Betriebssimulationen

Betriebssimulationen bezeichnet die computergestützte Nachbildung von betrieblichen Systemen, Prozessen oder Entscheidungssituationen mit dem Ziel, ihr Verhalten unter verschiedenen Annahmen zu beobachten und zu analysieren. Typische Einsatzfelder sind Produktion, Logistik, Lagerhaltung, Finanz- und Dienstleistungsprozesse sowie Kapazitäts- und Ressourcenplanung. Simulationen ermöglichen es, Änderungen vor ihrer Realisierung zu testen, Risiken abzuschätzen und Optimierungspotenziale aufzudecken.

Grundlegend umfasst der Prozess das Modellieren eines realen Systems, das Sammeln relevanter Daten, die Kalibrierung und Validierung des Modells sowie das Durchführen von Experimenten. Modelle können deterministisch oder stochastisch sein, und unterschiedliche Ansätze verwenden ergänzende Paradigmen: diskrete-Ereignis-Simulation (für Fertigung und Logistik), Systemdynamics (für langfristige, zusammenhängende Prozesse) oder agentenbasierte Modelle (für verteilte Entscheidungen). Monte-Carlo-Simulationen dienen der Unsicherheitsanalyse.

Typische Anwendungen umfassen Produktionsplanung, Material- und Schichtplanung, Bestands- und Lieferkettenmanagement, Kapazitätsauslastung, Layout- und Prozessdesign sowie die Bewertung von Investitions- und Veränderungsszenarien. In Dienstleistungsbereichen werden Wartezeiten, Personalbedarf und Servicelevels untersucht.

Für Betriebssimulationen kommen spezialisierte Softwarewerkzeuge zum Einsatz, die diskrete-Ereignis-Simulationen für Fertigung und Logistik, systemdynamische Modelle oder hybride Ansätze unterstützen. Die Wahl des Ansatzes hängt von der Zielsetzung, der verfügbaren Datenlage und der Komplexität ab. Modelle sollten gut dokumentiert, reproduzierbar und regelmäßig validiert werden.

Vorteile sind realistische Risiko- und Kostenabschätzung, bessere Entscheidungsgrundlagen und die Möglichkeit, Veränderungen virtuell zu testen. Grenzen entstehen durch Datenqualität, Modellkomplexität, Aufwandsbedarf und das Risiko von Fehlimplementierungen oder zu stark vereinfachenden Annahmen. Die Wurzeln der Betriebssimulation liegen in der Operations Research der Mitte des 20. Jahrhunderts; seitdem hat die Verfügbarkeit von Rechenleistung deren Einsatz verbreitert.