Simulationsplanung

Logistikplanung mit Simulationsplanungssoftware


Hausarbeit, 2009

28 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung

2 Begriffsbestimmung und Abgrenzung
2.1 Definition
2.2 Notwendigkeit von Simulation
2.3 Effektivität und Effizienz
2.4 Nutzenaspekte
2.5 Anwendungsbereiche
2.6 Simulationsmethoden

3 Anforderungen und Charakteristika von Simulationssoftware
3.1 Klassifikation von Simulationssoftware
3.2 Aufbau von Simulationssoftware
3.3 Auswahlkriterien für Simulationssoftware

4 IT Unterstützung bei einer Simulationsstudie
4.1 Einsatzdefinition und Datenerhebung
4.2 Modellbildung
4.3 Verifikation und Validierung
4.4 Simulationsexperimente
4.5 Ergebnisanalyse und -aufbereitung

5 Fazit

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Simulationsmethoden im Überblick

Abb. 2: 2D Darstellung des Wirthsim Simulators

Abb. 3: 3D Darstellung des Wirthsim Simulators

Abb. 4: Einordnung von Simulationswerkzeugen unter Berücksichtigung von Flexibilität und Anwendungsbezug

Abb. 5: Sankey Diagramm

Abb. 6: Monitoring

Abb. 7: 3D Darstellung einer Produktionslinie

Abb. 8: Marktübersicht Simulationssoftware

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Die zunehmende Komplexität und Dynamik in den Bereichen der Logistik eines Unternehmens führt zu immer neuen Aufgaben in der Planung und Optimierung von Logistiksystemen. Die Möglichkeiten statischer Betrachtungen und Berech-nungen mit Durchschnittswerten finden hier nur begrenzte Anwendungsgültigkeit. Computergestützte Simulationssysteme, die die Komplexität und Dynamik großer Logistiksysteme realitätsnah abbilden, können diese Grenzen aufheben.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die softwareunterstützte Simulation in der Lo-gistik zu kategorisieren und sich dadurch neu ergebende Möglichkeiten aufzuzei-gen. Um dies zu verdeutlichen ist diese Ausarbeitung in fünf Kapitel untergliedert. Zunächst stellt die Einleitung kurz die Problemstellung und das Ziel der Arbeit vor. Das zweite Kapitel dient der Definition wichtiger Begrifflichkeiten, be-schreibt die einzelnen Teilaspekte einer Simulation und soll so den Grundstein für die weiteren Erläuterungen legen. Weiterführend werden im dritten Kapitel die verschiedenen Softwaremöglichkeiten klassifiziert sowie auf deren Aufbau einge-gangen. Im vierten Kapitel wird darauf eingegangen, wie Simulationssoftware die Durchführung einer Simulationsstudie unterstützen kann. Den Abschluss der Ar-beit bilden ein kurzes Fazit sowie ein Ausblick auf zukünftige Simulationssyste-me.

2 Begriffsbestimmung und Abgrenzung

2.1 Definition

Die Methode der Simulation wird heutzutage vielseitig eingesetzt. So dient sie nicht nur den Ingenieur- und Naturwissenschaften der Untersuchung zeitvarianter Sachverhalte, sondern unterstützt auch in den Wirtschaftswissenschaften die Ana­lyse dynamischer Probleme. Gremien wie der Fachbereich Modellierung und Si­mulation des 1856 gegründeten Vereins Deutscher Ingenieure (VDI), die Fach-gruppe Simulation in Produktion und Logistik der Arbeitsgemeinschaft Simulati­on (ASIM), aber auch Universitäten, Unternehmen und Forschungsinstitute tragen bis heute ihren Teil zur Verbreitung der Simulation in der Industrie bei.1

Der DUDEN für Informatik definiert den Begriff der Simulation als die „Nachbil-dung von Vorgängen auf einer Rechenanlage auf Basis von Modellen (das sind im Computer darstellbare Abbilder der realen Welt).“2 Die Simulation dient dabei der Untersuchung von Prozessen, die „in der Wirklichkeit aus Zeit-, Kosten-, Gefah-ren-, oder anderen Gründen nicht“3 durchführbar sind. Dazu zählt der DUDEN bei-spielsweise „die Ermittlung von Lagerstandorten zur bestmöglichen Belieferung, die Auswirkung von Maßnahmen auf die Umwelt, Ausbreitung und Bekämpfung von Krankheiten, [...].“4

Im Bereich der Logistik wird die Simulation vor allem „zur methodischen Absi-cherung der Planung, Steuerung und Überwachung der Material-, Personen-, Energie- und Informationsflüsse“5 eingesetzt. Simulation ermöglicht schon im Vorfeld eine sonst nicht mögliche Transparenz der existierenden oder geplanten Prozesse, da bereits im Simulationsmodell Ursache-Wirkungs-Beziehungen deut-lich aufgezeigt werden. Auf die genaue Bedeutung eines Simulationsmodells wird im Fo]lgenden noch genauer eingegangen.

Die Richtlinie 3633 Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssys-temen des VDI stellt einen Leitfaden dar, der Entscheidungshilfen sowie Empfeh- lungen zur Anwendung von Simulationsstudien enthält. Hier finden sich neben Begriffsdefinitionen auch Normen zur Durchführung einer Simulationsstudie.6

Die Richtlinie definiert Simulation als Nachbildung „eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell, um zu Erkenntnis-sen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. Insbesondere werden Prozesse über die Zeit entwickelt.“7

Die Modellierung der Zeit dient dabei als wichtiger Baustein, um Prozesse zeitlich einbetten und den automatischen Ablauf der Simulation in einem vordefinierten Zeitfenster gewährleisten zu können. Daneben gilt es, stochastische Einflüsse, sowie Synchronisation und Nebenläufigkeit abzubilden und darüber hinaus Kenn-zahlen zur Beurteilung zu bilden und zu interpretieren.8

Um dies zu ermöglichen ist es zunächst notwendig, einen geeigneten Rahmen für ein Simulationsmodell aufzustellen. Unter einem Simulationsmodell versteht der VDI eine zu Simulationszwecken „vereinfachte Nachbildung eines geplanten oder existierenden Systems mit seinen Prozessen in einem anderen begrifflichen oder gegenständlichen System.“9 Weiterhin unterscheidet sich ein Modell „hinsichtlich der untersuchungsrelevanten Eigenschaften nur innerhalb eines vom Untersu-chungsziel abhängigen Toleranzrahmens vom Vorbild“10, um dadurch ein auf das Wesentliche beschränktes Abbild der Realität zu erhalten. Weitere Eigenschaften eines Simulationsmodells sind die digitale Art der Beschreibung, der Symbolcha-rakter bzw. die graphische Darstellung als Beschreibungsmittel, sowie die Mög-lichkeit, mit Hilfe des Modells verschiedene Szenarien durchprüfen zu können.11

Im nächsten Schritt dient das Simulationsexperiment dem zielgerichteten Auspro-bieren des Models. Dabei werden mehrere Experimente mit jeweils unterschiedli-chen Szenarien durchgeführt. Die dadurch erstellten Kennzahlen werden interpre-tiert und auf das reale System übertragen, bevor im Anschluss das Simulations-modell entsprechend angepasst wird. Es folgen weitere Experimente mit neu defi-niertem Modellrahmen. Dieser Zyklus wird solange durchgeführt, bis ein oder mehrere Szenarien und deren Kennzahlen den Ansprüchen des Unternehmens genügen.12 Um ein Simulationsexperiment durchführen zu können, sind Testdaten notwendig, die meist mit Hilfe stochastischer Verfahren ermittelt werden. Auf diese mathematische Umsetzung und die stochastischen Hintergründe bei der Mo-dellierung solcher Datenmodelle wird aufgrund der wachsenden Komplexität in dieser Arbeit nicht näher eingegangen.

Um komplexe Sachverhalte entsprechend auswerten und darstellen zu können, ist der Einsatz von spezieller Software unerlässlich. Der DUDEN versteht unter die-sem Begriff die „Gesamtheit aller Programme, die auf einer Rechenanlage ausge-führt werden können.“13 Dabei dient im Speziellen Anwendungssoftware der Lö-sung von Benutzerproblemen wie z.B. der Simulation.14

Simulationssoftware unterstützt „sowohl den Aufbau und die Verwaltung des Si-mulationsmodells als auch die Abbildung der Simulationszeit einschließlich der Durchführung von Zustandsänderungen im Modell.“15 Sie dient der „Organisati­ons- und Prozessentwicklung und der Dimensionierung der Logistik- und Produk-tionsressourcen“16, sowie der Bewusstseinsbildung und Schulung. Mit Hilfe von Simulationssoftware lassen sich Engpässe lokalisieren und analysieren, um sie dann völlig risikolos realitätsnah zu untersuchen und zu lösen.17

2.2 Notwendigkeit von Simulation

Ob eine Simulation notwendig ist, kann anhand verschiedener Kriterien beurteilt werden. Die ASIM fasst den Bedarf einer Simulationsstudie folgendermaßen zu-sammen:

– Soll das zeitliche Ablaufverhalten eines Systems untersucht werden,
– kann nicht aus vorangegangenen Erfahrungen geschlossen werden,
– sind die Grenzen analytischer Methoden erreicht,
– überfordern komplexe Wirkungszusammenhänge die menschliche Vorstel- lungskraft,
– oder ist das Experimentieren am realen System nicht möglich,
– so ist die Durchführung einer Simulation durchaus ratsam.18 Allerdings erhält eine Simulation auch dann ihre Notwendigkeitsberechtigung, wenn das Prob­lem zwar durch andere Verfahren leichter und schneller zu lösen wäre, aber spezielle Anforderungen an Kommunikation und Visualisierungen gestellt werden.19

2.3 Effektivität und Effizienz

Um eine Simulation hinsichtlich ihrer Effizienz und Effektivität zu optimieren, wurde sowohl von der ASIM, als auch vom VDI ein Leitfaden entwickelt. Aus-zugsweise seien hier einige Punkte erläutert.20

Um eine Simulation durchführen zu können, muss im Voraus ein klares Ziel defi-niert werden. Außerdem sollte abgeschätzt werden, in welchem Rahmen sich die Durchführung bewegen soll, um eine grobe Aufwandsabschätzung zu erhalten. Ein Experimentplan ist dabei unerlässlich und stützt sich auf eine fehlerfreie Da-tenbasis, um eine hohe Qualität der Ergebnisse zu gewährleisten.

Da man sich bei der Simulation innerhalb eines Modells bewegt, sollte dies so abstrakt wie möglich und so detailliert wie nötig gehalten werden, um ein optima-les Kosten-Nutzen-Verhältnis zu erzielen. Dabei ist zu beachten, dass Simulati-onsexperimente keine optimale Lösung liefern und kein Ersatz für die eigentliche Planung darstellen.21

2.4 Nutzenaspekte

Wurde ein Problem auf die Notwendigkeit einer Simulation hin geprüft und die Simulation korrekt durchgeführt, so sind mehrere Nutzenaspekte zu erwarten. Zum einen kann das unternehmerische Risiko minimiert werden, indem z.B. Fehlplanungen vermieden werden. Im Hinblick auf kostengünstigere Lösungen kann das Logistiksystem dahin gehend verbessert werden, dass Lagerbestände und Puffergrößen angepasst werden, oder Ausfallzeiten minimiert werden. Die Ergeb-nisse bieten Entscheidungshilfen bei der Gestaltung von Systemen und der Aus-wahl von Alternativen. Des Weiteren können Mitarbeiter geschult und so das Ge- samtverständnis für das Logistiksystem verbessert werden.22 Die dadurch bedingte verbesserte Transparenz einzelner Prozesse und Veranschaulichung komplexer Sachverhalte in einem Unternehmen steigert die Qualität der Produkte und Pro-zesse.23

2.5 Anwendungsbereiche

Die Simulation und damit auch die Verwendung von Simulationssoftware in der Logistik reicht von der Beschaffungs- und Distributionslogistik über die Produk-tionslogistik bis hin zur Transportlogistik. Bevorzugt betrachtet werden in dieser Arbeit vor allem innerbetriebliche Systeme, im speziellen Softwaresysteme der Produktionslogistik, da sie den größten Teil der Simulationssoftware auf dem Markt ausmachen. Die Logistikbereiche eines Unternehmens können gemäß des Lebenszyklus eines logistischen Systems jeweils in eine Planungsphase, Realisie-rungsphase und Betriebsphase eingeteilt werden.

Die Planungsphase dient dabei der Gestaltung innerbetrieblicher Anlagen, dem Nachweis von Funktionalität und Leistung, sowie der Verbesserung von Systemen und Abläufen. Darunter fallen beispielsweise die Simulation von Materialfluss-systemen, die Lagersteuerung, etc.. Die Planungsphase hat langfristigen Ent-scheidungscharakter.

In der Realisierungsphase wurde bereits eine entsprechende Anlage ausgewählt und beim Hersteller bestellt. Die genaue Steuerung der Anlagen wird durch simu-lierten Probebetrieb detailliert festgelegt und darauf aufbauend erste Mitarbeiter-schulungen durchgeführt. Dadurch soll die Inbetriebnahme der Anlage verkürzt werden.

Die Betriebsphase überwacht den laufenden Betrieb, führt Auftragsplanungen für die verfügbaren Anlagen durch und entwickelt Ausfallstrategien als Reaktion auf eventuelle Störfälle. Sie führt zu kurzfristigen Entscheidungen. 24 25

[...]


1 Vgl. ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 73.

2 ENGESSER, CLAUS, SCHWILL (2006), S. 648.

3 ENGESSER, CLAUS, SCHWILL (2006), S. 648.

4 ENGESSER, CLAUS, SCHWILL (2006), S. 648.

5 ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 73.

6 Vgl. BECKER (1998), S. 181.

7 VDI Richtlinie 3633 (1996), Blatt 1.

8 Vgl. ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 74.

9 VDI Richtlinie 3633 (1996), Blatt 1.

10 VDI Richtlinie 3633 (1996), Blatt 1.

11 Vgl. ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 77.

12 Vgl. KUHN, RABE (1998), S. 4 f.

13 ENGESSER, CLAUS, SCHWILL (2006), S. 648.

14 Vgl. ENGESSER, CLAUS, SCHWILL (2006), S. 648.

15 ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 78.

16 SCHÖNSLEBEN, (2007), S. 438.

17 KESTENBAUM, (2008).

18 Vgl. HRDLICZKA, JAKOBI (1997) S. 6.

19 Vgl. WENZEL, WEIß, COLLISI-BÖHMER (2008), S.15.

20 Vgl. ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 74.

21 Vgl. VDI Richtlinie 3633 (1996), Blatt 1.

22 Vgl. ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 75 f.

23 Vgl. SCHÖNSLEBEN, (2007), S. 462.

24 Vgl. ARNOLD, KUHN, FURMANS (2008), S. 74 f.

25 Vgl. KUHN, RABE (1998), S. 7 f.

Ende der Leseprobe aus 28 Seiten

Details

Titel
Simulationsplanung
Untertitel
Logistikplanung mit Simulationsplanungssoftware
Hochschule
Westfälische Wilhelms-Universität Münster  (Institut für Wirtschaftsinformatik)
Veranstaltung
IT-Systeme in der Logistik
Note
1,3
Autor
Jahr
2009
Seiten
28
Katalognummer
V136250
ISBN (eBook)
9783640434428
ISBN (Buch)
9783640434121
Dateigröße
653 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Simulation, Logistik, Wirtschaftsinformatik, IT-Systeme, IT-Systeme in der Logistik, Logistikplanung, Simulationsplanung, Simulationstools
Arbeit zitieren
Bachelor Michel Hecking (Autor), 2009, Simulationsplanung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/136250

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