Tutorial em Português - Otimização no FlexSim com o OptQuest - Exemplo Passo a Passo

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Neste exemplo passo a passo iremos demonstrar como fazer uma otimização em seu modelo no FlexSim, utilizando o Optimizer, ferramenta OptQuest da OptTek, a qual é um add-in opcional no FlexSim. Com esta ferramenta você incorpora Metaheurísticas e orienta seu algoritmo para Otimizar, buscar as melhores soluções. Essa abordagem utiliza soluções funcionaram bem e as recombina em novas e melhores soluções.

Vamos lá! Assista o vídeo em nosso canal do YouTube e acompanhe a montagem do modelo passo a passo abaixo:

Modelo de Otimização Passo a Passo

Para este tutorial, vamos examinar uma situação muito simples. Um único operador carrega o item de uma fonte para um processador. Depois que o item é processado o operador o carrega para um segundo processador que leva mais tempo para processar do que o primeiro. Após o segundo processador termina de processar o item, o operador leva-o para a saída. Agora vamos supor que queremos aumentar a Produção (que também está vinculado à receita) deste sistema, ajustando a posição dos processadores. Se cada processador pudesse ser movido até três metros à direita ou à esquerda, onde cada um deveria ser colocado? Seria muito difícil intuitivamente saber como colocar ambos os processadores para maximizar a produção. A fim de resolver este problema com precisão, vamos usar o Otimizador. Agora, obviamente este é um cenário drasticamente simplificado, mas muitas vezes na vida real você tem situações em que você quer ver como vários layouts afetam a Produção geral. Esta é uma implementação muito simplista de tal experiência.

Passo 1: Construindo o Modelo

Modelo

Crie um novo modelo usando Segundos, Metros e Litros para unidades.

Objetos

Crie um Source, dois Processors, um Sink, um Dispatcher, e um Operator. Coloque esses objetos como mostrado abaixo e faça as conecções.

Posições

Defina a localização dos objetos de acordo com a tabela abaixo:

Dispatcher e Operator não precisam estar em um lugar específico, mas não devem estar alinhados com o resto dos objetos.

Lógica

Defina a seguinte lógica:

• Selecione no Source1, Processor2, e Processor3 para usar transporte (Use Transport disponível no menu de propriedades rápidas (Quick Properties).
• Selecione o tempo de processo para o Processor2: normal(10, 2) (também disponível no disponível no menu Quick Properties).
• Selecione o tempo de processo para o Processor3: normal(12, 3).
• Defina a posicão inicial do Operator na sua posição atual.

Passo 2: Definindo o Experimento

O restante deste tutorial trata do uso do Experimenter, encontrado no menu Statistics. O Otimizador usa a maioria das funcionalidades já presentes no experimentador.

Criando Variáveis

Abra a janela Experimenter. Posicione a janela para que você possa ver os processadores no modelo, bem como a janela. Em seguida, para Processor1 e, em seguida, Processor2, siga estas etapas:

• Clique no processador na vista 3D.
• Clique no botão Referência de Posição nas Propriedades Rápidas e defina a referência de posição para Direct Spatials.
• Clique na seta para baixo ao lado do botão +.
• Selecione Sample no menu variables. Isso coloca o cursor no modo de Amostra.

• Selecione uma amostra do campo de posição X no menu Propriedades Rápidas clicando nele. Isso adiciona uma nova variável no Experimenter.

• Defina o valor para o Cenário 1 da nova variável clicando duas vezes na célula e digitando o novo valor.

• Defina o nome da variável clicando duas vezes no nome atual. Defina o nome sendo Proc1X para o Processor1 e Proc2X para o Processor2.

Criando Performances de Medida

Selecione a aba Performance Measures na janela do Experimenter, então:

• Clique no botão + para adicionar uma nova medida de desempenho.
• Nomeie a nova medida de desempenho Produção.
• Clique no botão e selecione a primeira opção Statistic by individual object.

• Selecione o Sink para o objeto e Input para a estatística. Para selecionar o objeto simplesmente digite "/Sink" (sem aspas) no campo do objeto ou faça o seguinte:
  • Clique no botão +.
  • Selecione o Sink através da lista de objetos do modelo.
  • Após clique no botão Select quando você terminar.

Otimização

Além de utilizar o Experimenter para definir explicitamente cenários, você pode usar o Otimizador. O Optimizer criará automaticamente cenários e, em seguida, testará esses cenários, tentando encontrar um cenário que melhor atenda a um objetivo.

Projetando a Otimização

Vá para a guia Design do Optimizador na janela do Experimenter. Você verá que as duas variáveis criadas anteriormente estarão presentes; Isso ocorre porque o experimentador e o otimizador compartilham as mesmas variáveis.

No entanto, o otimizador precisa de informações adicionais sobre essas variáveis. Especificamente, você deve especificar:

• Type - O tipo de uma variável determina quais tipos de valores são possíveis para uma determinada variável. Variáveis contínuas podem ter qualquer valor entre o limite superior e inferior.
• Lower Bound - O limite inferior especifica o menor valor possível que o otimizador pode definir para a variável.
• Upper Bound - O limite superior especifica o valor mais alto possível que o otimizador pode definir para a variável.
• Step - Para Variáveis Discretas e Design, o passo especifica a distância entre valores possíveis, começando pelo limite inferior.
• Group - Para as variáveis de permutação, o grupo especifica qual conjunto de variáveis de permutação essa variável particular pertence.

