‌تغيير مقدار پارامترها تنها بخشي از اين مشكل را حل مي كند.
انواع شبيه سازي
انواع مختلفي از شبيه سازي وجود دارد كه اينجا برخي از آنها را يادآور مي‌شويم :
1 . شبيه سازي هماني: مدلها از نظر شباهت به سيستم واقعي، در يك حوزه وسيع قرار دارند . در انتهاي اين‌حوزه مي‌توان خود سيستم را به عنوان مدل آن در نظر گرفت و رفتار آن را بررسي كرد. اين روش را شبيه سازي‌هماني نامند. به عبارت ديگر اين روش همان آزمايش مستقيم روي سيستم است كه گرچه ساده به نظر مي‌رسد و در صورت يافتن پاسخي براي مسئله مورد نظر، صد در صد قابل استفاده و مفيد است.
2 . شبيه سازي نيمه هماني: همان‌گونه كه از نام اين روش بر مي‌آيد، در مطالعه سيستم سعي مي‌شود تا آنجا كه‌امكان دارد از اشياء و قوانين واقعي سيستم استفاده شود. تنها اشياء يا مراحلي از سيستم واقعي كه باعث غيرممكن شدن شبيه سازي هماني است، مدلسازي مي شود. به عبارت ديگر بخشي از مدل سيستم، واقعي‌و بخش ديگر غير واقعي يا شبيه سازي شده است. براي مثال: مانورهاي نظامي كه در آن سربازان، افسران وسلاح‌ها واقعي بوده ولي خرابي يا كشتاري صورت نمي‌گيرد و محل عمليات هم، محل واقعي حمله يا دفاع‌نيست.
3 . شبيه سازي آزمايشگاهي: در اين روش بعضي از نماها و اشياي سيستم واقعي به وسيله امكانات آزمايشگاهي ساخته شده، بعضي نماها و روابط ديگر به وسيله نمادها جايگزين مي‌شوند .
4 . شبيه سازي كامپيوتري: در شبيه سازي كامپيوتري، مدلي كه از سيستم زير بررسي ساخته مي‌شود، يك‌برنامه كامپيوتري است؛ يعني تمامي اشيا و نماهاي سيستم به ساختارهاي برنامه‌اي و تمام مشخصات و رفتارآنها به متغيرها و توابع رياضي تبديل مي‌شود . قوانين و روابط حاكم بر سيستم و ارتباطشان با يكديگر دربرنامه در نظر گرفته مي‌شود . شبيه سازي كامپيوتري به علت عملي بودن و دارا بودن امتيازهاي ويژه خود براي بررسي و مطالعه اغلب سيستمها، از قبيل: حمل و نقل، بيمارستان، سيستمهاي صنعتي، توليدي، ترافيك، انبار و غيره به كار مي‌رود.
موارد استفاده از شبيه سازي
با توجه به مطالبي كه گفته شد و با گسترش اين تكنيك مفيد در دنياي امروزي، موارد استفاده هاي مختلفي براي آن وجود دارد كه برخي از آنها به اين شرح است:
1. خطوط توليد از قبيل :خودروسازي، فولاد و… ؛
2. در كارخانه‌ها، بنادر، سيستمهاي حمل‌ونقل و لجستيك؛
3. خطوط ريلي و مترو؛
4. فرودگاهها و خطوط هوايي؛
5. مديريت زنجيره تامين و سيستم هاي توزيع؛
6. صنايع نفت، پتروشيمي و گاز؛
7. ترافيك درون شهري و جاده‌اي؛
8. گردش افراد در مناطقي از قبيل فرودگاه، ايستگاه قطار براي كاستن از انبوه جمعيت.
نتيجه گيري
تکنيک‌هاي شبيه سازي که براي ارزيابي سيستم ها به کار مي روند، ابزار بسيار مناسبي براي بهبود کيفيت مقياس ، و معيارهاي مورد استفاده در فرآيند طراحي، کدگذاري، و آزمايش گامهاي سازمان ارائه مي دهند که مي توان آن را در شرايط واقعي به کار گرفت. در نتيجه، احتمال وجود نقص در محصولات و خدماتي که به مشتري ارائه مي شوند کاهش يافته، نيازها و خواسته‌هاي مشتريان برآورده شده، سازمان به كاميابي در مأموريت خود دست مي يابد.
از سوي ديگر با استفاده از تکنيک شبيه‌سازي مي توان هزينه‌ها را پيش بيني و اولويتها را تعيين كرد. محصولات و خدمات را طبقه بندي کرده، نيروي کار مورد نياز را تشخيص داد و در حقيقت با استفاده از داده هاي حاصل از به کارگيري تکنيک شبيه سازي، مديريت با اطمينان بيشتري در مورد هزينه، بودجه، نيروي انساني و… برنامه ريزي و تصميم گيري مي كند.
