Modellezés, predikció és szimuláció a termelésoptimalizálásban



Hasonló dokumentumok
Számítógépvezérelt rendszerek mérnöki tervezése

7. Verifikáci. ció. Ennek része a hagyományos értelemben vett szoftvertesztelés is. A szoftver verifikálásának,

A termelésirányítás optimalizálása az IBM adattároló gyárában


MEMO: Közlekedés 2050 A főbb kihívások és intézkedések

Antreter Ferenc. Termelési-logisztikai rendszerek tervezése és teljesítményének mérése

LTI Rendszerek Dinamikus Analízise és Szabályozásának Alapjai

Logisztikai mérnök záróvizsga tételsor Módosítva június 3.

Dr. Tóth Lajos Széchenyi István Egyetem Logisztikai és Szállítmányozási Tanszék. Logisztikai teljesítménymérők

Terméktervezés módszertana 9. előadás

Ügyeljen arra, hogy a programmodul sorszáma és megnevezése azonos legyen a I. A program általános tartalma fejezet 11. pontjában írtakkal!

Statisztika, próbák Mérési hiba

Mérési jegyzőkönyv. Coulter számláló és áramlási citometria. 1. mérés: Semmelweis Egyetem, Elméleti Orvostudományi Központ Biofizika laboratórium

TOVÁBBKÉPZÉSI PROGRAM 2010/2011. Az Észak-Magyarországi Regionális Munkaügyi Központ nyilvántartási száma:

Hidasi Balázs. Gravity R&D BME-TMIT február 20. Budapest

Mikroökonómia I. feladatok

Analóg helyzetvezérelt szelepmozgató motorok AME 435

Csalásfelderítés és előrejelzési megoldás május 20.

Szelepmozgató motorok arányos vezérléshez AME 435

EMLÉKEZTETŐ. az MTA Közlekedéstudományi Bizottság november 14-i üléséről

DT4220 E xx xx xx (PS) Folyamatindikátor. Kezelési útmutató

HTN53G50HSLR NC010/BK083 HTN

Mesterséges Intelligencia MI

MINİSÉGSZABÁLYOZÁS. Dr. Drégelyi-Kiss Ágota

Mesterséges Intelligencia I. (I602, IB602)

MINŐSÉGIRÁNYÍTÁSI PROGRAM

ÚTMUTATÓ A MÓDSZERTANI SZIGORLAT LETÉTELÉHEZ

Középfeszültégű berendezések szervizelése. MySiteCare és MyRemoteCare Megbízható eszközállapot-figyelés

Dr Mikó Balázs Termeléstervezés és irányítás Oktatási segédlet a Technológiai tervező rendszerek Tárgyhoz

KVANTITATÍV MÓDSZEREK

Dinamikus rendszerek paramétereinek BAYES BECSLÉSE. Hangos Katalin VE Számítástudomány Alkalmazása Tanszék

NIKerettanterv MATEMATIKA 1. évfolyan Éves óraszám: 180 óra, heti 5 óra

Mesterséges Intelligencia. Csató Lehel. Csató Lehel. Matematika-Informatika Tanszék Babeş Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár 2010/2011 1/363

XIII. Bolyai Konferencia Bodnár József Eötvös József Collegium, ELTE TTK, III. matematikus. A véletlen nyomában

Kovácsoljon üzleti előnyt a technológiából!

Tanulás az idegrendszerben. Structure Dynamics Implementation Algorithm Computation - Function

MULTICAL 6M2. Adatlap

Elektronika I. Dr. Istók Róbert. II. előadás

A Géniusz képzések hatásvizsgálata kutatási tanulmány. Készítette: Dr. Dávid Mária

2. gyakorlat Állapot alapú modellezés Megoldások

Vigilec Mono. Egyfázisú szivattyú vezérlő és védelmi doboz. I. A csavarok eltávolítása után csúsztassuk felfelé az előlapot a felső állásba (A ábra)

Számítógéppel irányított rendszerek elmélete. Gyakorlat - Mintavételezés, DT-LTI rendszermodellek

A követő mérés eredménye a 2. évfolyamon

Gépi tanulás. Féligellenőrzött tanulás. Pataki Béla (Bolgár Bence)

Digitális technika VIMIAA01

A felmérési egység kódja:

