製造系統模擬01-課程簡介與模擬課程的雜談(再版)

製造系統模擬01-課程簡介與模擬課程的雜談(再版)

正文:

課程簡介的部分的話，前面1~3章，基本上就是課程安排的說明、簡單的統計概念(如:機率、抽樣)、手動模擬、學會如何描述系統、簡易的建模，大約第4~5週開始以翻轉教室的概念進行，學生要分組進行預習，以抽籤方式輪流上去報告本次預習的範圍內容，並按照投影片內容進行解釋與操作，並回答老師提出的問題。我記得當初我是原文的教科書跟投影片都有看，而因為兩者編排不太一樣，教科書是按部就班，而投影片則是有時候會先總結或是歸納後，才開始進行操作，所以兩相對照會看得比較完整。

=====以下言論為本人對於課程的感想僅代表本人立場，供各位參考=====
 

圖一 修課人權

雜談:
當初是因為資訊系大三下進行專題製作時候，專題指導老師(現在的指導教授)推薦我們先修這門課，並以此為基礎發展專題，也因此這門課程是我第一次修的研究所課程。以下附個人權(以為在發LOL心得文!?)，修課成績88應該也是還能接受的，所以未來預計把當初的課程筆記或軟體使用的小訣竅分享一下(雖然我覺得看使用者手冊會學更快)

另外換個話題，聊一下這堂課程的修課人數，至少以我知道的好像每況愈下，越來越少人，我修的那一年是102年，有生產力最佳化實驗室(POLab)4人+製造管理實驗室(MMLab)碩一5人+資訊系大三專題生3人；103年有MMLab碩一4人+資訊系大三專題生2人；104年有MMLab碩一4人，總修課學生有9人；105年算是下一個高峰，有慕名而來(勇者啊!)的工資所同學1位+MMLab碩一5位博班1位，共7人；去年(106學年度)只有勉強湊齊開課人數的3人，今年則是回到7人修課(實驗室碩一4位+POLab1人+博士生重修1人+其他實驗室重修1人)。

模擬這門科目算不算退流行了呢?

以下是我的觀點，首先這門課基本上就是”軟體”學習課程，實用性我認為是對大數人是非常低，儘管有學習模擬觀念，但有觀念還是太過”依賴軟體”去協助完成。試問有哪一個人學完這門課可以不倚靠Arena軟體進行系統模擬?打個比方，有點像今天學統計，偶爾說點原理，但大部分還是呼叫R函式解決，所以當今天假設R不能免費使用，你連平均數都不會算，這樣不免太奇怪了。

模擬的實用性?

讓人不禁反問這門科目學會Arena後還用的到嗎?除了在研究上會使用，基本上未來幾乎用不到Arena，而且使用還要有合法授權，根本對中小企業來說是天方夜譚，所以這幾年就變成實驗室內的論文研究必備用具而已。而且，其實模擬工具有包含了Flexsim、

Automod非常多種，我認為有必要了解模擬的多樣性再來談為何選用Arena是一個比較好的進程。

換個角度，說說我自己所見的模擬本身的使用上的問題。模擬的目的是要對現有的系統進行模擬，但只要進行模擬的人礙於現況，立下假設都可能使結果背離現實、存在過度簡化的問題。因此，如果沒有經過嚴謹的檢驗，從表面是看不出問題的。這邊引用一篇論文的內容[1]，從他的模型假設來看，這個模型考慮了加入了與事實違背的點，如圖二；而由於他的隨機性全部使用三角分配，平均數與最大/最小值相差僅2~3秒，大約10%，所以變異係數非常的小，從他自己畫的CV圖就能略知一二，而且該論文還說從第五次後開始趨於穩定，於是決定模擬Replication設定在5，如圖三。但從該圖片看來，我怎麼都覺得第五次後開始微幅增加。

圖二 模型假設

圖三 以CV決定重複模擬次數

從上面這個結果來看，失真的模擬得到的結果，提供給現場進行改善的預期成效是就是隱含著錯誤的。而上面這個案例所建構的單元工程，在該學生畢業後，案例公司的產品族就進行了一次的更換，又加上該單元工程僅考慮單一一種產品，因此，只能全部打掉重練。

有些時候，簡化部分設定是為了克服受限於軟硬體的計算能力限制，避免導致花費過長時間求解。這樣的時間，不符合業界需求，甚至做研究都會嫌麻煩，可想像跑一個最佳化要2~3小時(如果Replication次數多、又要花多次求解)，因此後來就延伸出很多模擬結合啟發式演算法來縮短最佳化結果的收斂時間，但在課程中也比較難有機會去學習到，稍嫌可惜。

跟程式設計的關聯性

製造資訊與系統研究所，乙組的定位在製造管理，如何解析問題、善用管理手法評估並解決問題的PDCA循環尤為重要。但難免會有人問，你會不會寫程式? 就我個人的立場，這門課算是程式的入門，因為程式也有談到邏輯控制(if-else/while/switch)，只是這門課程操作的物件對象，換成是製造現場的物流或資訊流，例如:物料、台車、加工機台、人員、訂單等。不過，再從另外一個角度剖析，用來記錄資料的變數觀念稍嫌薄弱，比方區域變數與全域變數、變數的型態，就花非常少時間著墨，但對於寫程式這一點也相當重要。

而邏輯控制部分，由於Arena發展多年，有許多高階模組(有人稱作語法)，但實際上就是拉別人寫好的模組而已，有點類似Google-blocky或是給小朋友學程式的Scratch而已，對於使用者不用涉入太多基礎的流程控制語法撰寫，好處是可以加快模型建構，壞處就是可能會因此而誤用了某些邏輯。至於Arena可以外掛加上的程式的部分，用VBA撰寫控制介面等，至少近五年，都沒有實作過，上一次有人實作就是資訊專題時候，做了一個UI控制參數。

後記:

我個人認為，課程的進度與教科書的內容都沒啥問題，畢竟學習模擬軟體當作解決問題的工具，對於研究用途來說是相當必要的。但更要懂得思考，如果老師因為課程時間只能教你工具跟基礎概念，那我們是否能以其他方式更活用該課堂的知識，舉例:試著用低階模組語法撰寫，熟練背後運作邏輯；用一般程式語言，實作出模擬功能。

參考文獻:

[1]孫筱韻 (2018)，「建構高階自行車製造之焊接區單元工程生產系統，國立成功大學製造資訊與系統研究所。