background image

SIMULATION AS A TOOL FOR LOGISTIC PROBLEMS 

SOLUTION

RADEK DYL

Institute of Transport, VŠB-TU Ostrava

radek.dyl@seznam.cz

Streszczenie  Publikacja poświęcona jest wykorzystaniu symulacji 
komputerowej   jako   możliwego   narzędzia   dla   rozwiązywania 
logistycznych problemów. W tekście są omówione korzyści zasto-
sowania   komputerowych   symulacji   i   modelowania.   W   artykule 
omówiono możliwe przykłady odpowiedniego softwarowego śro-
dowiska, które wytwarza podstawę własnej symulacji i opracowana 
wstępów dla wytwarzania własnego modelu i wyjścia, które umoż-
liwia symulacja.

Słowa kluczowe: Symulacja, logistyka, modelowanie.

1. INTRODUCTION
Nowadays, if an organization that is interested in logistics has to be 

successful,   then   it   would   adapt   to   continually   changing   conditions   on 
concrete market to be competitive. It must creatively and in time react on 
needs of customers, increases its productivity, innovates technologies and 
improves organization.

For so long logistical systems for these purposes had been evaluating, 

optimizing and designing via classic mathematical methods. However, 
these methods had generally been solving a given problem only locally 
without   consideration   to   many   factors   that   own   explored   system 
influence.

Compared to these days for solving of logistical problems simulation 

methods are used.

They enable to companies easier and faster problems identification 

including its solution.

Between main contributions of simulation methods, there is the model 

behavior   tracking   instead   of   tracking   of   concrete   object’s   dynamic 
behavior its reactions tracking on organization and technical changes. By 
this  access models  of non-existing systems can be created and during 
projection   a   designed   system   behavior   can   already   ensures   required 

background image

notions. By simulation results we can minimize a risk that springs from 
changes of organizational and technological processes.

It   should   be   ensured   successful   solutions’   findings   of   simulated 

projects and innovations by accurate costs verification. It can be summary 
said   that   greatness   savings   of   time,   human   resources,   energies   and 
financial means become by using of simulation tools.

2. PROBLEMS SOLUTION WITH COMPUTER 

SIMULATION SUPPORT

The   computer   simulation   is   a   tool   that   we   use   during   planning, 

projecting   and   optimizing   of   company   processes.   Using   of   computer 
simulation we can solve complicated systems that we couldn’t solve by 
using of analytical methods or the using of analytical solution would be 
very simplified and so received solutions would be very inaccurate and 
hence also unusable.

Using   of   computer   simulation   enables   us   to   track   a   behavior   of 

surveyed system  in real time, also  in  speed-up or  slow-down  time, it 
means we can simulate in short time for example assembly-lines supplies 
for one year forward. Further we can investigate individual variants of 
given solution to minimize risks of wrong decisions and we can be ready 
for   exceptional   and   unexpected   situations   like   e.g.   system   failures. 
Simulation   dramatically   simplifies   decision   making   between   single 
solutions  and often it detects situations  and states that are very badly 
expectable and they would be reasons of large financial loss.

Solution   of   different   logistical   problems   by   using   of   computer 

simulation offers us much more larger view of surveyed process and so it 
leads to better understanding of a real system.

2.1 Realization of simulated systems
If   computer   simulation   would   be   use   for   solution   of   concrete 

problem, then it is naturally necessary to create a computer model of real 
system. This model would be as realistic as possible, an abstraction rate 
should   be   as   little   as   possible   and   veracity   of   created   model   has   to 
respond   to   reality.   Generally   it   can   be   said   that   a   computer   model’s 
creation becomes from detailed analysis of surveyed system. Base on this 
analysis it happens mathematical evaluating and processing of gained data 
about real system. This mathematical processing is necessary for correct 
implementation of gained and processed data into computer model.

