Tvorba dynamického modelu Přednáška k předmětu: Počítačová podpora řízení Tvorba dynamického modelu Alternativní názvy: Proces x Model Sestavení procesního modelu Verifikace dynamického modelu Řízení výkonnosti procesů … Předmět : Počítačová podpora řízení K126 PPR1 Obor : E LS, 2018, K126 EKO Přednášky/cvičení : Doc. Ing. P. Dlask, Ph.D. aaaa

Obsah Rekapitulace, checklisty úloh Dynamický model Fáze tvorby modelu Analogie procesního modelu Rekapitulace dovedností Zkouškové příklady

Tvorba modelu

??? Co chci zjistit? Vývoj standardu v čase (výroba) Množství Je dostatečná produkce? Je zajištěn odbyt? Je dostatečná kapacita dopravy? Jsou k dispozici pracovníci? Jsou k dispozici skladové prostory? Je k dispozici technologie? Výroba tvárnic Čas

Multioborová aplikace Vývoj standardu v čase (výroba) Množství Obecné postupy lze aplikovat v různých oborech (při tvorbě různých modelů). ??? Je dostatečná produkce? Je zajištěn odbyt? Je dostatečná kapacita dopravy? Jsou k dispozici pracovníci? Jsou k dispozici skladové prostory? Je k dispozici technologie? Výroba ponožek Čas

Multioborová aplikace Vývoj standardu v čase (výroba) Množství Obecné postupy lze aplikovat v různých oborech (při tvorbě různých modelů). ??? Je dostatečná produkce? Je zajištěn odbyt? Je dostatečná kapacita dopravy? Jsou k dispozici pracovníci? Jsou k dispozici skladové prostory? Je k dispozici technologie? Těžba písku Čas

Proces tvorby modelu Modelář + Počítač Realita Formalizace Verifikace (Circle of Model Life) Modelář + Počítač Realita Formalizace Verifikace Formální model Výsledky Kalibrace Vstupy Phases of the model creation Intelligence phase Design phase Running phase Phases of the DSS Intelligence phase Design phase Choice phase dále viz Modelová při řízení, str. 36

Proces tvorby modelu, komentář zpracování (Circle of Model Life) Výběr jevu pro jeho formalizaci Popis vstupních parametrů Popis okolí jevu, vazba na okolí Popsat, co sleduji Popsat, co chci zjistit Analýza výsledků Porovnání výsledků s předpoklady Vyhodnocení rozdílů Seřízení vstupů Příprava nového výpočtu Realita Zjednodušení reality Definice symbolů Flowchart Sběr dat pro řešení Kalibrace Formalizace Modelář + Počítač Výběr relevantních vstupů Popis vstupů Stanovení počtu vstupů Definice časového měřítka Výpočet výchozích hodnot Výsledky Tisk výsledných hodnot Tisk průběžných výsledků Prezentace výsledků Vstupy Formální model Verifikace Sestavení algoritmu výpočtu Nastavení výchozích hodnot Nastavení Min/Max modelu Nastavení výstupů Zhodnocení časového měřítka Ověření jednotek vstupů Ověření proporcí vstupů Ověření řádových poměrů Ověření výchozích hodnot dále viz Modelová při řízení, str. 36

Cíl úlohy/modelu Sestavit dynamický model výrobního procesu Verifikace modelu Kalibrace modelu Aplikace řízení Ověřování strategií Sestavování scénářů

Procesní teorie, tvorba modelu

Steps in model creation 1. What are we looking for? some observations about the real world, and gather all the relevant information. 2. What do we want to know? After you have decided on the initial scope of the problem, all available relevant data should be identified. 3. What do we already know from experiments and/or literature? It may be possible that someone already created a mathematical model of the process or problem that you are trying to solve. 4. How should we look at his model? Create as many diagrams of what is actually happening with the process that you are trying to model. 5. What assumptions can we make to eliminate some of the variables? Create a list of all of the assumptions that you will use to clarify the scope of the model. 6. What will our model predict? Start with a simple model, and then add complexity as needed.

Steps in model creation 7. What are the input & output variables? Create a list of all of your input and output variables. 8. Are the results valid? Validate your model with new experimental data or data that you have not used to create the model. Identify tests that can validate the model. 9. Constantly test your model and update your equations based upon new data and information. Source: http://engineeringgirl.com/ … mathematical-modeling/

Another Steps in Model Creation Gather information Make a strategy Conduct a thorough literature review Learn Data Handling So think carefully about how you are going to handle missing data. Begin with a simple model.  Identify the parameters of the equations and develop a plan how to estimate the parameters from the data. Validate your model against a data set that you have not used to build the model. Constantly test your model and update your equations based on new data and information. http://www.wikihow.com/Make-a-Mathematical-Model

