시뮬레이션(simulation)

  

 

 1. 시물레이션의 의의

* 어떤 문제를 해결하기 위하여 실제현상의 본질을 나타내는 모형을 만들어 실험

  하고, 얻은 결과를 이용하여 실제현상의 특성을 설명하고 예측하는 의사결정기

   법을 말함.

* 모의실험 또는 모형실험이라고도 함.

2. 시뮬레이션의 필요성

① 수학적 모형을 해석적으로 추는 것이 곤란한 경우

② 위험이 따르는 경우 - 막대한 자금이 드는 신제품 개발

③ 실행불가능한 경우 - 정치적, 사회적 현상의 문제

④ 현상이 복잡하여 함수관계로 표시하는 것이 곤란한 경우 

3. 시뮬레이션 모형(1)

(1) 시뮬레이션 모형의 의의시뮬레이션 모형이란 시스템의 본질을 대표하는 것

     으로서 시스템의 실물 보다도 간단한 구조를 가진 것.

(2) 시뮬레이션 모형의 구성요소① 외생변수 

* 이는 시스템에 투입되는 독립변수이다. 여기에는 관리가능변수, 관리불가능

   변수가 있음. 

* 관리가능변수는 의사결정자가 조작할 수 있는 변수.   

   예) 재고관리의 1회주문량 

* 관리불가능변수는 시스템의 환경에 따라 주어지는 변수

   예) 제품의 연간수요량

② 상태변수

 * 이는 시스템의 상태를 나타내는 변수로서, 재고관리 모형의 경우 현재고수준

    상태변수는 외생변수 및 내생변수의 영향을 받는다.

(도표 70) 경제적 주문량을 결정하기위한 시뮬레이션 모형의 예

③ 내생변수

 * 이는 시스템에서 산출되는 종속변수로서, 재고관리 모형의 경우 년간재고유지

     비, 년간총주문비

(3) 시뮬레이션 모형의 예 : (도표 70)

(4) 시뮬레이션 모형의 종류

 * 확률적 취급여부에 따라

 → 확정적 모형, 확률적 모형

 * 시간의 변화 포함여부에 따라

 → 정태적 모형, 동태적 모형

① 확정적 모형 → 외생변수나 내생변수가 불확실성을 가진 것을 포함치 않고, 

     동작투성이 확률적분포함수를 포함하지 않는 모형

② 확률적 모형 → 외생변수나 내생변수가 불확실성을 가지는 것을 포함하고, 동

     작특성이 확률분포함수를 포함하고 있는 모형

③ 정태적 모형 → 시간변화가 포함되어 있지 않는 모형

     선형계획(LP)모형의 해당. 대부분의 정채적 모형은 확정적 모형이다.

④ 동태적 모형 → 각 변수사이의 상호작용관계가 시간과 더불어 변화하는 모형

     대부분의 동태적 모형은 확률적 모형이다.

4. 시뮬레이션의 전개

(1) 시뮬레이션의 전개순서 : (도표 71)

(2) 시뮬레이션전개에서 사용되는 시뮬레이션법

(가) 몬테칼로법

① 의의 

* 도박으로 유명한 모나코의 도시이름을 따서 뉴만이 명명. 

* 물리적 실험 또는 정확한 수치화가 공란한 문제를 난수를 사용하여 실험적으

   로 해결하는 방법

② 특징

 * 모형에 포함되는 확률적 변화를 적당한 분포를 난수의 변화로 바꾸어 실험적

   으로 문제해결. 모의표본추출법이라고도 함.

③ 적용분야 

* 모집단 분포미상 혹은 복잡으로 이론적 도출이 불가한 경우

(도표 71) 시뮬레이션의 전개순서

 * 모집단의 분포를 알고 있더라도 이를 관찰하는 것이 비경제적이거나 불가능한 

   경우

(나) 게이밍(gamming) 방법

① 의의

 * 게임이론과 같이 상충상황에 대한 분석기법

 * 게임이론은 상충상황을 해석적 모형을 사용하여 분석하나, 게이밍방법은 모의

    실험적 방법으로 분석

 * 게이밍은 참가자들이 실제상황진행과 같은 상충상황하에서 일정한 전략(대안)

   을 가지고 여러 결정을 하여, 제 결정을 종합적으로 분석하여 최종적으로 그

    대안을 평가함.

② 적용분야

→ 재고관리모형, 판매전략, 노사관계, 경영전반 문제(다) 시스템 시뮬레이션 방법 

* 시스템 전체를 대상으로 시스템의 동작 및 운영을 실제환경의 재현을 통하여

    검토하는 방법.

 * 생산, 분배시스템의 설계 등과 같은 시스템의 설계에 많이 적용됨.

5. 시뮬레이션의 적용분야

* 대기행렬문제, 재고관리문제, PERT/CPM과 같은 네트웍문제

* 생산에 관련된 문제(생산배정, 생산의 연결, 생산계열의 균형, 공장입지분석 등)

* 기계설비의 보수, 대체문제, 재정투융자계획

6. 시뮬레이션의 장단점

(1) 장점

① 다른 모형에 포함키 어려운 불확실성을 포함가능케 함.

② 시스템의 복잡성으로 분석적 모형을 사용할 수 없는 경우 이를 실험적으로 관

   찰하는데 이용.

③ 최적해를 찾는데 유용한 수단이 됨.

(2) 단점

① 시간과 비용이 과다소모

② 자료를 많이 수집해야 함

③ 시뮬레이션에 의한 최적해가 수학적인 최적해가 아닐 수 있다.

7. 결 어

시뮬레이션은 여러 장점이 있으나, 비용이 많이 드는 단점이 있으므로 비용감소와 

효용증대를 위해 시뮬레이션에만 활용되는 시뮬레이션언어와 컴퓨터 하드웨어가 

더욱 발전되어야 할 것이다.

radial_purple.gif 출처 : 최신공장관리기술사(하권) OR       radial_purple.gif 출판사 : (주)ATPM컨설팅

radial_purple.gif 저자 : 공학박사/기술사/지도사 권오운 지음

                      
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