Simulation

1

Simulation

การจำลองสถานการณ์ (Simulation) คือ การรวบรวมวิธีการต่างๆที่ใช้จำลองสถานการณ์จริงหรือพฤติกรรมของระบบ ต่างๆมาไว้บนคอมพิวเตอร์โดยการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ (Software) เข้ามาช่วย เพื่อที่จะศึกษาการไหลของกิจกรรมในรูปแบบต่างๆ โดยมีการเก็บข้อมูล และทำการวิเคราะห์หารูปแบบที่ถูกต้องจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อปรับปรุงใน อนาคต (Kelton, et al., 2003)
         เนื่องจากในการปฏิบัติงานจริงไม่สามารถที่จะทำการทดลองหรือปรับเปลี่ยน กระบวนการทำงานได้จนกว่าจะมองเห็นถึงประโยชน์ที่จะได้รับ อาทิเช่น การขจัดปัญหาที่อยู่นอกเหนือความคาดหมายที่เกิดขึ้น ทำให้กระบวนการผลิตช้าลง ดังนั้นการจำลองสถานการณ์ (Simulation) จะช่วยให้สามารถวิเคราะห์สภาพที่เป็นอยู่ในปัจจุบันของระบบ และช่วยหาแนวทางหรือทางเลือก (Scenario) ที่เหมาะสม ก่อนนำไปใช้กับสถานการณ์หรือการปฏิบัติงานจริง ซึ่งจะช่วยให้ลดความเสี่ยงในการเกิดความผิดพลาด หรือความล้มเหลวได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้ประหยัดทั้งค่าใช้จ่าย และเวลาได้อีกทางด้วย (Maria, 1997)
         ในปัจจุบันนี้การจำลองสถานการณ์เป็นที่นิยมอย่างมาก เนื่องจากระบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้การจำลองสถานการณ์สามารถนำมาไปประยุกต์ใช้ได้กับหลากหลายอุตสาหกรรม อาทิเช่น อุตสาหกรรมในโรงงาน, การขนส่ง, การกระจายสินค้าหรือแม้กระทั่งการให้การบริการทางธุรกิจต่างๆ เช่น ธนาคาร โรงพยาบาล เป็นต้น (Kelton, et al., 2003)
         จากประสบการณ์ของผู้เชี่ยวชาญการจำลองสถานการณ์ พบว่าสิ่งสำคัญหรือข้อดีของการจำลองสถานการณ์คือมีความสมเหตุสมผล และสามารถพิสูจน์ได้ภายใต้ปัจจัยการนำเข้า (Input)  และนำมาเปรียบเทียบกับผลลัพธ์ (Output) ที่ระบบประมวลออกมา (Maria, 1997)

ประเภทของแบบจำลอง มี 5 ประเภท

(1) แบบจำลองทางกายภาพ (Physical or Iconic Models) - แบบจำลองทีมีลักษณะเหมือนกับระบบงานจริง โดยอาจมีขนาดเท่ากับของจริงหรือมีขนาดที่เล็กว่าหรือใหญ่กว่า (ScaledModels) อาจเป็นแบบจำลองในมิติใดมิติหนึ่งหรือ 3 มิติ

(2) แบบจำลองอนาลอก (Analog Models) - แบบจำลองที่มีพฤติกรรมเหมือนระบบงานจริง แต่อาจมีรูปลักษณะไม่เหมือนกับระบบงานจริง

(3) เกมการบริหาร (Management Games) - แบบจำลองการตัดสินใจ (Decision Models) ในกิจการต่าง ๆ เช่น ธุรกิจ การลงทุน สงคราม ฯลฯ เป็นแบบจำลองที่ใช้แสดงผลเปรียบเทียบเมื่อมีการตัดสินในแบบต่าง ๆ เพื่อใช้เป็นข้อมูลสำหรับการตัดสินใจ

(4) แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ (Computer Simulation Models) - แบบจำลองที่อยู่ในรูปของโปรแกรมคอมพิวเตอร์

