الموضوع: امثلة توضيحية لاستخدامات المحاكاة

محاكاة العمليات باستخدام الحاسوب هي من الأمور التي لها استخدامات عديدة، وقد ناقشت ذلك في موضوعين سابقين وهما
المحاكاة….Simulation
تحديات تطبيق المحاكاة في العالم العربي
أود أن أزيد الأمر توضيحا ببعض الأمثلة التي قد تقرب إلى الأذهان فوائد استخدام المحاكاة. أبدأ بمثال بسيط
مثال
افترض أننا مؤسسة أو مكتب خدمي ووظيفتنا هي تلبية الطلبات التي تصلنا من العملاء. يصل إلى المكتب عميل كل ثلاث دقائق (افترض أن هذه عملية منتظمة لتبسيط المثال). كل عميل يقدم طلبه إلى موظف الاستقبال الذي يناقشه في الطلب حتى يتأكد أن الطلب مكتوب بالشكل المطلوب. يتوجه العميل بعد ذلك إلى موظف السجلات الذي يفحص طلبه ويعطيه الشهادة المطلوبة. بعد ذلك يتوجه العميل إلى مدير المكتب لاعتماد الشهادة ثم يغادر المكتب. لدينا عدد 2 موظف سجلات وموظف واحد للاستقبال