Classifying Mathematical Models 1. Empirical – Non empirical This model is based upon experimental results. 2. Dynamic or static realistic approach, consider time or space in real time 3. Deterministic or probabilistic These models perform the same way for a given set of conditions. In a probabilistic model, randomness is present and must be accounted for by probability distributions. 4. Qualitative or Quantitative Source: http://engineeringgirl.com/ … mathematical-modeling/

Druhy modelů 1/2 Stoch./Determ. model Modely lineární – Nelineární (maximalizace zisků, minimalizace nákladů výrobních procesů) (řešení soustavy lineárních, nelineárních rovnic) Deterministické – Stochastické (elektrické modely, elektrodynamické, termodynamické modely) (známé stavy bez náhodných proměnných) Statické – Dynamické Oscilace zařízení (nelin.) Lineární model

Druhy modelů 2/2 Černá skříňka neznámý obsah, zaměřeno na vstupy/výstupy neznalost vnitřní struktury Bílá skříňka známý obsah, známá funkčnost Šedá skříňka - částečně známý obsah (nedosahuje parametrů Bílé skříňky)

Praktické důvody

??? ??? ??? Proč to dělám? Na co to dělám? K čemu mi to je? Motivace ??? Proč to dělám? Na co to dělám? K čemu mi to je? Co chci získat? Jak toho dosáhnout? Čeho chci dosáhnout? Co je cílem? Vůbec nevím co dělám… O co se snažím… ??? Proč to dělám? Jak toho dosáhnout? Co je cílem? ???

Proč to dělám? Jak toho dosáhnout? Co je cílem? Popisujeme (modelujeme, řídíme) reálné procesy. Jak toho dosáhnout? Prostřednictvím matematického aparátu. Co je cílem? Zjištění budoucího vývoje. Odstranění neřízeného stavu. Úspora zdrojů, financí.

Příklad z praxe 90-tá léta 2003 2006 2012 2015 2018 2012 - objekt hromadných garáží - 140 stání - zásahy běžné údržby - chápány jako podmíněné nefunkčností konstrukce - blíží se zásah obnovy - není jasný horizont (5,10 let) - není jasná finanč. náročnost --> chybí model řízení Otázky bez odpovědí: - v jakém stavu je objekt dnes? - v jakém stavu je střecha dnes? - kolik stála údržba/obnova střechy? - jaká je životnost střechy? - kdy bude další obnova střechy? - kdy bude nová střecha? 90-tá léta 2003 2006 2012 2015 2018 2012

Proces tvorby modelu

Vlastnosti dynamického modelu Obsahuje prvky modelu Obsahuje vazby mezi prvky Obsahuje počáteční podmínky Obsahuje podporu řízení (řídicí mechanismy) Poskytuje informace o budoucím chování modelu Nabízí analýzu chování modelu Umožňuje ověřování strategií

(ilustrační příklad schémat modelů regionálního rozvoje) Schéma modelu (ilustrační příklad schémat modelů regionálního rozvoje) dále viz Modelová při řízení, str. 40

Algoritmizace metody

Analogie k procesnímu modelu Obsahuje prvky modelu Příjem, Odbyt, Sklad poč., Sklad kon., Externí nákup, Sklad mimo Obsahuje vazby mezi prvky Příjem-Odbyt, Sklad poč.-Sklad kon., Sklad kon.-Externí nákup, Sklad kon.-Sklad mimo Obsahuje počáteční podmínky Historická data produkce, počáteční produkce Obsahuje řídicí mechanismy (podporu řízení) Řízení kapacity skladu, Řízení externích dodávek Poskytuje informace o budoucím chování modelu Odhad vývoje příjmu, odbytu Nabízí analýzu chování modelu Měření KPI, analýza scénářů, předvídatelnost modelu

Analogie k procesnímu modelu č.7 KPI Příjem Odbyt č.7 KPI KPI Externí nákup Externí sklad Počáteční produkce Sklad počátek Sklad konec KPI Expedice Legenda modelu Prvek modelu Měřicí mechanismy Řídicí vazby Počáteční podmínky Informační vazby Toky produktu

Vlastnosti modelu Two fundamental requirements of decision makers that any model or support system needs: - Simplicity - Consistency Internal consistency Needs-outcomes consistency Inter-decisional consistency jednoduché ovládání (sada ovládacích prvků) vnitřní konzistence (jednoduché vzorce, struktura) konzistentní výsledky (dokumentace) vnitřní konzistence řízení (vzorce)