Bináris keres fák kiegyensúlyozásai. Egyed Boglárka

II. A következtetési statisztika alapfogalmai

Testképkivetítés: Teljes. - Testképkivetítés: Teljes - Óraanalógia: 9-3

Az Autóbusz és Trolibusz Üzemeltetési Igazgatóság stratégiája, járműépítési tapasztalatainak értékelése

A készletezés Készlet: készletezés Indok Készlettípusok az igény teljesítés viszony szerint

Vektorugrás védelmi funkció blokk

Gondolkodás, problémamegoldás

Véletlenszám generátorok

LPT illesztőkártya. Beüzemelési útmutató

I. BEVEZETÉS, MOTIVÁCIÓ, PROBLÉMAFELVETÉS

A magyar kisvállalatok versenyképességének kompetencia alapú mérése és komplex vizsgálata

Hirdetmény. C. melléklet: A DÍJTÉTELEKRŐL SZÓLÓ HIRDETMÉNY

Gyártórendszerek Dinamikája. Irányítástechnikai alapfogalmak

Kockázatelemzés, kockázatmérséklés, cselekvési tervek Dr. Tatay Tibor Dr. Pataki László

DT920 Fordulatszámmérő

Keresőmarketing ONLINE MARKETING III. ELŐADÁS KOVÁCS ISTVÁN. BME Menedzsment és Vállalatgazdaságtan Tanszék

Termelési logisztikai rendszerek tervezése-fejlesztése

Honeywell VE4000 SOROZAT A OSZTÁLYÚ GÁZSZELEPEK ALKALMAZÁS TARTALOMJEGYZÉK UNIVERZÁLIS GÁZSZELEPEK GÉPKÖNYV

Parksystem Kft - parksystem.hu info@parksystem.hu IDŐKAPCSOLÓK. parksystem.hu

K+F+I Stratégia. Intelligens Környezetek és e-technológiák Kiemelt Kutatási Terület. Műegyetem Kutatóegyetem. Verzió 1.3, október 25.

Bánsághi Anna Bánsághi Anna 1 of 54

INFORMATIKA. 6 évfolyamos osztály

III. "JÖVŐ INTERNET" TECHNOLÓGIÁK: ELOSZTOTT ÉS FELHŐ SZOLGÁLTATÁSOK, TÁRGYAK INTERNETE DR. SIMON GYULA

Ahogyan a hálózatszerelő cégek látják

ELEKTROMECHANIKUS és ELEKTROMOS VEZÉRLŐPANELEK

SIKERES VÁLTOZÁS ÉS VÁLSÁGKEZELÉS

BME Grundfos Rosenberg Szakmai Nap nergetikai szabályozások hatása az épületekre és az iparra. Tisztelettel köszöntjük vendégeinket! május 3.

EC Digitális csoportaggregát vezérlő

Tánc és dráma /modul tantárgy/

DT13xx Gyújtószikramentes NAMUR / kontaktus leválasztók

AUTÓSISKOLA VÁLLALÁSI TÁJÉKOZTATÓ AM

A Magyar Építész Kamara. Szakmai továbbképzési szabályzata

Hatékonyságnövelés optimalizálással

TOVÁBBKÉPZÉSI TÁJÉKOZTATÓ

Tárcsafék gyártás folyamatjavítás a nem megfelelőségek elkerülésére

TANMENETJAVASLAT AZ ÚJ KERETTANTERVHEZ MATEMATIKA 1. ÉVFOLYAM KÉSZÍTETTÉK: KURUCZNÉ BORBÉLY MÁRTA ÉS VARGA LÍVIA TANKÖNYVSZERZŐK 2013

Az emberi tényező vizsgálata az információbiztonság, a személyés vagyonvédelem, valamint az épületkiürítés területein

Próbatömörítés végrehajtásának eljárási utasítása és szabályai

1. AZ MI FOGALMA. I. Bevezetés. Tulajdonságok. Kezdet ELIZA. Első szakasz (60-as évek)

Csak felvételi vizsga: csak záróvizsga: közös vizsga: Villamosmérnöki szak BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar május 31.

Tartalom. Matematikai alapok. Termékgyártási példafeladat. Keverési példafeladat Szállítási példafeladat Hátizsák feladat, egészértékű feladat

Bemenet modellezése II.

