FlexSim - Software pro simulaci, analytiku a optimalizace ve 3D

FlexSim - Software pro simulaci, analytiku a optimalizace ve 3D Tagy: Software, Simulace
| Publikováno dne

FlexSim je 3D objektově orientovaný simulační engine na kterém se nepřetržitě pracuje již od roku 2000. První verze programu vyšla v roce 2003. Dnes je FlexSim® standardně uznávaným softwarem pro simulaci "discrete" událostí (jde o sledování pohybu, časů zpracování a událostí v uzlech systému) pokrývajících výrobu, manipulaci s materiálem, zdravotnictví, logistiku a dodavatelský řetězec. Kompletní informace o softwaru jsou k nalezení na oficiální web stránce softwaru https://www.flexsim.com/.

Účel softwaru FlexSim

FlexSim je nástroj pomáhající pochopit, analyzovat a zlepšit jakýkoli systém nebo proces s pomocí vizualizace a simulace toku zdrojů v 3D digitálním prostředí, tj. bez rizik fyzického experimentování. Samotným produktem je transformace stávajících dat do přesných výstupů, na jejichž základě je možné dělat lepší rozhodnutí, respektive šetřit čas a peníze.

Flexsim je software postavený od základu pro účely co nejsnadněji proveditelných simulací. Logika kódu je převedena do snadno použitelných logických boxů a vizuálů umožňující snadnou definici a správu funkce modelu. K jednoduššímu nastavení lze využívat řadu funkcí, stejně tak k předpřipravených nástrojů pro analýzu a experimentování (srovnávání výkonu variací modelu).

Prezentační video FlexSim

Velmi zjednodušeně, FlexSim pomáhá vytvořit model napodobující reálné procesy, nad nimiž umožňuje dále jednoduše testovat jejich variace, a sdružovat cenná data, poskytují odpovědi na otázky, jako:

  • Můžeme produkovat zanesením určité změny více, než kolik produkujeme nyní?
  • Pomůže tato změna tolik, kolik si myslíme, že pomůže?
  • Co se stane, když pozměníme pracovní obsazení (redukce / přidání pracovníků)?

Využití získaných dat je velmi prospěšné v kombinaci s metodikou Lean 6σ, kdy vyniká velmi výkonný proces umožňující maximální zvýšení efektivity (růst produktivity při snížení chybovosti).

Klíčové vlastnosti FlexSim

  • Simulace běží v 3D virtuálním prostředí, tedy bez rizik experimentů prováděných v "reálném" prostředí. Simulace spočívá ve vytvoření dynamického 3D počítačového modelu a testování "co kdyby" scénářů s účelem nalezení nejvhodnějšího řešení.
  • Možnost dynamických analýz - FlexSim zohledňuje čas, prostor, variabilitu i pracovní vztahy v systémech.
  • 3D vizualizace procesů pomáhá snadno pochopit i komplexní mechanismy, včetně snadno vizuálně proveditelné validace funkčnosti a jejich efektivity.

Jedním z časově nejnáročnějších procesů zpracování simulací je tvorba 3D prostředí včetně realistických modelů. Zde FlexSim, jako řada jiných, přichází se značným vizuálním a strukturním zjednodušením ve formě typové knihovny zařízení / procesů s předpřipravenou logikou dle jejich typu. V rámci 3D layoutu lze používat defaultní vizuál, případně nahrát vlastní. Samotná struktura modelu má obvykle 2 vrstvy - 3D vizuál ovládaný 2D logickým grafem (ProcessFlow / FlowChart). Zde je soupis základních funkcí a balíčků:

  • Standardní knihovna objektů - objekty z knihovny mají předpřipravenou logiku a provádění úloh, což značně urychluje tvorbu funkčního modelu v rámci 3D layoutu i Flowchartu.
  • Nastavení vlastností skrze rozevírací seznamy přináší snadno pochopitelnou práci (dostupnost funkcí v rámci daného úkonu) se softwarem a rychlou a bezchybnou nastavitelnost žádané funkcionality a vlastností modelu
  • Nástroj pro zmapování logiky a tvorbu diagramových vývojových map Process Flow (procesní tok) umožňuje poradit si i s nastavením obtížnější logiky bez nutnosti znalosti programování (principy kódu jsou převedeny do logických boxů)

Tvůrčí prostředí ve FlexSim, analýza simulací a optimalizace

Projektem ve FlexSim je 3D simulace umožňující:

  • Znázornění procesů v 3D realisticky působícím prostředí, díky čemuž je velmi snadné porozumět probíhajícím procesům.
  • Základní vizuální validaci funkčnosti na základě pozorování
  • Model může zohledňovat variabilitu probíhající v reálném světě (FlexSim nabízí využívání sady statistických rozdělení a náhodných čísel).
  • Běh simulací v modelu pro různé „co kdyby“ scénáře

Tvorba a rozvržení 3D modelu

Užitečným pomocníkem při tvorbě 3D prostředí je kombinace možnosti importování si 2D CAD výkresu jako podkladového aktiva v potřebném měřítku a na něj posléze vkládání modelů z knihovny FlexSim. Výsledkem je velmi rychlá a přesná replikace zamýšleného reálného uspořádání prostředí do 3D digitálního modelu (je-li to nutné - simulace lze tvořit abstraktně, se zanesením vzdálenosti ve formě definice přepravních časů a podobně).

Funkcionalita k modelům se přiřadí prolinkováním celků a výběrem z předdefinovaných možností, případně pomocí nástroje Process Flow pracujícím s předpřipravenými bloky aktivit. V případě Process Flow je veškerá vytvořená logika držena na jednom místě a snadno modifikovatelná s postupnou evolucí modelu. Další přizpůsobení a rozšíření lze přidávat pomocí skriptovacího jazyka FlexScript vycházejícího z programovacího jazyka C++.

FlexSim zvládá pracovat v rámci simulací s daty získanými ze skutečného prostředí. S jejich převodem do vhodného formátu pro FlexSim pomůže nativně implementovaný ExpertFit balíček.

Analýzy nad simulačním modelem

K porozumění odehrávajících se procesů uvnitř simulace dopomáhá sada analytických funkcí, které jsou součástí softwaru FlexSim. Výstupem jsou grafy a schémata zjednodušující číselnou vizualizaci, včetně možnosti jejich filtrace a exportu do tabulkových aplikací (databáze / excel). Možnosti sběru dat je současně možné flexibilně spravovat s nástroji Stats Collector object a Zone activity.

Datové výstupy poskytují statistickou validaci funkčnosti. Vyhodnocují se při ní data z jednoho nebo více běhů simulace s cílem ověření, že systém funguje dle očekávání.

Optimalizace nad simulačním modelem

Optimalizace vychází z běhu "co kdyby" scénářů - různých rozložení / způsobů procesu a vzájemným srovnáváním jejich výstupních dat za účelem nalezení toho nejefektivnějšího.

FlexSim je plně integrován se simulačním optimalizačním enginem OptQuest. Optimalizační balíček pro optimalizaci scénářů umožňuje nastavit v modelu proměnné a omezení a vyhodnotit stovky možných řešení. Je možné navrhnout experimenty i s více cíli, což umožňuje soutěžení v systému.

K testování více scénářů je určen nástroj Experimenter. Jednotlivé replikace jsou rozloženy napříč všemi CPU jádry, což značně urychluje procesování simulovaných replikací v mnoha různých scénářích (stovky replikací v řádech hodin).

Další informace k simulacím ve FlexSim