経営システム工学専門実習

（生産工学）

生産シミュレーション

担当教員： 鬼頭朋見

2018/07/03

今日（＋次回、次々回）の予定

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昨年度まで

今回： シミュレーションツール NetLogoの紹介

どんなことが出来るのか

モデルの理解・実行・モデル改善

次回： 外部講師の方による講演

次々回： 吉本先生ご担当

シミュレーションツール S4を使ったモデルの理解・実行・結果の集計

今年度

シミュレーション

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現実世界に存在する、複雑で不確実性を含んだ問題・・・

実際に試すにはコストや時間が掛かる、危険を伴う

１つのシナリオを試したら他が試せない

そもそもまだシステムが出来ていない etc.

問題をコンピュータ上に再現し、様々なシナリオ（条件の組み合わせ）を試す

ことにより、システムの挙動について調べ、より深く理解し、予測したり改善に

役立てたりすることが可能。

生産システム と 複雑系

• 生産に携わる複数の要素が，全て独立して機能

• 情報を集中管理

• 不確実性がない，或いは事前に想定・対処済

最適化シミュレーション

数値解析

• ある工程がダメになると，ほかに影響が広がっていく

• 要素間が相互依存的な関係にある

• 顧客の嗜好や市場の状況がどんどん変わっていくので，適応しなくてはいけない

• それぞれが個別に意思決定・行動をする

MASシミュレーションが有用

（かも）4

エージェントベースモデル

個々のエージェント（自律的に

意思決定・行動する主体）の

特徴を捉えたモデル

観察されるマクロ的な挙動

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シミュレーション構築ツール

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全て自分でコーディングシミュレータを利用

日本ハイコム株式会社

• プログラミング不要

• GUI上で操作可能

• 視覚的に分かりやすい

• 自由な設計ができない

• 高価

• 動作する環境が限られる

• アップデートや動作保証は

提供先次第

• プログラミング技術が必要

• コマンドで操作

• 可視化の技術が必要

• 何でも自由に作れる

• 無料

• 動作する環境を問わない

• アップデートや動作保証は

世界中で常に行われる

中間ぐらいのツールが

欲しい

シミュレーションツールの紹介

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https://www.msi.co.jp/s4/index.html

S-quattro (S4)

• プログラミングは簡単な独自言語

• GUI上で操作可能

• 視覚的に分かりやすい

• 自由な設計がかなり出来る

• 有料

• 動作する環境はWindowsのみ

• アップデートや動作保証は

提供先次第

artisoc

http://mas.kke.co.jp

• プログラミングは簡単な独自言語

• GUI上で操作可能

• 視覚的に分かりやすい

• 自由な設計がかなり出来る

• 有料（※アカデミックは無償，要認証）

• 動作する環境はWindows，MacOSX

（ただしバージョンが限られる）

• アップデートや動作保証は

提供先次第

コミュニティも存在するが，日本限定

NetLogoの紹介

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• プログラミングは簡単な独自言語

• GUI上で操作可能

• 視覚的に分かりやすい

• 自由な設計がかなり出来る

• 無料

• 動作する環境が限られない

• アップデートや動作保証が，世界中で頻繁に行われている

• マニュアルやチュートリアル等が豊富

https://ccl.northwestern.edu/netlogo/

NetLogoの概要

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自然現象・社会現象のシミュレーションを容易に構築可能なプログラミング環境。

複雑系のモデリングが可能。

個々の意思決定主体（エージェント、ここでは“タートル”）のミクロレベルの行動と、

主体間の相互作用（インタラクション）により創発するマクロレベルの現象・挙動の

間の関係性を調べることができる。

NetLogoの歴史

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1967~

1991~

1999~

教育向けに設計された

プログラミング言語。

「子供でも使える」言葉を

ベースにした言語。

LOGOの拡張版。

エージェントベースシミュ

レーション言語。

座標の導入、

ネットワークなどの拡張機能、

クロスプラットフォーム化

インストール

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1. OSに合わせてインストールファイルをダウンロード

まずNetLogo6.0をインストールする。もしJava関連のエラーが出たら、

5.0を試してみる。

5.0と6.0ではJavaのバージョンが違う ＋ 少しだけ文法が変わっている。

HPからダウンロードも可能。（名前・所属・メールアドレス等を入力）

2. ダウンロードしたファイルをクリック

3. 起動

NetLogoのHPにアクセス

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https://ccl.northwestern.edu/netlogo/

l HPからダウンロードする時・・・ 「Download Netlogo」をクリックし、指示に従う。

l Extensions ： 追加機能を利用する時（ライブラリのようなもの）

l Models > Library: モデルライブラリに入っているサンプルモデルの説明

l Models > Community :他のユーザが作成したモデルをダウンロードできる

l Models > Modeling Commons: 自作モデルを共有や議論のためのプラットフォーム

l User Manuals: 全ての説明が詳細に書かれている。チュートリアルもある。

日本語版もある（ただしバージョン5.0について）。

Tips

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• 1台のPCに複数のバージョンをインストールしても問題ない。（独立に起動・実行可能）

• 各モデルは「~~.nlogo」という形式で保存される。.NetLogoを起動させて.nlogoファイルを読み込んでも良いし、nlogoファイルをクリックしてNetLogoを起動させても良い。

• ファイルを読み込んだり、外部ライブラリを使ったりしないのであれば、基本的には

.nlogoファイルをどこに保存しても問題ない。

• 6.0と5.0で若干文法などに違いがあるが、基本的な文法のみで書いていれば、どちらでも動作する。

サンプルモデルを触ってみる

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http://www2.gssm.otsuka.tsukuba.ac.jp/staff/kurahasi/NetLogo-v5-ja/index.html

User Manuals > Japaneseに移動する

（もちろん英語版でも可）

指示に従って、Model Library > Social Science > Party を開く

学ぶこと

• setup, go once, go

• パラメータの選び方

• グラフ出力

• 可視化

• モデルの保存

注意： モデルに手を加えたい場合、必ず

「名前をつけて保存」すること！

• エクスポート

• インターフェース、情報、コード

チュートリアル

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課題

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各自の理解度に合わせて、以下の３つの課題のうち（少なくとも）１つを選んで

取り組んで下さい。

①【Ants】モデルを用いた性能検証②【Ants】モデルの変更による

システムの性能向上

③生産システムのシミュレーションを自作し、性能を検証

条件：

• システム全体・個々のパラメータについて、生産システムとしての解釈を加える。

• 効率性を考える。（例：蟻の数が多い＝コストが高い、 フェロモンの量は？）

※ 多少手を加えたものを配布するので、それをベースにしても良い。

モデル名： Ants-sample.nlogo

課題説明①

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Models Library > Biology > Ants

蒸発率、拡散率は、生産システムでは

何と解釈できるか？

蟻（＝作業要員）の数が多いとコストが掛かるが、

性能を維持するのにはどの程度必要なのか？

何でパフォーマンスを測るべきか？

他にどんな値を取得すれば良いか？

課題説明②

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Models Library > Biology > Ants餌場の位置は固定とした時、巣の位置を変えて

もっと効率を上げられるか？餌の量をランダムではなく、何らかの

ルールで配分すると効率は上がるか？

無駄を省くには？

蟻に役割分担をさせたほうが

うまくいくか？