افترض أننا قمنا بتسجيل الوقت الذي يحتاجه كل موظف لإتمام التعامل مع عميل واحد وكانت النتائج كالآتي
موظف الاستقبال
نسبة 10% من العملاء يحتاجون 2 دقائق
نسبة 20% من العملاء يحتاجون 2.8 دقائق
نسبة 40% من العملاء يحتاجون 3.1 دقائق
نسبة 20% من العملاء يحتاجون 3.2 دقائق
نسبة 10% من العملاء يحتاجون 3.6 دقائق
موظف السجلات
نسبة 10% من العملاء يحتاجون 2.4 دقائق
نسبة 25% من العملاء يحتاجون2.7 دقائق
نسبة 30% من العملاء يحتاجون 3.1 دقائق
نسبة 25% من العملاء يحتاجون 3.2 دقائق
نسبة 10% من العملاء يحتاجون 3.3 دقائق
المدير
نسبة 30% من العملاء يحتاجون 1.0 دقائق
نسبة 40% من العملاء يحتاجون 1.5 دقائق
نسبة 30% من العملاء يحتاجون 2.0 دقائق
نظرا لأن موظف الاستقبال يحتاج وقتا أطول من موظف السجلات ومن المدير فإننا قد نقوم بإضافة موظف آخر في الاستقبال ولكننا نريد أن نتأكد أن هذا الموظف الجديد سيقوم بتقليل زمن انتظار العملاء بقدر يكافئ تكلفة تعيين موظف جديد
استخدام المحاكاة لدراسة العملية
يمكننا استخدام المحاكاة لدراسة هذه العملية. يوجد العديد من البرامج المتاحة في السوق والتي قد تستخدم لدراسة هذه المشكلة. استخدمت أحد هذه البرامج
ProModel
وحصلت على النتائج التالية
الوضع الحالي
متوسط الوقت الذي ينتظره العميل في جميع المراحل= 14.8 دقيقة
متوسط الوقت الكلي الذي يحتاجه العميل= 23.50 دقيقة
أقصى طول لطابور انتظار موظف الاستقبال= 9 عملاء
أقصى طول لطابور انتظار موظف السجلات= 4 عملاء
أقصى طول لطابور انتظار مدير المكتب= 1 عميل
متوسط وقت انتظار موظف الاستقبال= 12.7 دقيقة
متوسط وقت انتظار موظف السجلات = 3.2 دقيقة
متوسط وقت انتظار المدير = 0.08 دقيقة
النسبة المئوية لانشغال موظف الاستقبال= 99.9 %
النسبة المئوية لانشغال موظف الاستقبال= 99.7 %
النسبة المئوية لانشغال المدير= 50 %
بالطبع هذه البيانات قد لا تكون جديدة لأنها تمثل الواقع ويفترض أن نتأكد من مطابقة بعضها للواقع للتأكد من صحة نموذج المحاكاة
الحالة الثانية
نريد الآن أن ندرس تأثير تعيين موظف آخر في الاستقبال
متوسط الوقت الذي ينتظره العميل في جميع المراحل= 1.8 دقيقة
متوسط الوقت الكلي الذي يحتاجه العميل= 9.29 دقيقة
أقصى طول لطابور انتظار موظف الاستقبال= 1 عميل
أقصى طول لطابور انتظار موظف السجلات= 3 عملاء
أقصى طول لطابور انتظار مدير المكتب= 1 عميل
متوسط وقت انتظار موظف الاستقبال= 0.04 دقيقة
متوسط وقت انتظار موظف السجلات = 1.7 دقيقة
متوسط وقت انتظار المدير = 0.08 دقيقة
النسبة المئوية لانشغال موظف الاستقبال (متوسط الموظفين)= 50 %
النسبة المئوية لانشغال موظف السجلات= 100 %
النسبة المئوية لانشغال المدير= 50 %
كما ترى فإن الانتظار في الطابور الأول قد تناقص من 9 عملاء إلى عميل واحد ومن 12.7 دقيقة إلى 0.04 دقيقة
مناقشة
هل كان يمكننا الوصول إلى هذه النتائج بالحسابات المعتمدة على المتوسط الحسابي؟ لو أخذنا المتوسط الحسابي لأوقات خدمة عميل واحد سنجدها 2.99، 2.98، 1.5 دقيقة لكل من موظف الاستقبال وموظف السجلات والمدير على التوالي. بما أن جميع أوقات الخدمة أقل من معدل وصول العملاء وهو ثلاث دقائق فإنه لن يكون هناك أي طوابير انتظار. بالطبع هذه نتيجة لا علاقة لها بالواقع لأنها أهملت التغير في زمن الخدمة من عميل لآخر
باستخدام المحاكاة أمكننا أن نأخذ في الاعتبار التوزيع الحقيقي لأوقات الخدمة وبالتالي فهو مماثل جدا للواقع. كذلك أمكننا معرفة أوقات الانتظار وأقصى طول لكل طابور انتظار ونسبة تشغيل كل موظف وأتاح لنا دراسة الحلول المقترحة وتقدير الفائدة الحقيقية لتوظيف موظف جديد في الاستقبال
هذا مثال مبسط وسأتبعه إن شاء الله بأمثلة أخرى حتى نتفهم فائدة المحاكاة واستخداماتها. لاحظ أن هذا المثال مشابه كذلك للعمليات الصناعية التي يتم تشغيل فيها المادة الخام على عدة ماكينات على التوالي
أوضحت في المثال السابق بعض فوائد استخدامات المحاكاة في دراسة الأعمال الإدارية أو الخدمية. أود أن أضيف مثالا يوضح بعض استخدامات المحاكاة في دراسة العمليات الصناعية
مثال
افترض أننا نود أن ندرس طرق زيادة إنتاجية مصنع ما. المصنع به ماكينة واحدة للتنظيف وماكينة أخرى للتشغيل و عربة واحدة للنقل (ونش شوكة). عمليات الإنتاج تتم كالآتي
المواد الخام تكون متوفرة دائما و يتم وضعها أمام ماكينة التنظيف
يتم نقل قطعة من أمام ماكينة التنظيف إلى ماكينة التنظيف باستخدام عربة النقل
يتم تنظيف القطعة الواحدة في ماكينة التنظيف ثم يتم وضعها جانبا
تقوم عربة النقل بنقل القطعة التي تم تنظيفها إلى ماكينة التشغيل مباشرة أو إلى مكان الانتظار أمام ماكينة التشغيل إذا لم تكن ماكينة التشغيل متاحة في ذلك الوقت
يتم نقل القطعة من مكان الانتظار إلى ماكينة التشغيل عندما تكون ماكينة التشغيل متاحة
يتم نقل القطعة التي تم تشغيلها من ماكينة التشغيل إلى المخزن المؤقت للمنتج النهائي عن طريق عربة النقل