A TECHNIKAI KIHÍVÁS. A tesztek és az egyéb fejlesztések elvégzésében az alábbi főiskolák kutatólaboratóriumai vettek részt:

Elektrohidraulikus berendezések hibadiagnosztizálása sajtológép példáján

GÁZELLÁTÓ SZERELVÉNYEK ÉS RENDSZEREK. Spectrolab plus. Spectrolab Plus Laboratóriumi gázelvételi szerelvények

NYUGAT-MAGYARORSZÁGI EGYETEM, ERDŐMÉRNÖKI KAR Geomatika és Mérnöki Létesítmények Intézet Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Tanszék DIPLOMADOLGOZAT

/B 1/B DR DÁVID

Vállalkozásgazdaságtan. B e v e z e t é s. Cél: Termelési folyamatok menedzselése. Mit és miért kell menedzselni a termelésben?

Gyártórendszerek irányítási struktúrái

Gyeptrágyák. Partner i ár/zsák nettó. Partner i ár /kg nettó. Hat.ta rt. Kódszá m. Adagolá s. Csomagolá s. Gyeptrágyák. Alkalmazás

MUNKAANYAG. Fodor Krisztina. A dokumentációk szerepe a minőségbiztosításban. A követelménymodul megnevezése:

8. A paraméterek leírása

Elméleti összefoglalók dr. Kovács Péter

Új $pusú gyakorlatorientált informa7kus képzés

Átírás:

Modellezés, predikció és szimuláció a termelésoptimalizálásban Dr. Pataricza András, dr. Horváth Gábor, dr. Pataki Béla, Gáti Kristóf, Szombath István, Horváth Ákos (BME MIT) dr. Csertán György, Gönczy László, Varró-Gyapay Szilvia (Optxware Kft) Matisa Zoltán, Gregus Gábor, Tóth Ferenc, Veres Iván, Fajkusz Ferenc és sokan mások (IBM DSS) OptXware Kutatási-Fejlesztési Kft

Háttér: az információs robbanás 2

A tárolókapacitás fejlődése exponenciális 3 Cloud, stb. várhatóan növeli az arányát

4 A rendelések negyedév végére összpontosulnak, a termelésnek egyenletesnek kellene lennie A TÁROLÓ IS SZEZONÁLIS TERMÉK

5 Szezonalitás vs. egyenletes termelés Megrendelések érkezése Termelés igénye 5

A megrendelési játék - részben ismert faktorok 6 Üzleti partner Stratégia Maximális profit IBM Stratégia Cégszintű forgalom Árukapcsolás (pl. komplett konfiguráció) Akció Termelés Reaktív -> Tervezett (optimalizált, prediktív) Megrendelés IBM DSS Végfelhasználó Optimális költség/haszon Zajforrások: Egyedi termék Külső faktorok Gazdasági helyzet Jogi környezet Szereplők stratégiái Részben ismeretlen Előrerendelés

Háttérfolyamatok és célkitűzés 7 MIT? Prediktív előoptimalizálás HOGYAN? Optimalizálás

A rendszeralkotás fő lépései 8 Rendszermodell építés Adatstruktúra Hierarchizálás Prediktív modell kidolgozása Naplóanalízis Fenomenologikus modell Kauzális modell Matematikai modell generálása Szimuláció Szűk keresztmetszetek Érzékenységvizsgálat Optimalizálás

9 Az aranyvasárnapi forgalom mindig kb. négyszerese a bronzvasárnapinak A DINAMIKA JÓSLÁSA: KORÁBBI RENDELÉSEK ELOSZLÁSÁNAK ÚJRAHASZNOSÍTÁSA?

A rendszeralkotás fő lépései 10 Rendszermodell építés Adatstruktúra Hierarchizálás Prediktív modell kidolgozása Naplóanalízis Fenomenologikus modell Kauzális modell Matematikai modell generálása Szimuláció Szűk keresztmetszetek Érzékenységvizsgálat Optimalizálás

11 A DINAMIKA JÓSLÁSA: MODELLEZÉSI FELADAT: rendelések időbeli alakulásának modellje? MIBŐL LEHET MODELLT ÉPÍTENI? A korábbi rendelések időbeli alakulásából (régebbi adatok)+ kiegészítő információkból (aktuális adatok) MILYEN ESZKÖZÖKKEL LEHET MODELLT ÉPÍTENI? Tanuló rendszerek, neuronhálók hibrid intelligens rendszerek

