Prediction of Emergency Preparedness Level On-Board Ships Using Discrete Event Simulation: the Case of Firefighting Drill

This paper proposes a hybrid approach, including Fuzzy Dematel (FD) integrated with Discrete Event Simulation (DES), to predict emergency preparedness levels on-board ships. The FD used critical factors that affect emergency preparedness to conduct a DES based on real firefighting drill records collected from 45 merchant ships. The simulation results showed the average duration of on-board drills in ideal conditions (27.47 min.), in the worst-case scenario (51.49 min.), for Ship A (29.99 min.), and Ship B (28.12 min.). Based on the findings, recovery actions linked to the factors have been recommended to promote on-board implementation. The proposed model is of great importance to shore-based managers, allowing them to monitor the emergency preparedness level of the fleet continuously, even during pandemics. Further studies are planned to develop a remote monitoring system that would digitalize the existing response procedures in emergency situations

Entering new fields of simulation application - challenges faced in simulation modelling of stroke systems

Stroke is a major cause of death and long-term disability world-wide. To improve functional outcome treatment with intravenous tissue plasminogen activator (tPA) is the most effective medical treatment for acute brain infarction within 4.5 hours after the onset of stroke symptoms. Unfortunately, tPA remains substantially underutilized. Acute stroke care organization is among the dominant factors determining undertreatment. Recently, simulation has been suggested and successfully implemented as a tool for optimizing stroke care pathway logistics. Starting from a number of pioneering simulation studies challenges in simulation application and simulation methodology are identified. The definition of a domain specific modelling framework for acute stroke care is advocated to master system complexities, facilitate joint team work in solution finding, organize model data collection and make a further entrance to the field

SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE SISTEMA DE MANUFACTURA CON CRITERIOS ECONÓMICO Y AMBIENTAL

En la simulación y optimización de un sistema de manufactura se buscan los parámetros de entrada para obtener el mejor desempeño del sistema, considerando en muchos casos un único objetivo o medida de desempeño. Sin embargo, muchas decisiones implican múltiples criterios, usualmente en conflicto. Actualmente, las empresas se ven exigidas a mejorar su rentabilidad, como también presionadas a reducir sus impactos en el ambiente y utilizar racionalmente la energía. En este trabajo se estudió el proceso de manufactura de artículos de madera de una pequeña empresa, para determinar alternativas de rediseño, con criterios económico y ambiental en simultáneo. Se construyó un modelo de simulación del sistema, el cual fue validado y verificado, y un modelo de optimización para el mismo, en el que se combinaron dos objetivos en una única función, incorporándose en la misma las preferencias de los decisores respecto a cada criterio. Los resultados, combinando ambos criterios en simultáneo, muestran substanciales mejoras en el beneficio, generando menos emisiones que si se persiguiese solamente el objetivo económico. Se concluye que la simulación en conjunto con la optimización multiobjetivo puede mejorar el desempeño económico-ambiental de los sistemas fabriles del sector maderero en forma apreciable, incluso en pequeños establecimientos.With the simulation and optimization of a manufacturing system, the input parameters are sought to obtain the best performance of the system, considering in many cases a single objective or measure of performance. However, many decisions involve multiple criteria, usually in conflict. Currently, companies are required to improve their profitability as well as to reduce their impact on the environment and use energy rationally. In this paper, the wood products manufacturing process of a small company was studied to determine redesign alternatives, with simultaneous economic and environmental criteria. A simulation model of the system was built, which was validated and verified, and an optimization model for it in which two objectives were combined in a single function, incorporating in it the preferences of the decision makers with respect to each criterion. Results expose that combining both criteria it is possible to achieve substantial improvements in the benefit, at the same time that generating less emissions than if only the economic objective were pursued. It is concluded that simulation and optimization combining both criteria can improve economic-environmental performance in wood manufacturing systems, even in small companies.&nbsp

Minimum Viable Model (MVM) Methodology for Integration of Agile Methods into Operational Simulation of Logistics

Background: Logistics problems involve a large number of complexities, which makes the development of models challenging. While computer simulation models are developed for addressing complexities, it is essential to ensure that the necessary operational behaviours are captured, and that the architecture of the model is suitable to represent them. The early stage of simulation modelling, known as conceptual modelling (CM), is thus dependent on successfully extracting tacit operational knowledge and avoiding misunderstanding between the client (customer of the model) and simulation analyst. Objective: This paper developed a methodology for managing the knowledge-acquisition process needed to create a sufficient simulation model at the early or the CM stage to ensure the correctness of operation representation. Methods: A minimum viable model (MVM) methodology was proposed with five principles relevant to CM: iterative development, embedded communication, soliciting tacit knowledge, interactive face validity, and a sufficient model. The method was validated by a case study of freight operations, and the results were encouraging. Conclusions: The MVM method improved the architecture of the simulation model through eliciting tacit knowledge and clearing up communication misunderstandings. It also helped shape the architecture of the model towards the features most appreciated by the client, and features not needed in the model. Originality: The novel contribution of this work is the presentation of a method for eliciting tacit information from industrial clients, and building a minimally sufficient simulation model at the early modelling stage. The framework is demonstrated for logistics operations, though the principles may benefit simulation practitioners more generally.</jats:p

