المحاكاة……Simulation

المحاكاة Simulation باستخدام الحاسب هي أحد الوسائل الحديثة المستخدمة لدراسة العمليات الصناعية والخدمية. المحاكاة -وهي أحد وسائل الهندسة الصناعية- تستخدم لدراسة مشاريع التطوير والاستثمار.   تأمل المثال التالي

أنت مدير مسئولٌ عن مصنعٍ به ماكينة واحدة. هذه الماكينة تستغرق 10 دقائق لتصنيع قطعة واحدة. ما الذي يحدث إذا استخدمنا ماكينة تحتاج خمس دقائق فقط لإنتاج قطعة واحدة؟

من اليسير أن نجيب بأن الإنتاج سيزيد إلى الضعف.

ماذا لو كانت هذه الماكينة تنتج منتج نصف مصنع ويتم استكمال التصنيع في ماكينة أخرى؟ في هذه الحالة يتوقف الإنتاج على الماكينة التي تستغرق وقتا أطول.

نحن هنا نفترض افتراضاُ لا يتحقق في أغلب الحالات. نحن نفترض أن وقت التشغيل هو وقت ثابت. في الواقع يختلف وقت التشغيل من قطعة لأخرى وكذلك تحدث أعطال في الماكينة بشكل عشوائي وبعض المنتجات تكون معيبة وقد تحتاج إعادة تشغيل.  بالإضافة لذلك فإن كثير من العمليات تتكون من عدد من العمليات التشغيلية –والتي قد تختلف من منتج لآخر- وعمليات نقل مواد خام ونصف مصنعة عن طريق معدات نقل مختلفة. عندما ننظر إلى العملية الإنتاجية بهذا الشكل الواقعي نجد أن هناك كثير من الحالات التي لا يمكن دراستها بحلول رياضية وهنا تظهر قيمة استخدام المحاكاة

باستخدام الحاسب يمكننا أن نحاكي العملية الصناعية أو الخدمية. هذه المحاكاة تمكننا من دراسة نتائج تشغيل العملية لمدة أيام في دقائق معدودة وتمكننا من تحديد المناطق الحرجة في العملية وتأثير إحداث تغييرات في أسلوب العمل أو زيادة معدات أو أفراد.

المحاكاة ليست أسلوبا جديدا، فكثيرا ما نستخدم المحاكاة الحقيقية لاتخاذ قرار ما. فقد نقوم باستخدام أسلوب عمل جديد لمدة ثلاثة أيام على سبيل التجربة، ثم نقوم بتحليل نتائج مؤشرات الأداء خلال هذه الأيام لكي نقرر إن كان هذا الأسلوب مفيدا أم لا. ولكن هذا الأسلوب قد يتسبب في تكاليف عالية لأن تجربة أساليب العمل في الواقع قد تؤدي إلى خسائر عديدة. بالإضافة لذلك فبعض الأمور لا يمكن تجربتها إلا بعد الاستثمار في شراء معدات أو إنشاء مبنى. المحاكاة باستخدام الحاسب تمكننا من دراسة هذه المشاريع بدون المخاطرة بحدوث خسائر في الإنتاج أو مشاكل في مستوى الخدمة أو خسائر من شراء معدات لا تؤدي إلى النتائج المتوقعة.

لكي نقوم بمحاكاة عملية ما فإننا لابد أن نتفهم العملية جيدا وأن  نقوم بتحديد البيانات التي نحتاجها ونقوم بتجميعها.  لكي نحاكي العملية الإنتاجية فإننا نحتاج أن نجعل الحاسب يعرف خطوات العملية والأجزاء المكونة لها من معدات وخامات وأناس وأماكن. يوجد العديد من برامج المحاكاة التي تمكننا من إدخال هذه المعلومات بأسلوب غير معقد مثل برامج:

ProModel

ARENA

 يتم إدخال البيانات بأسلوب يسمح للبرنامج بمحاكاة التغيرات المنتظمة والعشوائية التي تحدث في الواقع. لذلك فإننا عادة لا نستخدم المتوسط الحسابي للتعبير عن زمن عملية ما ولكننا نستخدم العديد من القياسات المختلفة لهذه العملية وهكذا بالنسبة للأزمنة الأخرى التي نستخدمها في محاكاة هذه العملية مثل أوقات التحميل وأوقات فحص المنتج و معدل حضور العملاء. إمكانية محاكاة التغيرات في أزمنة التشغيل والنقل وخلافه هي أحد المزايا الرئيسية لاستخدام المحاكاة.