Para esta otimização, queremos permitir que os processadores se movam três metros para cada lado. Como não estamos limitados a posições específicas dentro desse intervalo, ambas as variáveis de posição são Contínuas. No entanto, precisamos definir os limites inferior e superior de cada variável. Para editar valores na tabela, clique duas vezes na célula de interesse e insira o novo valor. Insira os valores mostrados abaixo:

O passo final do projeto é definir a função objetivo. A função objetivo está presente, mas em branco. Edite seu nome para Faturamento. Em seguida, clique no campo da função de seta. Um botão aparecerá no lado direito. Clique neste botão para exibir uma lista de todas as variáveis e medidas de desempenho.

A função objetivo é um valor derivado de qualquer um ou de todos esses valores. Selecionar Produção, Isso irá adicionar essa medida de desempenho para a função objetivo, e colocar o cursor para a direita e para o final. Adicione o texto * 500 para que a receita seja igual o [Produção] * 500. Deixe a direção em Maximize, porque queremos maximizar o Faturamento. Como temos apenas um objetivo, o modo de pesquisa pode permanecer em Single.

Passo 3: Executando a Otimização

Vá para a aba Optimizer Run na janela do Experimenter. Então:

• Defina Run Time sendo 10000. Este é o tempo que o otimizador executará cada configuração do modelo (potenciais soluções) para a avaliação.
• Defina o Wall Time sendo 0. Normalmente, isso significa quanto tempo o otimizador pode ser executado em tempo real. O valor 0 significa que não tem limite de tempo.
• Defina Max Solutions como 50. Isso significa que o otimizador tentará não mais de 50 soluções diferentes para encontrar a solução ideal.
• Clique no botão Optimize.

A janela do Experimenter alternará automaticamente para a guia Resultados do Otimizador, Optimizer Results. O otimizador então começará a executar a seguinte sequência:

• Determinar valores para Proc1X e Proc2X.
• Executar um modelo com esses valores para 10000 segundos.
• Avaliar as variáveis e medidas de desempenho.
• Calcula a função objetivo.
• Classifique esta solução.
• Usa as informações desta solução para criar uma nova solução - novos valores para Proc1X e Proc2X.
• Repete novamente a partir do passo 2.

O otimizador pode avaliar várias soluções ao mesmo tempo. À medida que a otimização progride, o gráfico de Resultados do Otimizador é atualizado e mostra o progresso do otimizador.

Uma vez que o otimizador avalie 50 soluções, uma mensagem aparecerá indicando por que o otimizador parou. Neste caso, ele dirá que o otimizador atingiu o número máximo de soluções. Se algo der errado, a mensagem conterá informações sobre o erro.

Passo 4: Analizando os Resultados

Assim que a otimização for concluída, o gráfico de resultados do otimizador será semelhante a este:

O Eixo Y é chamado de "Single Objective". Para este exemplo, é sinônimo de Faturamento. As melhores soluções são destacadas. Os círculos com uma borda mais clara ao seu redor representam melhores soluções. Para um único objetivo, as 10 melhores soluções são marcadas desta forma.

Como a otimização progrediu, o otimizador ficou melhor e melhor na criação de boas soluções, de modo que as últimas 15 soluções foram todas muito boas. Isso é chamado de convergência, e é uma maneira de saber se uma otimização é concluída; Se o valor objetivo não tiver melhorado por um tempo, pode ser que ele não melhore com mais pesquisas, e a melhor solução atual deve ser usada.

Respondendo à Pergunta Inicial

O objetivo dessa otimização foi descobrir onde posicionar os dois processadores. Agora podemos encontrar a resposta a esta pergunta com muita facilidade. Passe o mouse sobre a melhor solução (o maior círculo azul) no gráfico; Uma pequena janela aparecerá.

Clique nesta solução para selecioná-la. Agora, no painel Opções de gráfico, altere o Eixo Y para Proc1X e o Eixo X para Proc2X.

A melhor solução (e todas as outras melhores soluções) é encontrada onde Proc1X é maior, e onde Proc2X é menor. Lembre-se que todas as 10 melhores soluções produziram os mesmos resultados; Neste caso, ter os dois processadores próximos um do outro é a melhor configuração para este modelo.

Configurando o Modelo para a Melhor Solução

Pode ser muito útil configurar o modelo para visualizar a melhor solução. Para fazer isso, clique no botão Export Scenarios. Este botão leva todas as soluções selecionadas e cria cenários para elas. Volte para a guia Scenarios na janela Experimenter para ver a nova solução.

Agora, a partir do menu suspenso " Choose default reset scenario" na extrema direita, selecione o novo cenário. Em seguida, resete o modelo para aplicar esses valores ao modelo 3D.

Segue o modelo referente ao artigo: modelo-optimizer.fsm

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