For correct mathematical processing it is necessary to determine what 

type of system is.

background image

Always we go out from behavior of real system, possibly from its 

components. If parameters of this behavior change in time (or by another 
variable),   we   handle   with   dynamic   systems.   In   case   when   it   doesn’t 
change in time, we handle with static systems. According to behavior 
properties of real system, they could be deterministic systems. We can 
exactly   determine   values   of   their   state   variables   in   each   time. 
Characteristic   mark   for   deterministic   systems   is   that   by   same   initial 
conditions the simulation results will be identical. But if real systems act 
randomly, we handle with stochastic systems. These systems are always 
evaluated by probability distribution.

The   characteristic   mark   of   these   systems   is   that   for   same   initial 

conditions   the   simulation   results   wouldn’t   be   generally   identical. 
Dynamic   systems   can   be   also   divided   by   point   of   view   on   their 
parameters’ changes on time. If parameters  change discreetly then we 
handle   with   discrete   systems.   If   parameters   change   continuously,   we 
handle with continuous systems.

Figure No. 1: Systems division

If we know what system is, then we can begin with own realization of 

computer model.

It is necessary to say that it is especially suitable to use computer 

simulation   for   dynamic   systems   modeling   because   for   static   systems 
solution   much  more   suitable   is   using   of  easier   method   that  are  using 
classic tools of numerical mathematics.

background image

In principle, a model creation proceeds in two stages. First we create 

a   conceptual   model   based   on   analysis   of   real   system.   Second   we 
implement it into software environment and so by this manner we create a 
computer model.

It is necessary to devote big attention on acquisition and processing of 

needed data because we want to have described a real system as accurate 
as possible, and the believability of created model should correspond to 
reality.   Analysis   of   real   system   isn’t   often   easy,   especially   when   we 
handle systems with stochastic character. For these systems it is needed to 
determine proper probability distribution that really describes a real state. 
To determine of proper probability distribution for gained statistical set it 
is necessary to test this distribution if it can be used for acquired data. By 
suitably chosen test we obtain required parameters which are necessary 
for implementation into a chosen simulation environment as is shown in 
Figure 2.

Figure No. 2: Possible choosing method of probability distribution

If there are found out required data for a real system and there was 

made their analysis, then follows a part in which comes to own creation 
of simulation model and its implementation into computer environment. 
During creation of computer model it can’t be omitted all elements of real 

background image

system   and   relations   that   are   created   between   these   elements.   After 
creation of simulation model it becomes the testing of this model. First 
type of testing is a model verifying (validation) where we judge how well 
a created model represents a real system. It means what an agreement 
degree is between data, which are generating by simulation model, and 
data,   which   are   acquiring   by   real   system.   Another   model   testing   is   a 
truthfulness verifying of model (verification) where we judge if a created 
model satisfies specified requirements and if we are able to realize it.

Another part is a preparation of individual simulation experiments, 

after this own experimenting will following. It consists in pointed changes 
of individual parameters’ values to reach targets we determined during 
model   designing.   Further   an   analysis   is   executed   from   outputs   of 
individual simulation experiments. For this we usually use methods of 
mathematical statistics. After an analysis of results the last part follows 
and it is a realization of an optimal variant of solution.

2.2 Using of suitable simulation environment
For   solving   of   concrete   logistical   problems   there   are   very   wide-

ranging possibilities of simulation use. But in case when a company has 
decided to use this possibility, then there are two solution variants. Both 
variants come out from company costs that are reserved for solving of 
concrete   problem.   Solution   of   this   problem   has   to   be   effective   from 
financial point of view.

The first variant how to solve this problem is the giving this problem 

to a specialized firm.

It is given preference to this possibility if it is some one-shot problem 

because for this case it isn’t effective to buy some simulation software. 
The second variant is a purchasing of needed simulation software that is 
usually very expensive and it pays only in the case when a company will 
use   this   software   “yearly”   by   own   employees,   possibly   by   external 
collaborators.

