<p> </p><p>Det här examensarbetet undersöker hur en databaslösning kan utformas för simuleringsbaserad ruttoptimering. Då det finns få relaterade arbeten inom ämnet syftar detta arbete till att undersöka hur en lämplig databaslösning kan utformas och ge riktlinjer för detta. Databaslösningen innefattar både lagring av data samt åtkomst och hantering av data. Då simuleringsbaserad optimering ofta är avancerad innebär detta att en stor och komplex mängd data måste hanteras. Simulator och optimerare använder denna data under själva optimeringsprocessen, vilket ställer krav på effektivitet och snabb åtkomst.</p><p> </p><p>Arbetet är inriktat på ett praktiskt problem där sophantering av containrar simuleras och optimeras. Simulering och optimering görs i nära samarbete med datahanteringen, och ett gränssnitt mellan databas och dessa komponenter har därför utformats. Vidare har även ett användargränssnitt utformats så att en användare skall kunna hantera databasen utan någon kunskap om databaser.</p><p> </p><p>Resultatet av arbetet är ett webbaserat användargränssnitt där användaren kan lägga till och ändra data, men även starta optimeringsprocessen som sparar ner en optimerad rutt i databasen som sedan kan visas på webbsidan.</p><p> </p>

<p>Simuleringsbaserad optimering är en bra metod för att optimera komplexa problem. Dock har simuleringsbaserad optimering en stor nackdel med att optimeringen kan ta orimligt lång tid. Därför är det intressant att studera olika effektiviseringstekniker för att snabba upp denna typ av optimering. I arbetet presenteras resultat från användning av en effektiviseringsteknik som använder en grov simulering som går fortare än en befintlig simulering. Effektiviseringstekniken har testats på en riktig fallstudie hos Posten AB. Resultatet från testerna visar att en betydlig tidsvinst kan göras genom att använda en grov simulering. En av nackdelarna med effektiviseringstekniken är att det kan vara svårt att få den grova simuleringen att likna den befintliga simuleringen.</p>

Det här examensarbetet undersöker hur en databaslösning kan utformas för simuleringsbaserad ruttoptimering. Då det finns få relaterade arbeten inom ämnet syftar detta arbete till att undersöka hur en lämplig databaslösning kan utformas och ge riktlinjer för detta. Databaslösningen innefattar både lagring av data samt åtkomst och hantering av data. Då simuleringsbaserad optimering ofta är avancerad innebär detta att en stor och komplex mängd data måste hanteras. Simulator och optimerare använder denna data under själva optimeringsprocessen, vilket ställer krav på effektivitet och snabb åtkomst.   Arbetet är inriktat på ett praktiskt problem där sophantering av containrar simuleras och optimeras. Simulering och optimering görs i nära samarbete med datahanteringen, och ett gränssnitt mellan databas och dessa komponenter har därför utformats. Vidare har även ett användargränssnitt utformats så att en användare skall kunna hantera databasen utan någon kunskap om databaser.   Resultatet av arbetet är ett webbaserat användargränssnitt där användaren kan lägga till och ändra data, men även starta optimeringsprocessen som sparar ner en optimerad rutt i databasen som sedan kan visas på webbsidan.

Simuleringsbaserad optimering är en bra metod för att optimera komplexa problem. Dock har simuleringsbaserad optimering en stor nackdel med att optimeringen kan ta orimligt lång tid. Därför är det intressant att studera olika effektiviseringstekniker för att snabba upp denna typ av optimering. I arbetet presenteras resultat från användning av en effektiviseringsteknik som använder en grov simulering som går fortare än en befintlig simulering. Effektiviseringstekniken har testats på en riktig fallstudie hos Posten AB. Resultatet från testerna visar att en betydlig tidsvinst kan göras genom att använda en grov simulering. En av nackdelarna med effektiviseringstekniken är att det kan vara svårt att få den grova simuleringen att likna den befintliga simuleringen.