Sincronização dinâmica de sistemas logísticos portuários inteligentes baseada no monitoramento do fluxo rodoviário

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2022.O atual cenário vivenciado no setor portuário, onde os portos precisam desenvolver soluções que estejam de acordo com a demanda atual e mantendo um planejamento a longo prazo, está contribuindo para a transformação dos portos tradicionais modernos em Portos Inteligentes. Nesse contexto, um dos principais desafios para o ambiente portuário é controlar o fluxo de caminhões na sua hinterlândia, de modo a evitar congestionamentos que atrapalhem a circulação no entorno dos portos. Uma possível abordagem para lidar com esse cenário desafiador é a adoção de um Sistema de Agendamento de Caminhões que considere a possibilidade de reagendamentos, a partir da identificação de eventos disruptivos envolvendo os participantes do sistema logístico portuário. Dessa forma, o objetivo geral desta pesquisa é medir o impacto da utilização de um sistema flexível de atendimento de caminhões nos indicadores de desempenho logístico do sistema logístico portuário, baseado no compartilhamento de informações em tempo real. Os indicadores de desempenho logístico considerados neste estudo são número médio e máximo de caminhões em fila nos gates portuários, tempo médio e máximo de caminhões em fila e quantidade de caminhões atendidos fora da data agendada. O modelo conceitual desenvolvido para o funcionamento do Sistema Flexível de Agendamento de Caminhões consiste no uso de tecnologias inteligentes, como sensores, RFID, GPS, internet, OCR, gate automatizado, IoT e Big Data, que são integradas à um algoritmo de Machine Learning para prever a condição do caminhão ao longo do transporte e classificar o caminhão entre antecipado, na janela, e atrasado. Usando o método de pesquisa de modelagem quantitativa e o emprego de Simulação de Eventos Discretos na linguagem de programação do software R?, este estudo performou um caso teste em um terminal portuário brasileiro para comparar o método proposto com um cenário estático, sem uso de tecnologia inteligente e sem a possibilidade de reagendamento, e um cenário intermediário, considerando tecnologia inteligente, mas sem a possibilidade de reagendamento. O modelo de Decision Tree, algoritmo de Machine Learning, utilizou cerca de 250 mil dados para treinamento e atingiu uma acuracidade de 95,37% para classificação da condição dos caminhões. A simulação do cenário com TAS dinâmico obteve os melhores índices para os cinco indicadores definidos, reduzindo o tempo médio de espera dos caminhões em 90,4% em comparação com o primeiro cenário, resultando em uma melhor distribuição de chegadas e impacto monetário nas operações do terminal portuário, já que a sincronização possibilita o aumento da capacidade de atendimento. Dessa forma, o método construído demonstrou eficiência para sincronizar o sistema logístico portuário a partir do monitoramento de informações rodoviárias em tempo real. A união de tecnologias inteligentes com o uso de métodos flexíveis é uma oportunidade de alcançar resultados significativamente positivos em ambientes portuários e oferecer benefícios para os membros do sistema logístico. Assim, essa dissertação aborda contribuições teóricas para a discussão científica sobre o conceito de Porto Inteligente, assim como a integração de informações no sistema logístico portuário para a formação de reagendamento flexível.Abstract: The current scenario experienced in the port sector, where ports need to develop solutions that are in line with current demand and maintaining long-term planning, is contributing to the transformation of modern traditional ports into Smart Ports. In this context, one of the main challenges for the port environment is to control the truck flow at port hinterland, in order to avoid traffic congestions that hinder circulation around the ports. A possible approach to deal with this challenging scenario is the adoption of a Truck Appointment System that considers the possibility of rescheduling, based on the identification of disruptive events involving the members of port logistics system. Thus, the main objective of this research is to measure the impact of using a flexible truck service system on the logistics performance indicators of the port logistics system, based on real-time information sharing. The key performance indicators considered in this study are the average and maximum number of trucks in queue at port gates, average and maximum time of trucks in queue and number of trucks served outside the scheduled time window. The conceptual model developed for the functioning of the Flexible Truck Appointment System consists of the use of smart technologies, such as sensors, RFID, GPS, internet, OCR, automated gate, IoT and Big Data, which is integrated with a Machine Learning algorithm for predict the condition of the truck during the transport to the port and classify the truck in on-schedule, early or late. Using the quantitative modeling research method and the use of Discrete Event Simulation in the R® software programming language, this study used a test case of a Brazilian port terminal to compare the proposed method with a static scenario, without the use of smart technologies and without the possibility of rescheduling, and an intermediate scenario, considering smart technology but without the possibility of rescheduling. The Decision Tree model, a Machine Learning algorithm, used around 250,000 historical data for training the model and reached an accuracy of 95.37% for classifying the condition of trucks. The simulated scenario considering the flexible TAS obtained the best rates for the five defined indicators, reducing the average waiting time of trucks by 90.4% compared to the current scenario, in addition to avoiding the existence of peak hours with congestion from balancing arrivals in time windows with limited appointments. Thus, the constructed method demonstrated efficiency in synchronizing the port logistics system from the monitoring of road information in real time. The integration of smart technologies with the use of flexible methods is an opportunity to achieve significantly positive results in port environments and offer benefits to members of the logistics system. Thus, this dissertation addresses theoretical contributions to the scientific discussion on the concept of Smart Port, as well as the integration of information in the port logistics system for the development of a flexible schedule