نريد أن ندرس ثلاثة اقتراحات
أولا: زيادة عربة نقل أخرى
ثانيا: زيادة ماكينة تشغيل أخرى
ثالثا: زيادة ماكينة تشغيل وعربة نقل في آن واحد
أوقات التشغيل كالآتي
ماكينة التنظيف
نسبة 10% تحتاج 8 دقيقة
نسبة 25% تحتاج 12 دقيقة
نسبة 40% تحتاج 14 دقيقة
نسبة 20% تحتاج 18 دقيقة
نسبة 5% تحتاج 20 دقيقة
ماكينة التشغيل
نسبة 10% تحتاج 12 دقيقة
نسبة 20% تحتاج 13 دقيقة
نسبة 35% تحتاج 14 دقيقة
نسبة 20% تحتاج 16 دقيقة
نسبة 15% تحتاج 17 دقيقة
عربة النقل
وقت التحميل= 1.0 دقيقة
وقت التفريغ = 0.75 دقيقة
سرعة العربة = 60 متر في الدقيقة
المسافة بين الماكينتين حوالي 60 متر
________________________________________
يمكن استخدام العديد من برامج المحاكاة وقد استخدمت برنامج
ProModel
وحصلت على النتائج الآتية
الوضع الحالي
الإنتاجية في اليوم = 70 قطعة في اليوم
نسبة تشغيل ماكينة التنظيف = 71 %
نسبة تشغيل ماكينة التشغيل = 72 %
نسبة تشغيل عربة النقل = 52 %

الاقتراح الأول : زيادة عربة نقل أخرى

الإنتاجية في اليوم = 77 قطعة في اليوم
نسبة تشغيل ماكينة التنظيف = 82 %
نسبة تشغيل ماكينة التشغيل = 78 %
نسبة تشغيل عربتي النقل (متوسط العربتين) = 28 %
الاقتراح الثاني : زيادة ماكينة تشغيل أخرى

الإنتاجية في اليوم = 72 قطعة في اليوم
نسبة تشغيل ماكينة التنظيف = 69 %
نسبة تشغيل ماكينتي التشغيل (متوسط الماكينتين) = 36 %
نسبة تشغيل عربة النقل = 42 %
الاقتراح الثالث : زيادة ماكينة تشغيل وعربة نقل في آن واحد