This thesis work in automation technology at 30 credits is conducted at Volvo Cars Cooperation (VCC) in collaboration with the University of Skövde. With the current staffing method VCC are experiencing difficulties achieving an optimal utilization of operators as there has been difficult to ascertain how much work an operator can handle. Operators are an often overlooked part of simulation studies because they are complex to model. The completed thesis consists of developing a standardized operator object in the simulation software Plant Simulation, developed by Siemens. Using this object, it will be easier to staff optimally with respect to the number of work areas, operator skills and how many operators that are required for the given work areas. The existing VCC Plant Simulation library already has an object for operators. This operator object was used as the basis for the development of the new operator object. When developing the new object, data collection was made in form of both qualitative and quantitative data to find out what functionality the new object needed. The existing object was evaluated against the functionality requirements to determine what were needed to be added, removed or modified. Five main areas were considered important to develop: (1) operators that can work across two or more work areas, (2) walking time for operators, (3) learning effect, (4) the learning curve for operators and (5) operators who work on different shifts. The learning curve was only partly developed, but the other four areas were fully implemented. In order to test and analyze the object, three experiments were carried out using different case studies, where one of these cases studies was a real production line. The experimental design was jointly created with the VCC reference group and the University of Skövde. The main objectives of the experiments were to reduce the number of operators and increase throughput per hour. The result of the optimisation of the real production line showed that a significantly smaller staffing could be achieved without a major effect on the throughput. The results of the project were that a standardized operator object was developed according to the specifications and objectives set for the project. This object provides the ability to quickly and easily implement operators in a simulation model. To verify the applicability of the operator object, it was successfully imported and used for simulation-based optimisation in three different simulation models. The operator object also contains functionalities that provide more realistic operators, such as the walk time to the operations, operators that can work across several work areas and competence for operators as well as learning. The results of this project involve a simpler implementation of more realistic operators and thus lead to more realistic simulation models. / Examensarbetet inom automatiseringsteknik på 30hp är genomfört vid Volvo Cars Coperation (VCC) i Skövde i samarbete med Högskolan i Skövde.  Med dagens bemanningsmetod upplever VCC svårigheter med att uppnå en optimal beläggning på operatörerna, då det har varit problematiskt att få fram hur mycket arbete en operatör klarar av. Operatörer är en ofta förbisedd del av simulering eftersom de är komplexa att modellera. Det genomförda examensarbetet består av att utveckla ett standardiserat operatörsobjekt i simuleringsmjukvaran Plant Simulation från Siemens. Med hjälp av detta objekt ska det bli enklare att bemanna effektivt med avseende på antal arbetsområden, operatörernas kompetens samt hur många operatörer det krävs per arbetsområde. I VCCs egenutvecklade bibliotek i Plant Simulation fanns det redan ett objekt för operatörer. Detta objekt användes som grund för utveckling av det nya operatörsobjektet. Vid utveckling av det nya objektet utfördes datainsamling i form av både kvalitativ och kvantitativ art för att ta reda på vilken funktionalitet som det nya objektet skulle inneha. Det existerande objektet utvärderades mot dessa funktionalitetskrav för att bestämma vad som skulle läggas till, tas bort eller ändras. Fem stycken huvudområden ansågs vara viktiga att utveckla: (1) operatörer som kan arbeta över två eller flera arbetsområden, (2) gångtid för operatörer från och till operationer, (3) kompetens för operatörerna, (4) inlärningskurva för operatörerna och (5) operatörer som jobbar på olika skift. Av dessa implementerades alla utan inlärningskurvan fullt ut, inlärningskurvan är en del av det fortsatta arbetet. För att kunna testa och analysera objektet genomfördes tre stycken experiment i form av fallstudier varav en av dessa fallstudier var av en verklig produktionslinje. Experimentplanen togs fram gemensamt med VCC referensgrupp och Högskolan i Skövde. Huvudmålen med experimenten var att minska antalet operatörer och att öka takt per timma. Resultatet av optimeringen för den verkliga produktionslinjen visade att en signifikant mindre bemanning skulle kunna uppnås utan en större effekt på takt per timma. Resultatet av projektet var ett standardiserat operatörsobjekt som togs fram enligt de specifikationer och mål som definierats för projektet. Detta objekt ger möjligheten att snabbare och enklare implementera operatörer i en simuleringsmodell. För att verifiera användbarheten av operatörsobjektet, importerades det och användes för simulering-baserad optimering i tre olika simuleringsmodeller. Operatörsobjektet innehåller också funktionaliteter som ger mer realistiska operatörer så som gångtid till operationer, operatörer som kan arbeta över flera arbetsområden, kompetens för operatörer samt inlärning. Resultatet från detta projekt innebär en enklare implementering av operatörer i en simuleringsmjukvara och bidrar således till mer realistiska simuleringsmodeller.