Rekapitulace dovedností

Checklisty zpracování Chybí výchozí legenda k řešení úlohy Desetinná místa upravit např. 6,25478964123 na 6,2 Do grafů nedávat 4000 hodnot (přiměřené množství pokud je možné) Chybí legenda všech barevných vstupů/výstupů Legenda symbolů (RtPopt, RtProd, …) Nadpisy Řady1, Řady2, … pryč Popisy „tlačítko1“, „tlačítko2“ pryč Linkování externích zdrojů (data97.xls) Vysokoškolská úroveň zpracování! Název dodržovat např. jako Matatko03.xlsm, Klaudova04.xlsm Není kompletní krycí list Dostatečný popis grafických výstupů Nejsou popisy grafů, osy, nadpis, legenda Široké grafy jsou mimo monitor Není zapojená navigace

Kdo by pochyboval…?! Strukturalizace problému Navigace odkazy Tvorba běžných vzorců (pojmenování buněk) Tvorba vnořených vzorců (více hladin) Používání matematických operátorů Používání logických operátorů Používání rozhodovacích funkcí Používání statistických funkcí Generátor náhodných čísel Vyhledávací funkce Tvorba standardních grafů Sestavování kombinovaných grafů Tvorba histogramů Doplněk Analýza dat Práce se správcem scénářů Tvorba procedury (algoritmus v modulu, záznamník) Ovládací prvky na listu

Kdo by pochyboval…?! Používané funkce Operace s grafy =SUM(…) Skládané, Sloupcové, Přímkové, Kombinované =SUMIF(…) =COUNT(…) CheckBoxes =COUNTIF(…) ListBoxes =COUNTIFS(…) Tlačítka =MIN(…) Napojení ovládacích prvků na procedury =MAX(…) =PRUMĚR(…) Goniometrické funkce =SVYHLEDAT(…) =ZAOKROUHLIT(…) =VVYHLEDAT(…) =ROUDNUP(…) =PERCENTIL.INC(…) =ROUNDDOWN(…) =CONCATENATE(…) =NÁH.ČÍSLO(…) =HODNOTA.NA.TEXT(…) =NORM.INV(…) =operace & =RANDBETWEEN(…) =KDYŽ(…) Podmíněné formátování =A(…) Hypertextové odkazy =NEBO(…) …

ExcelTipy, Magic Charts

Absolvované oddíly

Systémy na podporu řízení Rizikový proces Definice RM Definice rizika Terminologie (riziko, nebezpečí, neurčitost, …) Fáze řízení rizik (identifikace, zhodnocení, zvládnutí, monitoring) Druhy rizik, příklady Systémy na podporu řízení Definice DSS, vlastnosti DSS Aktivita systémů Typy podpůrných systémů (MIS, DSS, EDP – Electronic Data Processing) Základní procesy v DSS Základní fáze DSS Členění podle řídící substance (communication, data, document, knowledge, model) Fáze rozhodování (intelligence, design, choice) Tvorba modelu DSS, Circle of Model Life

Change Management Stages of Change Management Unfreeze, Move, Refreeze Sensitivity Analysis for Change Management (cíle, definice) Tvorba scénářů (cíle, definice, výhody, nevýhody)

Globální absolvované oddíly Teorie procesů, modelování pro řízení Tvorba procesu, řízení Aplikace rizik do procesů Rizikový proces Měření výkonnosti procesu Tvorba dynamického modelu Klasifikace modelů Ovládnutí dynamického modelu Řízení modelu Analýza modelu

Co si odnést? Poznání o možnostech modelování TE úloh. I s jednoduchým modelem je možné provádět zajímavé analýzy. Metodický základ tvorby modelu. Poznatky o možnostech řízení. Řízení na základě vyhodnocení dat (reporty). Schopnost abstrakce. Schopnost zjednodušení při zachování požadovaného rozlišovacího detailu. Převod problému do elektronické podoby. Advanced dovednosti kancelářských nástrojích. Modelování v prostředí dostupných aplikací.

Zkouškové příklady

Literatura Beran, V., Dlask, P. Management udržitelného rozvoje regionů, sídel a obcí. Praha : Academia, 2005, s. 256. Beran, V. a kol. Dynamický harmonogram. Praha : Academia, 2002, s. 172. Dlask, P., Modelování při řízení. Praha : Wolters Kluwer, 2011, s. 175. Griffiths, E., What is a model?, 2009. Kersten, G., Decision Support Systems for Sustainable Development, A Resource Book of Methods and Applications, Kluwer Academic Edition, 2002. Griffths, E., What is a model?, e.griffiths@shef.ac.uk http://dssresources.com Simon’s phase model and levels of articulation, 1960 Kersten, G.E. and D. Cray (1996), Perspectives on Representation and Analysis of Negotiation: Towards Cognitive Support Systems. Group Decision and Negotiation, 5, 433- 467. Kos, Z., Dočkal, M., Rozhodovací procesy v ŽP, Systémy pro podporu rozhodování (DSS), 2009 Tichý, M. Ovládání rizika, C. H. Beck, 2006

Závěr Závěr Tvorba dynamického modelu doc. Ing. P. Dlask, Ph.D.