قبل أن نبدأ في استخدام نموذج المحاكاة لدراسة العملية الإنتاجية أو الخدمية فلابد أن نتأكد أن النموذج يعطي نتائج جيدة. لذلك فإننا نبدأ بتشغيل النموذج على الحالة الموجودة حاليا ثم نقارن بعض النتائج بالنتائج الواقعية وفي حالة التطابق فإننا نطمئن إلى صحة النموذج. فمثلا قد نقارن حجم الإنتاج اليومي أو معدل الانتظار أو معدل المخزون وهكذا.

بعد التأكد من صحة النموذج يمكننا استخدامه لدراسة حالات عديدة ومقارنة نتائجها. فالمحاكاة تمكننا من الإجابة عن العديد من الأسئلة من نوع “ماذا لو …..” مثل: ماذا لو توقفت هذه الماكينة، ماذا لو أضفنا عامل فني ، ماذا لو عملنا بنصف العمالة، ماذا لو أضفنا سيارة أخرى، ماذا لو تم تقليل وقت التشغيل ون كذا ثانية إلى كذا ثانية…….كثير من برامج المحاكاة تمكننا كذلك من مشاهدة رسوم متحركة تعبر عن حركة المواد والأفراد والمعدات وهذه الرسومات تساعدنا في تتبع العملية وتحديد بعض نقاط الضعف. ولكن القيمة الأكبر للمحاكاة تكمن في البيانات الإحصائية التي نحصل عليها والتي تساعدنا على المقارنة بين أنظمة عمل مختلفة أو اقتراحات توسع مختلفة.

صعوبة استخدام المحاكاة تتمثل في الحاجة لشخص على دراية بأسلوب استخدامه، الحاجة لشراء برنامج، المجهود اللازم لتجميع البيانات اللازمة. على الجانب الآخر، فإن المحاكاة تساعدنا على دراسة مشاكل معقدة ومشاريع مكلفة مما يترتب عليه التأكد من جدوى الاستثمار أو الوصول إلى طريقة أفضل أو الوصول إلى عدم جدواه. من مميزات المحاكاة، أنه بمجرد بناء نموذج صحيح فإنه يمكننا استخدامه لدراسة حالات كثيرة في وقت قصير. فمثلا قد نحتاج شهر أو شهرين لبناء نموذج لعملية معقدة، ثم نحتاج إلى بضع ساعات لدراسة العديد من الحالات ومقارنتها. فيمكننا دراسة نتائج التشغيل خلال شهر في ربع أو نصف ساعة.

من الأمثلة التي تستخدم فيها المحاكاة

• دراسة أفضل الطرق لتقليل وقت انتظار العملاء في السوبر ماركت
• دراسة الحاجة لشراء معدة جديدة أو تعيين عاملين جدد ومعرفة تأثير ذلك على مؤشرات الأداء
• دراسة التخطيط المناسب لمستشفى أو مصنع أو مطعم
• دراسة أسلوب تطوير عملية إدارية مثل عملية شراء خامات وقطع غيار في شركة ما

مجالات تطبيق المحاكاة تشمل

• المصانع لدراسة العمليات الإنتاجية
• المستشفيات لدراسة تنظيم أوقات عمل الأطباء والممرضين وللوصول إلى جدولة جيدة لغرف العمليات وغرفة الطوارئ
• المحلات الكبرى  لدراسة كيفية تيسير حركة مرور العملاء وتقليل أوقات الانتظار وتحديد الحاجة لموظفين خدمة عملاء
• الملاعب الرياضية الكبيرة والمطارات والمستشفيات لدراسة حركة الأفراد والمرضى والطائرات وأوقات الانتظار
• الطرق لدراسة سهولة مرور السيارات
• أماكن التجمع الكبرى مثل المناسبات العالمية والحج اتيسير حركة مرور الحجاج وتقليل الازدحام والحوادث ودراسة الاقتراحات المختلفة لتغيير بعض المسارات مثل ما يحدث في رمي الجمرات
• عمليات النقل البري والبحري  لدراسة الاحتياج لزيادة معدات نقل والعائد من شرائها

---

بعض المواقع التي تقدم معلومات أساسية عن المحاكاة:
محاضرة عن المحاكاة
دراسة عن برامج المحاكاة المختلفة
أمثلة لاستخدام المحاكاة في المستشفيات والمؤسسات الصحية
مثال لاستخدام المحاكاة في صناعة السيارات
أمثلة لتطبيقات المحاكاة
أمثلة أخرى لاستخدامات المحاكاة
مقدمة عن استخدام المحاكاة في الصناعة
أمثلة لاستخدامات المحاكاة في مجالات مختلفة
أمثلة عملية للمحاكاة

 

---

مواضيع ذات صلة في هذا الموقع:
تحديات استخدام المحاكاة في العالم العربي

أمثلة توضيحية لاستخدامات المحاكاة

الهندسة الصناعية

استخدام المحاكاة لدراسة توسعات مصنع