(5) แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (Mathematical Models) - แบบจำลองที่ใช้สัญลักษณ์และฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์แทนองค์ประกอบในระบบจริง เช่น X แทนค่าใช้จ่ายในการผลิต Y แทนจำนวนสินค้าที่ผลิต และแทนค่าลงในสูตรการคำนวณต่าง ๆ          

Kelton, et al. (2003) ได้จำแนกประเภทของสถานการณ์จำลอง (Simulation Classification) ออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้
             1) Static และ Dynamics
                    - Static คือ การเกิดของเหตุการณ์ในระบบการทำงาน ที่คงที่กับเวลาเสมอ
                    - Dynamic คือ การเปลี่ยนแปลงของเวลาจะมีความสำคัญและมีผลกระทบต่อเหตุการณ์ต่างๆหรือตัวแปรที่กำลังสนใจ
            

     2) Continuous และ Discrete
                    - Continuous คือ สภาวการณ์ของระบบที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องตลอดเวลา
                    - Discrete คือ สภาวการณ์ของระบบที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ณ จุดหนึ่งจุดใดของเวลา โดยมีความน่าจะเป็น (Probability) เข้ามาเกี่ยวข้อง
              3) Deterministic และ Stochastic
                    - Deterministic คือ เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นทั้งหมดจะเกิดขึ้นภายใต้กฎเกณฑ์ที่แน่นอนและได้มีการกำหนดเวลาที่แน่นอน
                    - Stochastic คือ เวลาจะมีผลกระทบมาจากความน่าจะเป็นหรือความแปรปรวนจากการมาของเวลาที่ไม่คงที่

การประยุกต์ใช้ Simulation Model มี 11 ขั้นตอนดังนี้ (Maria, 1997)

 1) ศึกษาปัญหา (Problem Formulation)
 2) สร้างโมเดล (Model Building)
 3) เก็บรวบรวมข้อมูล (Data Collecting)
 4) สร้างตัวแปร (Coding)
 5) พิสูจน์โมเดล (Verification)
 6) พิสูจน์ผลว่าสามารถใช้ได้หรือไม่ (Validation)
 7) ออกแบบการทดลอง (Experimental Design)
 8) ทำการประมวลผล (Production Runs)
 9) วิเคราะห์ผล (Analysis of Results)
 10) แปลงและแสดงผลรายงาน (Document Program และ Report Results)
 11) ดำเนินการ (Implementation)

สิ่งที่จำเป็นในการทำ Simulation

1. ข้อมูลในอดีต

2. โมเดลทางคณิตศาสตร์ คือ แบบจำลองที่ใช้สัญลักษณ์และฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์แทน

องค์ประกอบในระบบจริง เช่น X แทนค่าใช้จ่ายในการผลิต Y แทนจำนวนสินค้าที่ผลิต และแทนค่าลงในสูตรการคำนวณต่าง ๆ

3. การสรุปรายงาน

ประโยชน์ของ Simulation คือ ช่วยจำลองการทำงานที่ซับซ้อน ลดต้นทุนในการทำธุรกิจหรืออุตสาหกรรม ช่วยในการตัดสินใจ อย่างเช่น โปรแกรม Over Booking ทำการจำลองการจองตั๋วเครื่องบิน สมมติว่า สายการบินเรามีที่นั่งต่อเที่ยวบิน 100 ที่นั่ง ถ้าเราเปิดให้จอง เราจะได้รายได้จากการจอง ครั้งละ $100 แต่จากข้อมูลในอดีตที่เรามี พบว่าถ้ามีการจอง 100 ที่นั่ง จะมีผู้โดยสารไม่มา 15 ที่นั่ง ดังนั้นเราอาจจะเปิดให้จองเกินจำนวนที่นั่งจริง ๆ ที่มีก็ได้  แต่ถ้ามีผู้โดยสารมาเกินจำนวนที่นั่งที่มี เราจะต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอีก  $400 ต่อที่นั่ง ดังนั้นเราควรจะเปิดให้จองเกินเป็นจำนวนเท่าไหร่ เราจึงจะได้กำไรสูงสุด? เราสามารถใช้ มาช่วยจำลองและหาคำตอบให้เราได้ง่าย และให้ผลที่น่าเชื่อถือ Simulation

