Simulointi logistiikkasuunnittelun työkaluna

Mitä simulointi on?

Simuloinnissa jäljitellään tosielämän prosessien ja järjestelmien toimintaa. Siinä käytetään malleja, jotka edustavat valitun prosessin tai järjestelmän ominaisuuksia ja piirteitä. Simuloinnissa tutkitaan mallinnetun järjestelmän käyttäytymistä erilaisissa olosuhteissa.

Simulointi tarjoaa tehokkaan avun päätöksentekoon. Simuloinnin avulla voidaan testata uusia järjestelmiä tai prosesseja ja niihin suunniteltuja muutoksia sekä erilaisia skenaarioita ennen päätöksentekoa.

Mitä voidaan simuloida?

Kaikki prosessit, jotka sisältävät sarjan tapahtumia, voidaan simuloida. Yleisesti sääntönä voidaan käyttää sitä, että jos prosessista voi piirtää vuokaavion, voi myös simuloida.

Hyödyllisimmillään simulointi on, kun sitä sovelletaan prosesseihin, jotka sisältävät muuttujia ja satunnaisia tapahtumia.

Simuloinnin kohteena voi olla esimerkiksi yksittäiset tuotantolinjat ja automaattivarastot tai sitten kymmeniä tuotantolaitoksia ja varastoja sisältävät globaalit tilaus-toimitusverkostot. EP-Logistics on simuloinut muun muassa tuotanto- ja logistiikkalaitoksia, satamia, terminaaleja, asiakasvirtoja, varasto- ja automaatiojärjestelmiä sekä toimitus- ja logistiikkaverkostoja.

Mitkä ovat simuloinnin edut?

Edullisuus

Simulointi on huomattavasti tosielämän kokeilua halvempi vaihtoehto. Simuloinnin avulla voidaan välttää turhat investoinnit, joiden toteuttaminen todellisuudessa vaatisi investointeja esimerkiksi tiloihin, laitteisiin tai henkilöstöön.

Nopeus

Simuloinnin toteuttaminen vie huomattavasti vähemmän aikaa kuin muutoksien toteuttaminen ja niiden seuranta tosielämässä. Simuloinnin toteuttamisen kestoon vaikuttaa paljon simulointikohteen monimutkaisuus.

Toistettavuus

Tosielämässä prosessia testatessa olosuhteiden pitäminen muuttumattomina on haastavaa. Tämän seurauksena testauksen tulokset eivät ole aina kovinkaan vertailukelpoisia keskenään. Simuloinnin avulla samaa järjestelmää voidaan testata toistuvasti samoissa olosuhteissa erilaisilla syötteillä.

Turvallisuus

Simulointi on turvallinen vaihtoehto testata erilaisia ideoita, koska se ei vaadi olemassa olevien prosessien häiritsemistä. Kaikkia muutosten seurauksia ei aina onnistuta ennustamaan, joten simulointi auttaa niidenkin näkökulmasta välttymään epämiellyttäviltä yllätyksiltä.

Henkilöstön koulutus ja motivointi

Pelkästään simulointimallin rakentaminen voi tarjota asiakkaalle uusia havaintoja, koska mallin rakentaminen vaatii huolellista prosessien tarkastelua ja ymmärtämistä. Simuloinnin avulla voidaan perustella muutoksen tarpeellisuutta eri sidosryhmille.

Miten simulointiprojekti toteutetaan?

Tässä kappaleessa käydään läpi tyypillisen simulointiprojektin kulku. Vaiheet eivät todellisuudessa ole selkeärajaisia, vaan ne voivat mennä päällekkäin ja niitä voidaan toistaa useampaan kertaan.

1. Lähtötietojen keruu ja mallin määrittely

Simulointia varten täytyy kerätä erilaisia lähtötietoja. Lähtötiedot voivat olla muun muassa käsiteltäviä volyymeja, erilaisia sääntöjä, resursseja tai vaikkapa koneiden kapasiteetteja. Lähtötiedot kuitenkin vaihtelevat paljon simuloinnin kohteen mukaan. Asiakasvirtojen mallintaminen kauppakeskuksessa eroaa lähtötiedoiltaan paljon tehtaan tuotannon simuloinnista.

Huolellinen mallin määrittely on yksi simuloinnin kulmakivistä. Jos mallia ei ole määritelty oikein, simuloinnin tulokset voivat olla epäluotettavia ja käyttökelvottomia. Usein tämä vaihe saattaakin olla kestoltaan merkittävä osa projektia. Vaikka projektiin olisi hankittu asiantuntija simulointia tekemään, vaaditaan simulointimallin määrittelyssä runsaasti myös yrityksen omaa aktiivisuutta, koska heillä on paras ymmärrys prosesseistaan. Konsultti osaa kuitenkin kerätä mallin kannalta oleelliset tiedot ja niiden perusteella ohjata keskustelua.

2. Mallin rakentaminen

Simulointimallin rakentaminen on simuloinnin konkreettinen työvaihe, jossa itse simulointimalli rakennetaan käyttämällä simulointityökalua. Tässä vaiheessa ei yleensä tarvita juurikaan asiakkaan osallistumista, vaan mallin rakentaminen tapahtuu kerättyjen lähtötietojen sekä määrittelyn pohjalta. Toisinaan mallia rakentaessa huomataan jonkun oleellisen tiedon puuttuminen, jolloin se voidaan asiakkaalta kerätä.