الإنتاجية في اليوم = 83 قطعة في اليوم
نسبة تشغيل ماكينة التنظيف = 80 %
نسبة تشغيل ماكينة التشغيل = 42 %
نسبة تشغيل عربة النقل = 23 %
كما ترى فإننا تمكنا من دراسة العديد من الاقتراحات واستطعنا تقدير الإنتاجية في كل حالة. المحاكاة لا تقوم باتخاذ القرار ولكنها تقدر لنا مؤشرات الأداء المتوقعة وعلينا اتخاذ القرار. ففي المثال الحالي يتوقف اتخاذ القرار على ربحية القطعة وعلى تكلفة ماكينة التشغيل وتكلفة عربة النقل وكذلك على حجم الطلب المتوقع في السوق
ماذا لو لم نستخدم المحاكاة واعتمدنا على أوقات التشغيل؟
أولا: نظرا لأن نسبة تشغيل عربة النقل في الوضع الحالي هي 52% فإننا قد نعتبر أن فكرة إضافة عربة أخرى هي فكرة سخيفة لا تستحق الدراسة ولا يمكن أن تؤدي إلى زيادة الإنتاجية، وهو ما أثبتنا عكسه عن طريق المحاكاة. نسبة التشغيل تعبر عن نسبة الوقت الذي كانت العربة فيه تقوم بنقل شيء ما، وهذه النسبة لا توضح إن كانت العربة تسببت في تعطيل الإنتاج أم لا. تعطيل الإنتاج يحدث عندما تكون الماكينتين في حاجة إلى العربة في نفس الوقت، وهذا ما لا يمكننا معرفته عن طريق نسبة التشغيل ولكننا يمكننا تقديره باستخدام المحاكاة كما فعلنا
ثانيا: كنا سنعتمد على متوسط أوقات التشغيل والنقل وهي
وقت التشغيل في ماكينة التنظيف= 14 دقيقة
وقت التشغيل في ماكينة التشغيل= 14.45 دقيقة
وقت التحميل والنقل = 3 دقيقة
وبالتالي كنا سنفترض أنه عند إضافة ماكينة تشغيل إضافية ستكون عملية التنظيف هي العملية الحرجة (أي العملية المحددة للإنتاجية) وبالتالي كنا سنقوم بحساب الإنتاجية كالآتي
وقت التشغيل والتحميل في ماكينة التنظيف =14 دقيقة + 3 دقائق = 17 دقيقة
الإنتاجية = 1440 دقيقة / 17 دقيقة = 85 قطعة في اليوم
بالطبع هذه الحسابات خاطئة لأننا أثبتنا بالمحاكاة أن الإنتاجية ستصل إلى 72 قطعة في اليوم وليست 85 قطعة في اليوم. بل إنه مع إضافة عربة نقل أخرى سنصل إلى 83 قطعة فقط
هل يمكن إضافة تأثير الصيانة الدورية والأعطال المفاجئة؟
نعم. يمكن إضافة كل ذلك
هل يمكن إضافة أوقات راحة سائق العربة؟
نعم
لم نأخذ في الاعتبار أن هناك قطع سيتم إعادة تشغيلها. هل يمكن إضافة ذلك؟
نعم
اعتبرنا في هذا المثال أن وقت التحميل والتفريغ ثابت ولكنه يختلف من مرة لأخرى. هل يمكن أن يكون وقت التحميل متغيرا مثل أوقات التشغيل؟
نعم
هل يمكن أن يكون وقت التحميل مختلفا من مكان لآخر؟
نعم
هل يمكن دراسة إضافة سير نقال مع عربة النقل؟
نعم
هل يمكن دراسة إضافة ونش علوي؟
نعم
هل يمكن أن ندرس عملية أخرى يتم فيها تشغيل عدة منتجات مختلفة على نفس الماكينات؟
نعم. يمكن كذلك أن تكون هذه المنتجات لها مسارات مختلفة بمعنى أن كل منتج يتم على مجمعة من الماكينات
كم يستغرق وقت بناء نموذج المحاكاة؟
بناء النموذج الحالي ربما استغرق ساعة أو اثنين ولكن الحصول علة أوقات التشغيل و النقل ستحتاج عدة أيام لقياسها. النماذج الأكثر تعقيدا ربما احتاجت وقتا أطول لبنائها مثل عدة أيام
كم يستغرق وقت دراسة كل مقترح؟
للحصول على نتائج تشغيل المصنع لمدة عشرة أيام متتالية يحتاج الأمر أقل من 10 ثوان
هل تختلف برامج المحاكاة في إمكانياتها؟
نعم. فقد تجد بعضهم لا يتيح مثلا إضافة ونش علوي. بعض البرامج به الكثير من الإمكانيات وبعضها يكون محدودا في إمكانياته ولكن هذا يكون له تأثير على سعر البرنامج. ينبغي شراء البرنامج المناسب للاستخدام
ماذا عن رؤية العملية الصناعية بالرسوم المتحركة؟
بعض البرامج – مثل البرنامج الذي استخدمته لحل هذا المثال- تمكنك من رؤية العملية بالرسوم المتحركة وهو ما يمكنك من تتبعها ومعرفة بعض المشاكل وتصور تأثير الاقتراحات على أسلوب العمل

رائع اخي احمد ... وجزاك الله خيرا ...

موضوع جديد وغاية في الأهمية أستاذي ووالدي أحمد حسن أبو زيد