12 A JÓSLÓ RENDSZER Előrejelzés Kimeneti szakértő rendszer Jóslás aggregálás Vezérlés NN 1 NN 2... NN K Korrekciós tag szakértő rendszer Bemeneti adat előkészítő rendszer Korábbi rendelések időbeli alakulása Aktuális adatok

13 Akármit is árulunk, karácsonykor mindent elvisznek A DINAMIKA ÁLLANDÓSÁGA

Korreláció Korreláció: két sorozat hasonlóságának mértéke értéke 1, ha lineárisan függenek Autokorreláció: egy változónak a saját maga időben vagy térben különböző értékeivel vett korrelációja. 14 Az autókorreláció értéke A vizsgált jel Az a jel, amit kivágtunk és folyamatosan toljuk el 14

Megrendelési dinamika önhasonlósága 15 Hasonló negyedévek? Vizsgált szakasz autókorrelációja: 0.53 Azonos trendek a negyedéveken belül -> Modellezhető 15

Megrendelési dinamika nyugodt negyedév 16 Dinamika stabilitása? Ha nincs jelentős hatás (pl. új termékcsalád) 2009 Q3-2010 Q3 korreláció: 0.848 Nyugodt negyedévben azonos a megrendelés dinamikája -> jósolható!

17 A közvélemény kutatók 1000 főt megkérdezve A SOK FAKTORBÓL MIT KELL FIGYELNI ÉS MILYEN GYAKRAN?

A régiók hatása a megrendelésekre Regionális trendek? Kisebb régió: azonos dinamika, mint a teljes rendszer EMEA és globális megrendelések közötti korreláció: 0.99 Azonos trendek -> kisebb régiók adataiból lehet az egészre következtetni! 18 18

Az országok korrelációja a rendelésekkel Országok trendje? Releváns államok globális trendeket adják vissza Németország és a globális rendelések közötti korreláció: 0.82 Azonos trendek -> fontosabb országok adataiból lehet az egészre jósolni! 19 19

Rendelésfüggőség: modellek közti hasonlóság Generáción belüli hasonlóság A és B dobozok között R4 A dobozok és R4 B dobozok 2009 Q2 és 2010 Q4 közötti korreláció: 0.88 Azonos viselkedésűek -> arányuk ismeretében meghatározzák egymást! 20 20

Termékváltás: Generációk közti dinamika 21 Generációk hasonló trendjei Fél év eltolást felhasználva R4 2009 Q2-Q4 és R5 2009 Q3 2010 Q1 közötti korreláció: 0.65 Különböző generációk azonos viselkedést mutatnak! 21

22 Egy KRESZ tanfolyamon feldolgozzák a tesztvizsga lapok ¾-ét és a próbavizsgán a maradék ¼-del ellenőrzik a tudást A PREDIKTOR MEGHATÁROZÁSA

23 Az NN doboz felépítése Aktuális bemenetek x(k) Korábbi rendelések T x(k) x(k-1) D L T D x(k-n) d(k-m) d(k-2) Több-bemenetű egy kimenetű neuronháló y(k) Jóslás L d(k-1)

A rendelések becslése 24 Dinamika jóslása? Egy negyedévre Historikus adatok 2010 Q1 rendelés becsült : 1138, valós: 1040 Közel azonos (±10%) trend és rendelés szám becsülhető! 24

A rendszeralkotás fő lépései 25 Rendszermodell építés Adatstruktúra Hierarchizálás Prediktív modell kidolgozása Naplóanalízis Fenomenologikus modell Kauzális modell Matematikai modell generálása Szimuláció Szűk keresztmetszetek Érzékenységvizsgálat Optimalizálás

Modell és valóság 26

Matematikai modell vs. valóság Minden modell: zárt világ Hatások, faktorok Paraméterek Érvényesség A modell bizonytalan, működésű ezen a világon kívül Nem minden fejezhető ki előre Emberi döntés Generált modellek Megoldás validációja Normál működés Peremfeltételek: Van elég anyag Minden rendelés határidőre Célfüggvény: Költségminimum Rendkívüli eset Peremfeltétel Anyaghiány Célfüggvény: 1. Minél több rendelés határidőre 2. Költségminimum 27

28 Mi a gazdasági jelentősége annak, ha a termelésbe matematikai optimalizálási technikákat építünk? MIT HOZHAT AZ OPTIMALIZÁLÁS?

