Modelling People's Behaviour using Discrete-Event Simulation:A Review

Purpose The purpose of this paper is to provide a contribution to the area of behavioural operations management (OM) by identifying key challenges in the use of discrete-event simulation (DES) to model people’s behaviour in OM. Design/methodology/approach A systematic literature review method is undertaken in order to assess the nature and scale of all publications relevant to the topic of modelling people’s behaviour with DES in OM within the period 2005-2017. Findings The publications identified by the literature review reveal key challenges to be addressed when aiming to increase the use of DES to model people’s behaviour. The review also finds a variety of strategies in use to model people’s behaviour using DES in OM applications. Research limitations/implications A systematic literature review method is undertaken in order to include all publications relevant to the topic of modelling people’s behaviour with DES in the OM domain but some articles may not have been captured. Originality/value The literature review provides a resource in terms of identifying exemplars of the variety of methods used to model people’s behaviour using DES in OM. The study indicates key challenges for increasing the use of DES in this area and builds on current DES development methodologies by presenting a methodology for modelling people’s behaviour in OM

Modeling Family Behaviors in Crowd Simulation

Modeling human behavior for a general situation is difficult, if not impossible. Crowd simulation represents one of the approaches most commonly used to model such behavior. It is mainly concerned with modeling the different human structures incorporated in a crowd. These structures could comprise individuals, groups, friends, and families. Various instances of these structures and their corresponding behaviors are modeled to predict crowd responses under certain circumstances and to subsequently improve event management, facility and emergency planning. Most currently existing modeled behaviors are concerned with depicting individuals as autonomous agents or groups of agents in certain environments. This research focuses on providing structural and state-based behavioral models for the concept of a family incorporated in the crowd. The structural model defines parents, teenagers, children, and elderly as members of the family. It also draws on the associated interrelationships and the rules that govern them. The behavioral model of the family encompasses a number of behavioral models associated with the triggering of certain well-known activities that correspond to the family’s situation. For instance, in normal cases, a family member(s) may be hungry, bored, or tired, may need a restroom, etc. In an emergency case, a family may experience the loss of a family member(s), the need to assist in safe evacuation, etc. Activities that such cases trigger include splitting, joining, carrying children, looking for family member(s), or waiting for them. The proposed family model is implemented on top of the RVO2 library that is using agent-based approach in crowd simulation. Simulation case studies are developed to answer research questions related to various family evacuation approaches in emergency situations

Análise da Representação do Fator Humano presente em um Sistema de Manufatura através da Simulação Híbrida.

