Simulation

Unter Simulation versteht man die Analyse zeitdynamischer Prozesse mittels computergestützter Experimente. Dabei kann es sich z.B. um die Ausbreitung einer ansteckenden Krankheit, den Materialfluß durch ein Produktionssystem oder die zeitliche Entwicklung eines bestimmten Aktienkurses handeln. Will man solche Systeme erforschen, um Abhängigkeiten herauszufinden oder Vorhersagen zu machen, muß man umfangreiche Experimente durchführen, die kostspielig und langwierig sind. Oft scheitern solche Experimente aber auch daran, dass man das reale System gar nicht manipulieren kann, oder die Zeit nicht ausreicht, um die vielen Untersuchungen durchzuführen. Ziel der Simulation ist es, die realen Abläufe durch ein mathematisches Modell zu abstrahieren und die Experimente auf das Modell zu übertragen. Da das Modell mit Hilfe eines Computers numerisch realisiert wird, können die Experimente schnell, kostengünstig und gefahrlos durchgeführt werden. Wozu die Natur Tage und Jahre benötigt, kann auf diese Weise in wenigen Sekunden oder Minuten nachgestellt werden. Als Ergebnis erhält man Daten, die gegebenenfalls mit Hilfe statistischer Verfahren weiter ausgewertet werden müssen. 

Beispiel: Kapazitätsplanung mittels Simulation

Bei der Neuplanung einer Fertigungslinie wurde von der Fabrikplanung vorgesehen, zwei aufeinanderfolgende Prozessstufen, die in unterschiedlichen Werkhallen untergebracht werden sollen, durch ein fahrerloses Transportsystem miteinander zu verbinden. Die Kapazitätsberechnung ergab, dass man den Transport mit drei Fahrzeugen bewerkstelligen könnte. Trotz der hohen Auslastung des Transportsystems von etwa 97% wollte das Management wegen der hohen Anschaffungskosten der Fahrzeuge und der angespannten Finanzsituation während des Anlaufs des neuen Produkts zunächst keine weiteren Fahrzeuge genehmigen. Im Gegenteil, man war sogar erleichtert, das Transportsystem so effizient nutzen zu können, zumal man in der Rechnung statischen bereits sämtliche Ausfallzeiten für Wartung und Instandsetzung berücksichtigt hatte.

Die Simulation aber brachte an den Tag, dass sich ein zusätzliches Fahrzeug bereits nach einem Jahr amortisieren würde, weil man aufgrund der hohen Auslastung der Fahrzeuge einen unerhältnismäßig hohen Stauraum am Ende der ersten Prozessstufe hätte vorsehen müssen (siehe Grafik). Der Stauraum wäre aufgrund der kapitalintensiven Rollbahnkomponenten einerseits und der hohen Kapitalbindung durch die dort wartenden Werkstücke andererseits zu einem erheblichen Kostenfaktor geworden, der in keinem Verhältnis zu den Anschaffungs- und Wartungskosten eines weiteren Fahrzeugs gestanden hätte (siehe Tabelle). Hätte man sich also ausschließlich auf die statische Rechnung verlassen, wären die Gesamtkosten etwa doppelt so hoch gewesen. 

Wirtschaftlichkeitsanalyse

 

3 Fahrzeuge 4 Fahrzeuge 5 Fahrzeuge
Auslastung 97% 73% 58%
Anschaffungskosten 75.000 € 100.000 € 125.000 €
Stauraum 100.000 € 11.000 € 8.000 €
Kapitalbindung(*) 240.000 € 26.000 € 20.000 €
Wartung 30.000 € 40.000 € 50.000 €
Gesamtkosten 445.000 € 177.000 € 203.000 €
 

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