In order for the companies to be competitive in today’s market, it is vital to adapt quickly to the market trends. The steady shift towards mass customization from mass production has been challenging many industries globally, which demands the use of digital tools and technologies in various areas to improve performance throughout the supply chain processes. One of these areas is short-term scheduling of jobs on the shop floor. Short-term scheduling of jobs plays a very vital role in many production systems. Optimisation of short-term scheduling help the companies in improving their operational Key Performance Indicators (KPIs), thus saving both money and resources. Today’s complex production systems with multiple constraints, system level interactions and the dynamic environment have challenged the traditional static scheduling approaches. These complex production systems require new scheduling approaches which can consider all the dynamics and should be capable of real-time reconfiguring in case of uncertainties in the shop floor. In this thesis, a case study was performed in a steel manufacturing company over the period of five months to validate Discrete Event Simulation (DES) as a tool for short-term scheduling of heavy plates in a dynamic environment. The challenges related to DES for short-term scheduling during model design, development and implement phases were also identified. In addition to this, the requirements to implement DES model for short-term scheduling in a dynamic environment were also discussed. Furthermore, a Systematic Literature Review (SLR) was also conducted to support the empirical findings from the case study. The idea of this study was to generate an optimal schedule by minimizing overall makespan and maximizing resource utilization using DES model. The findings from both SLR and DES model has clearly proven that DES as a digital tool is exceptional for short-term scheduling in a dynamic environment, nevertheless there are still some challenges associated which needs to be investigated further. The same model can also be used for other purposes such as analysing and identifying bottlenecks in the whole production system. / För att företagen ska vara konkurrenskraftiga på dagens marknad är det viktigt att snabbt anpassa sig till marknadstrenderna. Vägen mot mass-anpassning från massproduktion har utmanat många industrier globalt, vilket kräver användning av digitala verktyg och tekniker inom olika områden för att förbättra prestandan under hela leveranskedjans processer. Ett av dessa områden är kortsiktig schemaläggning av arbeten på fabriksgolvet. Kortsiktig schemaläggning av arbeten spelar en mycket viktig roll i många produktionssystem. Optimering av kortsiktig schemaläggning hjälper företagen att förbättra sina operativa nyckeltal, vilket sparar både pengar och resurser. Dagens komplexa produktionssystem med flera begränsningar, systemnivåinteraktioner och den dynamiska miljön har utmanat de traditionella statiska schemaläggningsmetoderna. Dessa komplexa produktionssystem kräver nya schemaläggningsmetoder som kan ta hänsyn till all dynamik och bör ha möjligheten att omkonfigurera i realtid vid osäkerheter på fabriksgolvet. I denna avhandling genomfördes en fallstudie i ett ståltillverkningsföretag under fem månader för att validera Diskret händelsestyrd simulering som verktyg för kortsiktig schemaläggning av grovplåtstillverkning i en dynamisk miljö. Utmaningarna relaterade till Diskret händelsestyrd simulering för kortsiktig schemaläggning under modellens design, utveckling och implementeringsfaser identifierades också. Utöver detta diskuteras också kraven för att implementera Diskret händelsestyrd simulering för kortsiktig schemaläggning i en dynamisk miljö. Dessutom genomfördes en systematisk litteraturstudie för att stödja de empiriska resultaten från fallstudien. Tanken med den här studien var att generera ett optimalt schema genom att minimera den totala schemalängden och maximera resursutnyttjandet med hjälp av Diskret händelsestyrd simuleringsmodellen. Resultaten från både den systematiska litteraturöversynen och Diskreta händelse simuleringsmodellen har tydligt bevisat att Diskret händelse simulering som ett digitalt verktyg är exceptionellt för kortsiktig schemaläggning i en dynamisk miljö även om det fortfarande finns några utmaningar som måste undersökas ytterligare. Samma modell kan också användas för andra ändamål som att analysera och identifiera flaskhalsar i hela produktionssystemet.