Os sistemas de manufatura são sistemas complexos, onde ocorrem diversas ações voltadas para a transformação de matérias-primas em produtos de valor agregado. Dentro deles, ocorrem processos de transformação envolvendo pessoas, máquinas e equipamentos, sistemas computacionais, processos e planejamento. No ambiente manufatureiro, os recursos humanos desempenham um papel relevante e, nesse sentido, diversas pesquisas abordando o elemento humano em seu ambiente de trabalho foram desenvolvidas e abordadas sob diferentes pontos de vista. Uma dessas pesquisa é o estudo de tempos e movimentos, que trata, dentre outros assuntos, da questão do ritmo de trabalho. É verdade que o comportamento humano é regido por princípios complexos. Esse fato corrobora a dificuldade em modelar o comportamento humano. Dentro da área de modelagem e simulação, representar o elemento humano através de seu comportamento é um dos principais desafios. Na Simulação a Eventos Discretos (SED), a modelagem mais detalhada do elemento humano é difícil de se realizar. Logo, o elemento humano em modelos de SED é considerado como recurso simples. Essa dificuldade em modelar o elemento humano pode ser superada com a Simulação Baseada em Agentes (SBA). A SBA é uma nova abordagem de modelagem e simulação que surgiu recentemente. Ela traz a oportunidade de modelar o comportamento humano de maneira mais detalhada. Além dessa oportunidade, a SBA ainda pode ser combinada com a SED, dando origem à simulação híbrida. A combinação dessas duas abordagens distintas de simulação proporciona ao pesquisador a oportunidade de simular características relevantes do sistema real. Portanto, essa pesquisa de dissertação almeja contribuir cientificamente na área de simulação e de sistemas de produção trazendo uma análise sobre a representação do fator humano em um sistema de manufatura através da simulação híbrida. Nessa pesquisa, a combinação dessas duas abordagens ocorrerá dentro do contexto metodológico da Modelagem e Simulação por meio da adaptação da fase conceitual que faz parte da sequência de passos sugeridos para projetos de simulação. Essa proposta de adaptação tem como objetivo auxiliar a construção de modelos híbridos de simulação. O sistema real de manufatura que foi modelado e simulado é uma linha de montagem composta por dez postos de trabalho e quatorze operadores. Esses quatorze operadores são representados no modelo híbrido como agentes. Tendo como base o Sistema Westinghouse para avaliação do ritmo, cada agente possui um ritmo de trabalho que se altera no decorrer da simulação em função da meta diária de trabalho. Por meio dos resultados do modelo híbrido, nota-se que os agentes agem dentro do modelo de maneira autônoma e tomam decisões com base nas metas de produção. Assim, pode-se concluir que é possível superar o desafio de retratar o fator humano no contexto fabril utilizando a simulação híbrida como ferramenta

A relevância do fator humano na simulação computacional.

A simulação computacional a eventos discretos tem sido bastante utilizada para análises de sistemas complexos de manufatura. Contudo, tem se observado que o elemento humano não tem sido corretamente representado, pois este pode apresentar variações naturais em seu desempenho, o que pode gerar diferenças significativas entre os resultados previstos pelos modelos de simulação e os resultados obtidos no sistema real. Baseado neste contexto, o primeiro objetivo desta pesquisa foi identificar como inserir fatores humanos em um modelo de simulação a eventos discretos. Posteriormente, o segundo objetivo foi analisar se a incorporação de fatores humanos em um modelo de simulação altera a qualidade dos resultados previstos pelo modelo sem a incorporação desses fatores. Para atingir aos objetivos apresentados, um estudo de simulação foi conduzido em uma linha de montagem com elevado número de atividades manuais, onde se propôs incorporar ao modelo de simulação dois fatores humanos que poderiam influenciar o desempenho do trabalhador: o trabalho em turnos e o ritmo circadiano. O método de pesquisa utilizado para a condução desta pesquisa foi a modelagem e simulação, composto por três fases: concepção, implementação e análise. De posse dos dados coletados na cronoanálise, realizada em quatro períodos durante cada turno de trabalho, estes foram adicionados ao modelo, o que resultou na alteração do tempo padrão considerado pela equipe da engenharia. Assim, foi possível avaliar a variabilidade ocorrida devido ao ritmo circadiano e também devido à mudança de turnos, através dos totais produzidos resultantes nos sete modelos de simulação (cenários) desenvolvidos nesta pesquisa. Os resultados obtidos a partir dos testes de hipóteses mostraram que a consideração dos dois fatores é significativa quando comparados com o modelo da engenharia, que considerou os tempos de processamento coletados dentro do laboratório. Além disso, foi possível verificar a diferença ocorrida no total produzido quando considerados períodos diferentes durante os turnos de trabalho e também entre turnos. Conclui-se que a consideração do fator humano é significativa para construção de um modelo de simulação já que o desempenho do trabalhador é influenciado pela sua capacidade, formação, educação, ambiente físico e organizacional juntamente com suas características fisiológicas e psicológicas

Proposta de uma equação matemática para a integração quantitativa do fator humano em projetos de simulação a eventos discretos