Kun simulointimalli on rakennettu hyvin, voidaan samaa simulointimallia käyttää tulevaisuudessa uudestaan testaamaan esimerkiksi kysyntäympäristön muutoksia, laajennuksia, korvausinvestointeja, uusia tuotantolinjoja tai vaikkapa ohjausperiaatteiden muutoksia.

3. Simulointiajot

Kun simulointimalli on valmis, voidaan simuloinnin ajot aloittaa. Tyypillisesti ajoja ajetaan useampia erilaisilla lähtötiedoilla, jolloin voidaan viimeisessä vaiheessa vertailla eri ratkaisuiden seurauksia. Ensimmäisten ajojen perusteella tehdään simulointimallin validointi. Usein ensimmäisten simulointiajojen pohjalta syntyy myös uusia ideoita, joita halutaan kokeilla. Hyvin rakennettu malli mahdollistaa erilaisten skenaarioiden ajamisen muuttamalla malliin syötettäviä lähtötietoja.

4. Tulosten analysointi ja raportointi

Simulointiohjelma luo simuloitavasta järjestelmästä animaation, jossa voidaan tarkastella kappaleiden liikkumista ja mahdollisia ruuhkapaikkoja. Animaatiosta voidaan myös tarkkailla ohjauslogiikan toimintaa ja siitä otetut videot voivat toimia hyvänä esitysmateriaalina.

Varsinaiset tulokset nähdään kuitenkin kuvaajista ja numeroista. Esimerkiksi koneen eteen muodostuvan työjonon pituutta voidaan tutkia aikasarjasta koko simuloinnin ajan ja päätellä siitä onko kapasiteetti riittävä. Toinen esimerkki voisi olla trukin käyttöaste, josta nähdään, kuinka paljon kone on ollut huollossa, latauksessa, siirtoajossa tai tekemässä kuljetustehtävää.

Erilaisia ajoja tehtäessä on tyypillistä, että joku mittari huononee ja toinen paranee. Esimerkiksi trukkien määrää lisättäessä työjonot ja vasteajat lyhenevät, mutta käyttöaste pienenee. Simuloinnissa etsitäänkin usein kompromissia, jossa saadaan kohtuullisella investoinnilla mahdollisimman toimiva järjestelmä.

Tulosten tulkinta ja analysointi on simuloinnin kriittinen vaihe, jossa tarvitaan asiantuntijuutta, jotta voidaan tehdä oikeita johtopäätöksiä. Väärät johtopäätökset voivat johtaa virheellisiin toimenpiteisiin ja epäonnistumisiin.

Loppuraportissa esitellään yleisesti mallissa käytetyt lähtötiedot, itse malli sekä ajoista saadut tulokset ja niiden perusteella tehdyt johtopäätökset. Tuloksia voidaan raportoida useampaan otteeseen, jos tuloksissa havaitaan tarve vielä lisäskenaarioille.

Videolla erilaisia animaatioita EP-Logisticsin toteuttamista simulaatioista.

Miten simulointi ja digital twin eroavat?

Simuloinnin yhteydessä puhutaan usein digital twinistä eli digitaalisesta kaksosesta. Monesti digitaalista kaksosta käytetään synonyyminä simulointimallille. Vaikka simuloinnilla ja digitaalisella kaksosella on paljon yhteistä, on niiden välillä ero. Digitaalinen kaksonen on virtuaalinen malli, joka on rakennettu kopioksi järjestelmästä, jonka osat on varustettu sensoreilla, jotka tuottavat reaaliaikaista informaatiota mallille.

Simuloinnin ja digital twinin merkittävimmät erot ovat:

Staattinen vs aktiivinen: Simulointimallit esittävät prosesseja tai laitteita ja niille voidaan syöttää uusia parametreja. Simulointimalli on staattinen, koska se ei muutu, ellei simuloija syötä siihen uutta informaatiota. Se on siis käytännössä irrallaan prosessista tai järjestelmästä, jota sillä pyritään mallintamaan. Digitaalinen kaksonen puolestaan saa aktiivisesti reaaliaikaista informaatiota eri sensoreista.
Mahdollinen vs todellinen: Simulointi kuvastaa, mitä prosessille voi käydä, mutta digital twin voi kertoa lisäksi, mitä järjestelmässä oikeasti tapahtuu.

Digitaalisella kaksosella voidaan siis nähdä olevan joitain etuja simulointiin verrattuna. Saavuttaakseen nämä edut mallinnettavan järjestelmän täytyy kuitenkin sisältää laitteet, joista on mahdollista kerätä reaaliaikaista tietoa mallin tarpeisiin.

Yhteenveto

Simulointi on erinomainen tapa tukea päätöksentekoa ja kokeilla muutoksia, joita ei haluta kokeilla käytännössä. Sen avulla on mahdollista välttää turhat investoinnit.

Simuloinnin tulokset riippuvat paljon simulointimallin laadusta ja sen tekijän osaamisesta. Tämän takia pelkän simulointiohjelmiston hankinta ei vielä itsessään mahdollista simuloinnin kaikkia hyötyjä. Simulointiohjelmiston lisäksi tarvitaan mallintaja, jolla on koulutusta ja osaamista simuloinnista sekä tulosten tulkinnasta ja analysoinnista.

Täältä löydät meidän yhteystietomme, jos asia kiinnostaa enemmän tai teillä on aiheesta jotain kysyttävää!

Kansikuvan tausta: Image by Freepik