For   problems   solving  from   own  costs,   it   is   then   needed   a   proper 

simulation tool. Nowadays there are many products that are oriented for 
concrete   problems   solving,   or   they   able   to   solve   whole   spectrum   of 
logistical problems like e.g. Witness software. From a general point of 
view it can be said that Witness environment is dedicated for creation and 
visualization   of   simulation   models.   It   deals   with   classis   window 
application   in   which   a   requirements’   motion   of   simulated   system   is 
displayed dynamically (materials or customers), further states of indivi-
dual elements, operations and actual resources’ use are depict. Generally 

background image

we can say that Witness software provides data for models creation that is 
indispensable for behavior evaluation of given system in accordance with 
our chosen criteria (see Figure 3).

Figure No. 3: Graphical outputs from simulation environment Witness

3. POSSIBLE USING OF SIMULATION IN LOGISTICS
Using of computer simulation has a very wide span, so it is evident its 

use   also   in   logistics,   or   during   designing   and   optimizing   of   logistical 
systems. Logistical system is arbitrary system that has connection with 
production, supplies, distribution and services offering to its customers.

We can’t forget transportation, stock-keeping, packing and other parts 

of logistical chain.

The main benefit of simulation method is risk elimination during a 

creation of logistical system, also during a system implementation and 
during changes executing of already existing system. 

Concretely we can say that the computer simulation is invoked in 

transport area, especially for transport simulation in single workplaces or 
in whole company. Another use is in planning and product control where 
it   is   dealing   with   orders   assignment   to   individual   product   parts   with 
respect for actual situations in workshops, including its control. It also 
applies by product systems projecting or their innovation where it deals 
with a design of dispositional organization of individual elements or with 
requirements supply of needed capacity. There is also a use in perfection 
of individual logistical conceptions (Figure 4) or in stock and resources 
minimizing,   in   dimensioning   of   assembly   lines,   in   findings   of 
appointment   fitness   of   robotized   systems   and   in   personnel 

background image

implementation.   Important   functions   are   a   reduction   of   semi-finished 
production and through periods, determination of product and transport 
assessments,   including   realignment   of   delivery   supplies   of   primary 
commodities and semi-finished products with production.

Figure No. 4: Model of logistical conception on resources distribution in store

4. CONCLUSION
This   contribution   deals   with   using   of   computer   simulation   in 

logistics. There is introduced simulation as a possible tool for solving of 
logistical   problems   that   can   provide   us   believable   information   about 
possible   consequences   that   are   executed   in   individual   logistical   areas. 
Solution,   obtained   with   simulation,   markedly   simplifies   a   decision-
making between single suggested variants  and often it uncovers some 
situations   and   states   that  are  not   much  predictable   and   they   could   be 
reasons of great financial losses. So it is clear the using of computer 
simulation   for   companies,   interested   in   logistical   activities,   becomes 
necessity,   because   they   have   to   flexibly   respond   to   hard   market 
requirements and so in this way, they could succeed in business.

ABSTRACT

background image

This   contribution   deals   with   using   of   computer 
simulation   as   a   possible   tool   for   logistic   problems 
solution.   In   the   text   there   are   discussed   advantages 
which the using of computer simulation and modelling 
bring.   Further   it   concentrates   on   some   possible 
examples   of   suitable   development   environment   using 
that simulation's own ground is. At least it also solves 
field   of   inputs   processing   for   models   creation,   and 
outputs which simulation offers.

REFERENCES

[1]  Dyl, R.: Využití simulačních metod v logistice. Ostrava, VŠB-TUO, 

Workshop 2005, ISBN 80-248-0750-5

[2]  Kůs,   Z.,   Glombíková,   V.,   Halasová,   A.:   Simulace   výrobních 

systémů. Liberec, Technická univerzita v Liberci, 2002, ISBN 80-
7083-642-3

[3]  Křivý, I., Kindler, E: Simulace a modelování. Ostrava, Ostravská 

univerzita, 2001, ISBN 80-7042809-0

[4]   Tiller,   P.:   Řešení   rozložení   zásob   ve   skladu   při   respektování 

návaznosti   logistických   systémů.   Ostrava,   VŠB-TUO,   Fakulta 
strojní, Institut dopravy, 2002 [Diplomová práce]

[5] http://humusoft.cz