Contribuições para a melhoria na condução de Projetos de Lean Healthcare Simulation.

Muitos países têm enfrentado o desafio de melhorar os serviços de saúde oferecidos aos cidadãos em um cenário de austeridade. Para enfrentar esse desafio, a Engenharia de Produção pode oferecer respostas, como o Lean, a Simulação a Eventos Discretos e sua integração: o Lean Healthcare Simulation (LHS). Entretanto, apesar dos divulgados benefícios da integração LHS, ainda existem poucos estudos que orientem a condução de seus projetos. Por essa razão, o presente estudo tem como objetivo reunir, por meio de uma revisão da literatura, as principais recomendações para a condução de projetos de LHS, que visem evitar a ocorrência de falhas em sua condução. Assim, objetiva-se desenvolver um checklist com as principais recomendações, de modo que futuros projetos sejam orientados e possam apresentar maiores chances de sucesso. O checklist foi adotado em um projeto de LHS desenvolvido em um pronto atendimento. Com isso, o projeto logrou êxito em demonstrar resultados positivos, que foram aceitos pela equipe. Por outro lado, dois projetos desenvolvidos sem a utilização do checklist apresentaram graves falhas, como atrasos e resultados não confiáveis. Tais fatos demonstraram que a utilização do checklist pode apoiar significativamente futuros projetos em sua condução, evitando a ocorrência de falhas e aumentando suas chances de sucesso. Além disso, uma Revisão Sistemática da Literatura sobre projetos de LHS demonstrou que em todos os projetos publicados houve o não atendimento a, ao menos, uma das recomendações, o que colocou em dúvida, na maioria dos projetos, seus declarados sucessos. Esse fato demonstra, complementarmente, o potencial de contribuição do checklist a futuros projetos de LHS. Assim, o presente trabalho contribui ao trazer à tona a discussão quanto à qualidade dos projetos de LHS, indicando falhas que precisam ser evitadas e definindo recomendações que podem auxiliar futuros projetos a se tornarem bem-sucedidos

Using structured analysis and design technique (SADT) for simulation conceptual modelling

Conceptual Modelling (CM) has received little attention in the area of Modelling and Simulation (M&S) and more specifically in Discrete Event Simulation (DES). It is widely agreed that CM is least understood despite its importance. This is however, not the case in other fields of science and engineering (especially, computer science, systems engineering and software engineering). In Computer Science (CS) alone, CM has been extensively used for requirements specification and some well-established methods are in practice. The aim of the thesis is to propose a CM framework based on the principles of software engineering and CS. The development of the framework is adapted from a well-known software engineering method called Structured Analysis and Design Technique (SADT), hence it is called SADT CM. It is argued that by adapting approaches from CS, similar benefits can be achieved in terms of formality, understanding, communication and quality. A comprehensive cross-disciplinary review of CM in CS and M&S is undertaken, which highlights the dearth of standards within M&S CM when compared to CS. Three important sub-fields of CS are considered for this purpose namely, information systems, databases and software engineering. The review identifies two potential methods that could be adopted for developing a M&S CM framework. The first method called PREView was found unsuitable for M&S CM in DES domain. Hence, the thesis concentrates on developing the framework based on SADT. The SADT CM framework is evaluated on three-in depth test cases that investigate the feasibility of the approach. The study also contributes to the literature by conducting a usability test of the CM framework in an experimental setting. A comprehensive user-guide has also been developed as part of the research for users to follow the framewor

Reusing simulation experiments for model composition and extension

This thesis aims to reuse simulation experiments to support developing models via model reuse, with a focus on validating the resulting model. Individual models are annotated with their simulation experiments. Upon reuse of those models for building new ones, the associated simulation experiments are also reused and executed with the new model, to inspect whether the key behavior exhibited by the original models is preserved or not in the new model. Hence, the changes of model behavior resulting from the model reuse are revealed, and insights into validity of the new model are provided

Utilização da simulação híbrida para representar o fator humano em sistemas produtivos.