เหตุผลในการใช้แบบจำลองสถานการณ์

1. แบบจำลองสถานการณ์สามารถใช้ศึกษากระบวนการหรือ

ระบบที่ต้องการศึกษา

2. การแก้ปัญหาการตัดสินใจที่ไม่สามารถสร้างแบบจำลอง

คณิตศาสตร์ได้

3. การทดลองกับระบบหรือกระบวนการจริงจะเสียค่าใช้จ่ายสูง

4. การทดลองกับระบบจริงๆ อาจใช้เวลายาวนานเกินกว่าที่จะ

รอคอบคำตอบได้

5. การทดลองกับระบบจริงๆ อาจทำให้เกิดความยุ่งยากมาก

ข้อจำกัดในการใช้แบบจำลองสถานการณ์

1. คำตอบที่ได้จากแบบจำลองสถานการณ์ไม่มีความเที่ยงตรง

ในเชิงคณิตศาสตร์ เพราะคำตอบที่ได้มีค่าเปลี่ยนแปลงไป

2. แบบจำลองสถานการณ์ที่ดีและสามารถให้คำตอบที่ใกล้เคียง

กับสภาพที่เป็นจริงของระบบนั้นต้องใช้ค่าใช้จ่ายและเวลาใน

การศึกษามาก

3. แบบจำลองสถานการณ์ไม่สามารถใช้แก้ปัญหาได้ทุกลักษณะ

เพราะปัญหาที่ทำการศึกษานั้นเกี่ยวข้องกับความไม่แน่นอน

4. แบบจำลองสถานการณ์จะให้คำตอบภายใต้สภาวะการณ์

ต่างๆ ที่ผู้บริหารสามารถนำไปประเมินผลและเปรียบเทียบ

หาสภาวะการณ์ที่เหมาะสมที่สุดแต่ไม่สามารถให้แนวทาง

หรือกลยุทธที่จะนำไปสู่สภาวะการณ์ที่ต้องการได้

การประยุกต์ใช้แบบจำลองกับระบบงานจริง (Areas of Application)

ตัวแบบจำลองปัญหา สามารถนำไปแก้ปัญหาต่าง ๆ ได้หลายระบบงาน ตัวอย่างเช่น

(1) การจำลองระบบงานด้านอุตสาหกรรม เช่น ระบบสินค้าคงคลัง ระบบแถวคอย ระบบการสื่อสารระบบการรับ-จ่ายสินค้า

(2) การจำลองระบบงานด้านบริหารธุรกิจและเศรษฐศาสตร์ เช่น ศึกษาภาวะการตลาด ภาวะเงินเฟ้อพฤติกรรมของผู้บริโภค

(3) การจำลองสถานการณ์ในการรบ

(4) การจำลองปัญหาด้านการจราจร ระยะเวลา การเปิดสัญญาณไฟ

(5) การจำลองปัญหาด้านการจัดการคมนาคมทางอากาศ การกำหนดระดับการบินให้กับเครื่องบินลำต่าง ๆ เพื่อป้องกันอุบัติเหตุเครืjองบินชนกัน

(6) การฝึกหัดบิน

(7) การจำลองการแข่งขันด้านธุรกิจ ด้วยการทดลองใช้แผนธุรกิจรูปแบบต่าง ๆ

(8) การจำลองเกี่ยวกับระบบการบำบัดน้ำเสียของโรงงานอุตสาหกรรม

(9) การจำลองผลกระทบทางเศรษฐกิจ ในการใช้นโยบายเศรษฐกิจทางด้านต่าง ๆ

ปัจจุบันโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการสร้างสถานการณ์จำลอง (Simulation Packages) จะแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ Simulation languages และ Application-Oriented Simulator ข้อได้เปรียบของ Simulation languages คือ มีความยืดหยุ่นมากกว่า Application-Oriented Simulator แต่การใช้งานจะทำได้ยากกว่า Application-Oriented Simulator (Maria, 1997)