Kisérlet: Ütemezés tökéletes prediktor esetén A jövőt könnyű utólag megjósolni A negyedév első napján a jövő ismert Minden egyes valódi megrendelés Induló készlet nélkül megy-e a teljes start of build gyártás? Optimális összeszerelésés tesztütemezés?

Optimalizálási feladat (példa) Bemenő adatok: megrendelések: termék konfiguráció, minimum és maximum szállítási határidő átlagos, illetve maximum tesztelési idő Kényszerek: a tesztcellák száma minden megrendelt egység határidőn belül Célfüggvények: MIN(az utolsó tesztelés befejezési ideje) HA(nincs a kényszereket kielégítő ütemezés) -> 1. MIN(a nem teljesített megrendelések száma) 2. MIN(késések összideje) Eredmény ütemezés szerelés/tesztelés kezdete, vége

IBM ILOG CP Optimizer modell 31

Eredmény Teszt ütemezése Modell Pontosság: Közelítő megoldás elég Optimum ± 3 óra Összes tesztidő -40% DE: tökéletes jóslás Start of build lehet CSP feladat adatai, Célfüggvény értéke / futás ideje 32

Érzékenységvizsgálat Optimum változása a cellák számának függvényében Relatív tolerancia: 0,001 Futási idő: 38 másodperctől 1 perc 40 másodpercig Érzékenységvizsgálat Tesztelés befejezési ideje 2500 2000 1500 1000 500 0 40 45 50 55 60 65 Cellák száma Series1 33

34 A matematikai modell korlátos kifejezőerejű. Az eredmények validációja, what-if analízis SZIMULÁCIÓ

Példa folyamat tesztelési lépések 35 Kiegészítés egy létező konfigurációhoz Új gép gyártása Újrakonfigurálás

Szimuláció Érzékenységvizsgálat Mi történik, ha rosszul becslünk? Mik a lényeges paraméterek? Mi a hatása az egyes prediktoroknak/optimalizációs algoritmusoknak? Egyszerű, valószínűségi modell Könnyű kiértékelés, általános metrikák Kísérletek száma 2 ~ pontosság 36 Átfutási idők becslése Teljesíthető-e ennyi feladat adott idő alatt? Hol várakoznak feladatok? Mik a kritikus felatadok? Kapacitástervezés Elég-e a meglévő infrastuktúra/állomány? Mit bővítsünk?

Jóslás és predikció hatása 37 Néhányszor 10%-os költségmegtakarítást hozhat a predikció és az optimalizálás Hosszabb, egyenletes tesztek, tervezhetőség Tesztesetek száma csökken Egyre kevesebb erőforrás

Erőforrások szerepe Hogyan függ a tesztelési idő a teszt cellák számától? (adott feladatoknál) Adott tartományon belül érzékeny a rendszer az erőforrások számára Addig érdemes fejleszteni, amíg a várakozási idő az elfogadható szint alá kerül 38

Áteresztőképesség Milyen ütemben kell termelnie a gyárnak, hogy a határidő teljesíthető legyen? 39 Ezek a tesztek el sem indulnak határidő előtt Határidőre le nem futó tesztek Tartalék napok a félév végéig A gyár garantált napi kibocsátása (teszt input) Még tökéletes előrejelzés mellett is kritikus az egyenletes termelés

40 A leghatékonyabb megtakarítás, ha ésszel él az ember SMART=INTELLIGENS

Az intelligencia mindenütt egyforma Kulcselemek fizikai folyamat: vezérlés monitorozása Modell előzetes adatok alapján tudásalapú szabályozás Optimalizálás MIT HOGYAN 41

Konklúzió A rendszer szemantikus modellje kulcselem Adatelemzés Matematikai modellgenerálás SW modell A múlt tanulságaiból a jövő megjósolható A napló kincsesbánya Intelligens módszerek: megfigyelés sorozat-> tudás A való élet nem zárt modell Érzékenységvizsgálat Operator in the loop Generált matematikai modellek A matematikai analízis 10% nagyságrendű költségmegtakarítás Szűk keresztmetszetek meghatározása -> hova érdemes beruházni Persze sok megfigyelés nagy tároló igény GOTO IBM DSS 42