A simulação computacional tem se tornado uma ferramenta amplamente utilizada no ambiente empresarial por auxiliar gestores a compreender melhor a dinâmica de processos complexos, que por muitas vezes não é captada por ferramentas matemáticas convencionais. Os projetos de simulação são desenvolvidos a fim de entender, analisar e prever o comportamento de diversos elementos de um sistema. O elemento humano é um dos elementos mais críticos de sistemas produtivos, uma vez que tem influência direta no comportamento destes sistemas, principalmente em sistemas onde se tem um trabalho com mão de obra manual intensiva. Embora pesquisadores já tenham visto a importância de compreender o elemento humano em uma organização, diversos autores apontam que em muitos projetos de simulação este elemento não é bem representado. Eles criticam ainda o fato de se ter uma grande preocupação em detalhar máquinas e equipamentos, enquanto o elemento humano é tratado como simples recursos que se desempenham de forma constante. Esta visão errônea do fator humano pode prejudicar os resultados gerados pelos modelos de simulação. A simulação a eventos discretos (SED), apesar de apresentar vantagens como flexibilidade e alto poder de análise de processos, apresenta dificuldade em termos de representação do fator humano, principalmente, por este apresentar comportamento bastante complexo. Ao utilizar esta ferramenta, devem-se fazer diversas suposições e adequações para representar o comportamento do ser humano em sistemas produtivos. Já a simulação baseada em agentes (SBA) tem sido apontada como uma excelente alternativa para representar o fator humano em diversas áreas, pois os agentes são seres autônomos, proativos e inteligentes, características inerentes ao ser humano. Portanto, combinou-se a SBA com a simulação a eventos discretos a fim de verificar se esta simulação híbrida torna os resultados simulados mais próximos do real. Nesta simulação híbrida, o fluxo do processo foi construído pela SED e o elemento humano representado por agentes, agentes estes que são influenciados por um fator que afeta a sua produtividade, neste caso o ritmo circadiano. Para tanto, três projetos de simulação de diferentes sistemas produtivos com mão de obra manual intensiva foram desenvolvidos e foi possível verificar que em ambos os casos o modelo de simulação híbrida (SBA e SED) foi estaticamente validado, apresentando resultados mais próximos do real quando comparados aos resultados de modelos de SED dos mesmos sistemas avaliados. Foi possível verificar também que a inserção do ritmo circadiano nestes casos, além de tornar a representação do fator humano mais próxima do real, não exige uma extensiva coleta de dados de tempo para alimentar o modelo computacional, reduzindo assim tempo e custo do desenvolvimento dos projetos de simulação

Conceptual models in health economic evaluation: a new role

Healthcare budgets are limited, and decisions must be made about which healthcare technologies should be funded from these limited budgets. Decision makers rely on clinical and cost-effectiveness evidence on which to base their decisions, the gold standard vehicle for this evidence is a clinical trial. Guidance exists for conducting economic evaluations alongside clinical trials using standard treatment arm-based comparisons to assess cost-effectiveness, however because of differences in the purposes of the clinical effectiveness and cost-effectiveness analyses this conventional treatment arm-based economic evaluation is often uncertain. Furthermore, economic evaluations focus on the final cost-effectiveness summary measure without consideration of what is driving this measure. There is scope for providing a more detailed understanding of the conventional cost-effectiveness results. Conceptual models are simplified versions of real-life systems in a visual format, illustrating how key components of the system are linked and interact within it. In the field of economic evaluation conceptual models are recommended for and used as a guide to establish the structure of decision analytic models, in other fields they are also used as a communication tool, to aid understanding of the system and to give direction to research. The aim of this thesis was to expand the role of conceptual models in economic evaluation. This thesis proposed a new role for conceptual models to provide additional understanding to decision makers, extending the conventional economic evaluation analysis beyond a treatment arm-based analysis. This role was demonstrated using two case studies as illustrative examples, aiming to show how the role could be applied. This thesis demonstrates the value of an additional conceptual model driven analysis to supplement the conventional treatment arm-based analysis, adding further insight into the trial mechanism and what is driving the economic evaluation results. The contribution of this thesis to the field of economic evaluation is twofold; a new role for conceptual models in economic evaluation and a methodological framework for developing conceptual models in this new role