Transit system have a large importance in modern urban cities, with urban rail often acting as the central system with it efficient travel time and great capacity. As cities grow in population, so to does the usage of urban rail resulting in increased crowding on the platform and in the trains. Since crowding level is directly correlated to the experience of travel as well as a safety issue, much research has been done to improve it. Currently its common to utilise transit assignment models (TAM) to evaluate and research transit system but for them to work optimally requires weight parameters connected to perceived time spent on the journey. To get the weight parameters for a system requires surveys to be preformed which is costly and not always possible. Therefor its attractive to find these weights through optimisation using available data. Most transit system uses automated fare collection (AFC), which can be used to create origin-destination (OD) data, and automated vehicle location (AVL) together with link-load data. This project aims to develop a simulation-based optimisation (SBO) that automatically finds the weights for a frequency-based assignment model using OD and link-load as input arguments. The SBO will evaluate five different algorithm, genetic algorithm (GA), simulated annealing (SA), Nelder-Mead method (NM), simultaneous perturbation stochastic approximation (SPSA), and Bayesian optimisation (BO), using a fitness model based on KolmogorovSmirnov test. Synthetic data was implemented to evaluate the algorithms where result needed to be within a margin of error of the set weight. No algorithm was however able to converge during the simulation, therefor not optimising the weights to within the margin of error. A longer simulation was evaluated to see if the length needed to reach convergence was to short but achieved the same results. While the cause was not found, the standard deviation of the TAM could be the problem since the deviation was larger than the change of weight parameters achieved. Even if this project could not achieve its objective of developing a SBO method, it can be used for future research and work as a guide on further development on TAM research. / Transportsystem har en stor påverkan i moderna städer, specifikt tunnelbanan som ofta agerar som det centrala systemet med dess snabba transport samt stora kapacitet. Alltmedan städer växer i befolkning så ökar användandet av tunnelbanan vilket resulterar till trängsel både på plattformen och på tåget. Trängsel är väl studerat inom forskningen då den direkt påverkar den upplevda trivseln samt säkerheten på plattformen. Nuförtiden är det vanligt att använda sig av transport modeller för att undersöka och forska om transportsystemet men modellerna kräver viktparametrar kopplade till den uppfattade tiden man har för att fungera. Vanligtvis behöver man utföra undersökningar för att ta reda på vad viktparametrarna är men det är både dyrt och komplicerat. Därför vill man kunna få fram dessa vikter genom att optimera kända data. De flesta transportsystem använder sig av automatiska biljettsystem (AFC), vilket kan användas för att skapa start-stop (OD) data, och automatisk fordonslokalisering (AVL) tillsammans med länk-belastningsdata. Detta projekts syfte är att utveckla en simuleringsbaserad optimering (SBO) som automatiskt hittar vikterna för en frekvensbaserad transportmodell genom att använda OD- och länk-belastningsdata som argument. SBO kommer att undersöka fem olika algoritmer, genetic algorithm (GA), simulated annealing (SA), Nelder-Mead method (NM), simultaneous perturbation stochastic approximation (SPSA), and Bayesian optimisation (BO), tillsammans med en objektfunktion baserad på Kolmogorov-Smirnov testet. Syntetiskt data användes för att utvärdera algoritmerna, där resultatet behövde vara inom en viss marginal av de satta vikterna. Inga algoritmer konvergerade vilket resulterade att deras resultat inte var inom marginalen. Ett längre test var utfört då konvergensen kunde ha skett senare men det blev samma resultat som tidigare. Anledningen kunde inte finnas men sannolikt var det TAM standardavvikelse som var del av felet då den var större än en förändring av viktparametrarna skapade. Även om detta projekt inte kunde uppnå sitt mål kan den användas för fortsatt arbete inom området och vara som guide för framtida utvecklingar.