In discrete event simulation (DES) projects, generally, some computational validation criteria are not defined assertively and human factors are not integrated and considered in the input data modeling phase. An erroneous assumption made during the input data modeling step is that workers operate at an unchanging rate. This ends up being a problem for the modeling of production systems, especially if the process to be modeled involves a large amount of manual work. In this context, the objective of this thesis is to propose a mathematical equation to integrate three human factors in an DES project. And the innovation of this research is based on the proposed mathematical equation, which intends to model and integrate human factors, circadian rhythm, performance and learning and apply them through the equation in three different DES projects. The adherence of the proposed equation was verified with the help of validation tests, used in order to validate the developed computational model. Therefore, the aforementioned equation was conceived in this research to represent the human factor from the processing times of each activity considered in each object of study. In the methodological stage, the system conceived in this thesis was presented, and six scenarios were planned, CIA, CIB and CIC that do not consider human factors, circadian rhythm, performance and learning. And the CIIA, CIIB and CIIC scenarios that consider, through the proposed equation, these three human factors. Finally, a quantitative validation was performed using the two-sample t test and a qualitative validation using the Turing Test on the results from the computational model. As a conclusion, it was found that the validation of the computational model conducted through the two techniques mentioned above did not occur for the CIA, CIB and CIC scenarios and, therefore, only occurred partially or in full, for the CIIA, CIIB and CIIC. Therefore, it was found that the computational validation in an DES project is influenced when these three human factors are considered and the proposed mathematical equation is a novelty for researchers in the field of discrete-event simulation.Em projetos de simulação a eventos discretos (SED), geralmente, alguns critérios de validação computacional não são definidos de forma assertiva e os fatores humanos não são integrados e considerados na fase de modelagem dos dados de entrada. Uma suposição errônea, assumida durante a etapa da modelagem dos dados de entrada é que os trabalhadores operam a uma taxa imutável. Isso acaba sendo um problema para a modelagem de sistemas produtivos, principalmente, se o processo a ser modelado envolver uma ampla parcela de trabalho manual. Neste contexto, o objetivo desta tese é propor uma equação matemática para integrar três fatores humanos em um projeto de SED. E a inovação desta pesquisa baseia-se na equação matemática proposta, que pretende modelar e integrar os fatores humanos, ritmo circadiano, performance e aprendizagem e aplicá-los por meio da equação em três projetos distintos de SED. A aderência da equação proposta foi verificada com o auxílio de testes de validação, utilizados, de modo a validar o modelo computacional desenvolvido. Portanto, a supracitada equação foi concebida nesta pesquisa para representar o fator humano a partir dos tempos de processamento de cada atividade considerada em cada objeto de estudo. Na etapa metodológica foi apresentada a sistemática concebida na presente tese, e foram planejados seis cenários, CIA, CIB e CIC que não consideram os fatores humanos, ritmo circadiano, performance e aprendizagem. E os cenários CIIA, CIIB e CIIC que consideram, por meio da equação proposta, esses três fatores humanos. Finalmente, foi realizado uma validação quantitativa por meio do teste two-sample t test e uma validação qualitativa usando o Teste de Turing nos resultados provenientes do modelo computacional. Como conclusão, ficou constatado que a validação do modelo computacional conduzida por meio das duas técnicas, citadas acima, não ocorreu para os cenários CIA, CIB e CIC e, logo, somente ocorreu de forma parcial ou integral, para os cenários CIIA, CIIB e CIIC. Por conseguinte, verificou-se que a validação computacional em um projeto de SED é influenciada quando esses três fatores humanos são considerados e a equação matemática proposta é uma novidade para os pesquisadores da área de simulação a eventos discretos

Evaluation of the impact of different human factor models on industrial and business processes"

The human factor is becoming a main topic in modelling and simulation; this paper proposes an approach for evaluating quantitatively the potential benefits for introducing these aspects versus the different possible modelling alternatives in order to support the simulation experts. In particular, this research is focused on micro-logistics in order to emphasise the impact of human behaviour in industrial and business processes, providing also real cases as support for validation of the proposed approach. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved