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Über dieses Buch

Simulationsmodelle bilden die Realität in einem digitalen Modell ab. Unterschiedliche Produktionsszenarien können so miteinander verglichen werden, ohne dass die reale Produktion gestört wird. In der Regel wird dann das Szenario umgesetzt, das ingenieurwissenschaftliche Zielsetzungen, wie den funktionellen Betrieb des Produktions- und Logistiksystems, möglichst gut erfüllt. Die Berücksichtigung von Kosten wird dabei vielfach in der Simulation vernachlässigt, obwohl der Betrieb der genannten Systeme stets mit Kosten verbunden ist. Eine einfache Bewertung der simulativ ermittelten Faktorverbräuche mit konstanten Kostensätzen greift diesbezüglich in der Regel zu kurz. Das vorliegende Werk zeigt unterschiedliche Möglichkeiten auf, wie angemessene Kostengrößen mit Hilfe der Simulation ermittelt und in der Simulation selbst berücksichtigt werden können. Hierzu wird eine Topologie entwickelt. Zu einzelnen Ausprägungen der Topologie werden Anwendungsbeispiele diskutiert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlagen

Frontmatter

1. Einführung in die Kostensimulation

Zusammenfassung
Seit vielen Jahren werden Simulationswerkzeuge mit Erfolg eingesetzt, um Systeme und Prozesse in Produktion und Logistik technisch effizient zu gestalten. So bieten sie die Möglichkeit, verschiedene Produktionskonzepte vor einer möglichen Realisierung zu untersuchen und deren Eigenschaften zu vergleichen. Des Weiteren können Engpässe aufgedeckt, unterschiedliche Steuerungsstrategien getestet und Kapazitäten dimensioniert werden. Eine nähere Betrachtung zeigt jedoch, dass im Rahmen einer Simulationsstudie vor allem die Untersuchung und Optimierung technisch-logistischer Parameter wie Anlagenausbringung, Durchlaufzeiten und Bestände im Vordergrund stehen. Wird nun lediglich ein Optimum bezüglich zeit- und mengenmäßiger Zielvorgaben angestrebt, ist ein so ausgelegtes System nicht zwangsläufig (sondern eher zufällig) auch wirtschaftlich die beste Lösung.
Jürgen Wunderlich

2. Kostenrechnerische Grundlagen für Kostensimulationen

Zusammenfassung
Unter Simulationen lassen sich Durchführungen von Experimenten an einem Modell verstehen. Sie werden zur Leistungsbewertung eines Systems eingesetzt (März et al. 2011). Diese Leistungsbewertung bezieht sich wiederum auf ein Zielsystem. Betriebswirtschaftlich unterscheidet man die Komplexe Sachziel und Formalziel. Innerhalb des Bereichs des Formalziels gibt es wiederum die Subsysteme Ergebnisziel, Finanzziel sowie Risikoziel. Abbildung 2.1 illustriert diese Zusammenhänge (Abbildung: vgl. Männel 1995).
Bernd Zirkler, Steffen Mühsinger

3. Grundlagen von Kostensimulationsexperimenten

Zusammenfassung
Dieses Kapitel führt in das Themenfeld Simulation ein. Hierzu werden relevante Begrifflichkeiten definiert und voneinander abgegrenzt.
Enrico Teich, Marco Trost, Thorsten Claus

4. Grundlagen der Optimierung

Zusammenfassung
Seit vielen Jahrzehnten und in den letzten mit zunehmender Intensität werden Probleme als Optimierungsprobleme dargestellt. Beispiele sind die optimale Nutzungsdauer eines Investitionsobjekts, die Produktionsplanung, die Lagerhaltung bei zufälliger Nachfrage, die Beladung von Lastwagen und die Festlegung von deren (Fahr-) Routen. Dies führte vor allem in amerikanische Literatur zur ökonomischen Ausbildung zur Verwendung von Optimierungsmodelle zur Erläuterung von Sachverhalten – als Beispiel möge das Buch Hillier und Hillier (2011) dienen, welches auch viele Fallstudien aus konkreten industriellen Anwendungen enthält.
Frank Herrmann

5. Grundlagen der Kostensimulation im Produktionsumfeld

Zusammenfassung
Produzierende Unternehmen stehen im Zuge der Industrie 4.0 vor einer Vielzahl von Herausforderungen. Hier ist unter anderem die Entwicklung von Geschäftsmodellen zu nennen, die die Wettbewerbsfähigkeit absichern und den steigenden Kundenansprüchen gerecht werden. Insbesondere die im Rahmen der Industrie 4.0 angestrebte „Losgröße 1“ erschwert die effiziente Auftragsabwicklung bei Produktionsunternehmen. Eine weitere signifikante Herausforderung der Industrie 4.0 ist das Fehlen von „Best Practice Erfahrungen“. (vgl. Augenstein 2018)
Christine Hirsch, Irina Gamankova, Friedrich Livonius, Enrico Teich, Thorsten Claus

Forschungsansätze und Anwendungsbeispiele

Frontmatter

6. Status der Berücksichtigung von Kosten in der Anwendungspraxis der Simulation in Produktion und Logistik

Zusammenfassung
Ereignisdiskrete Simulation (Discrete Event Simulation; DES) erfreut sich als Methode zur Unterstützung von Planungs- und Steuerungsaufgaben einer großen Akzeptanz. Das bestätigen neben zahlreichen Veröffentlichungen (vgl. z.B. Wenzel et al. 2010; Jahangirian et al. 2010; Negahban und Smith 2014) nicht zuletzt unsere eigenen tagtäglichen Erfahrungen in zahlreichen Simulationsstudien mit Anwendern aus so unterschiedlichen Branchen wie Automobil, Bau, Bekleidung, Chemie, Intralogistik, Maschinenbau und Schiffbau.
Sven Spieckermann

7. Verschiedene Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Kostenaspekten im Rahmen der Simulationsbewertungsfunktion der Optimierung

Zusammenfassung
Module zur Materialbedarfsplanung und Disposition sind wichtige Bestandteile von Enterprise-Resource-Planning (ERP) Systemen. Mit Hilfe einer Vielzahl von Planungsparametern können die in diesen Systemen hinterlegten Algorithmen an die spezifischen Gegebenheiten in einem Unternehmen angepasst werden. Pro Material können z. B. die Parameter Vorlaufzeit, Losgrößenheuristik und die Losgrößenmodifikatoren eingestellt werden, welche die Materialbedarfsplanung beeinflussen. Bei der Einstellung der Dispositionsparameter eines ERP-Systems wird zwischen der Parameterinitialeinstellung und der Parameterpflege im laufenden Betrieb unterschieden. Die Parameter sind im laufenden Betrieb nach einer wesentlichen Änderung von Umweltfaktoren oder des Produktionssystems, mindestens jedoch einmal jährlich zu prüfen und ggfs. anzupassen (Jodlbauer 2008).
Ulrike Stumvoll

8. Kostenorientierte Ablaufplanung komplexer Prozesse am Beispiel der Montage

Zusammenfassung
Der weltweite Trend zur Nachfrage individueller Produkte in allen Branchen kann zu einem Anstieg des Produktionsvorbereitungs- und Produktionsdurchführungsaufwandes und somit auch der Kosten führen. Ein prominentes Beispiel dafür stellt die in der heute noch vorwiegend durch manuelle Prozesse geprägten Montage kundenindividueller Großerzeugnisse (z.B. Maschinen, Anlagen und Großfahrzeuge) dar. Um diese Produkte wettbewerbsfähig herzustellen, ist ein effizienter Ressourceneinsatz notwendig. Zudem gilt es bei der primären Erstellung von Montageablaufplänen spezielle Restriktionen zu berücksichtigen, wie z.B. projektspezifisch variierende Zielstellungen. Allgemein kann die daraus resultierende ablauforientierte Ressourcenzuteilungsplanung als „ganzzahliges Entscheidungsproblem“ charakterisiert werden. Komplexe Montagesysteme zeichnen sich nicht nur durch komplexe technologische Prozessmodelle aus, sie verfügen auch über heterogene, flexibel einsetzbare Ressourcenpools. Dabei können den Prozesselementen bzw.
Michael Völker, Mathias Kühn

9. Anwendungsbeispiel für die Kostensimulation der Bestellmengenplanung für verderbliche Güter in Lebensmittelfilialen

Zusammenfassung
In diesem Beitrag wird eine Umsetzungsmöglichkeit einer diskreten Kostensimulation anhand eines Beispiels aus dem Bereich des Lebensmitteleinzelhandels (LEH) gezeigt. In dem Anwendungsbeispiel geht es um die folgende Problemstellung: Ein LEH-Unternehmen möchte analysieren, welche Auswirkung unterschiedliche Bestellmengenmodelle auf Kosten und Abfallmengen in den Filialen haben können. Um die Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu untersuchen, wird seitens des LEHUnternehmens eine Kostensimulation durchgeführt. Die Kostensimulation wird also in diesem Fall zur Unterstützung einer taktischen Entscheidung verwendet.
Larissa Janssen, Jürgen Sauer, Harald Schallner

10. Kostenintegration und Kostenermittlung in Simulationsexperimenten

Zusammenfassung
Regelmäßig kann festgestellt werden, dass kein einheitliches Verständnis von einer simulationsbasierten Kostenbetrachtung, die häufig plakativ als Kostensimulation bezeichnet wird, besteht. Vielmehr treten oftmals sehr unterschiedliche Vorstellungen zu Tage. So sehen viele betriebswirtschaftlich geprägte Manager schon in einer etwas umfangreicheren Tabellenkalkulation, die eine einfache Parameteränderung bietet, bereits eine Anwendung der Kostensimulation. Für einen Fabrikplaner, der die Möglichkeiten moderner ereignisdiskreter Simulationswerkzeuge kennt, handelt es sich bei einer solchen Tabellenkalkulation aber bestenfalls um eine fortgesetzte statische Proberechnung.
Jürgen Wunderlich

11. Stochastische Simulation und Genetischer Algorithmus zur optimierten Flexibilitätsausnutzung von Swing-Optionen mit unterjährigen Restriktionen bei der Energiebeschaffung

Zusammenfassung
Die Energiemärkte haben sich in den vergangenen Jahren, bedingt durch Liberalisierung, Energiewende und Digitalisierung, gewandelt. In der jüngeren Vergangenheit haben sich verschiedene Dienstleistungsunternehmen etabliert, die den Energiehandel sowohl mit standardisierten als auch mit strukturierten Energiehandelsprodukten auf Basis bilateraler Vereinbarungen ermöglichen. Mit dem Entstehen verschiedener Handelsplattformen ist es für Industrieunternehmen möglich, die Beschaffungsoptionen über die Handelsmärkte zu nutzen und die Energiebeschaffung in Eigenregie zu organisieren.
Marc Hanfeld

12. Aufbau von Kostensimulationsmodellen mit Standard- Modellierungssprachen

Zusammenfassung
Wie wir in den vorangehenden Kapiteln gesehen haben, bedeutet die Erstellung eines Simulationsmodells für die Kostensimulation einen erheblichen Aufwand.
Christoph Laroque, Ralf Laue, Christian Müller
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