Simulationstheorie und ihre Anwendung auf betriebliche Systeme PDF
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Sie ermöglicht es, zeitabhängige betriebliche Prozesse modellmäßig nachzuahmen, um das Verhalten komplexer betrieblicher Systeme bei bestimmten Handlungsalter nativen aufzeigen zu können. In der Literatur ist eine Fülle von Anwen dungsbeispielen zu finden, in denen betriebswirtschaftliche Entscheidungs probleme erfolgreich mit Hilfe dieser Vorgehensweise gelöst wurden. Um so mehr erstaunt es, daß bislang keine geschlossene Theorie existiert, die als allgemeine Grundlage für die Simulation betrieblicher Systeme dienen könnte. Der vorliegende Band 3 der "Beiträge zur industriellen Unternehmensfor schung" leistet einen ausgewogenen eigenständigen Beitrag, um diese offen sichtliche Lücke zu schließen. In ihm wird - ausgehend von der System theorie - ein allgemeiner methodologiseher Rahmen für die Simulation ent wickelt und diskutiert, wie diese Vorgehensweise zur Lösung betrieblicher Entscheidungsprobleme eingesetzt werden kann. Die eingehende Diskussion der grundsätzlichen Struktur von Simulationsmodellen läßt generelle Aus sagen über deren Modellcharakter zu und ermöglicht allgemeingültige über legungen zur Auswertung von Simulationsergebnissen. Ausgehend von einer allgemeinen Darstellung der bei der Simulation verwendeten formalen Systeme, werden Wege zur Gestaltung betrieblicher Systeme auf der Basis von Simulationsmodellen beschrieben. Die in diesem Zusammenhang ge äußerten Gedanken dürften für die Weiterentwicklung der Simulations theorie grundlegend sein. Für den an Anwendungen interessierten Praktiker gibt die vorgestellte Theorie wichtige Orientierungshilfen für die Erstellung und Auswertung von Simulationsmodellen. Ihm wird die Lektüre des Buches durch eine Reihe detailliert beschriebener und ausführlich erläuterter betriebswirtschaftlicher Anwendungsbeispiele erleichtert. Dietrich Adam Vorwort des Verfassers Das Anliegen dieser Arbeit ist es, ein allgemeines Konzept der Erstellung und Auswertung formaler zeitabhängiger Modelle zur Simulation betrieb licher Systeme zu entwickeln und Wege zur Gestaltung betrieblicher Systeme auf der Basis von Simulationsmodellen aufzuweisen. Basierend auf einer präzisen allgemeinen Definition des Systembegriffs, wird Simulation als die Erstellung einer möglichen Zustandsgeschichte realer Systeme mit Hilfe formaler Systeme charakterisiert. Die strikte Verwendung des system theoretischen Instrumentariums bei der Klärung aller mit der Simulation in Verbindung stehender Sachverhalte ermöglicht es, in einer Theorie der Simulation betrieblicher Systeme drei Problemkreise getrennt abzuhandeln. Der erste Problemkreis befaßt sich mit der Erstellung einer Klasse von for malen Systemen, die zur Bildung von Simulationsmodellen geeignet sind. Es wird nachgewiesen, daß zeit- und ereignisorientierte Modelle eine gleich artige Struktur aufweisen und als nichtantizipatorische Zeitsysteme auf gefaßt werden können. Diese Systemklasse deckt den Anwendungsbereich der Simulation ab. Anschließend werden der Modellbildungsprozeß und die Glaubwürdigkeit von Simulationsmodellen diskutiert. Im zweiten Problemkreis wird die Frage erörtert, wie Simulationsmodelle zur Analyse betrieblicher Systeme genutzt werden können. Neben der Ver wendung deterministiscll.er erklärender Zustandsgeschichten wird insbeson dere die Vorgehensweise analysiert, wenn der Untersuchende nur unvoll kommene Information über die erklärenden Zustandsgeschichten besitzt. Bei der Auswertung von Simulationsergebnissen besteht das Problem darin, Maßgrößen für Systeme zu finden, deren Zustandsgeschichten nur als stochastische Prozesse zu charakterisieren sind. Der dritte Problemkreis beschäftigt sich mit der zielsetzungsgerechten Gestaltung betrieblicher Systeme. Die Gestaltungsaufgabe wird als Such aufgabe formuliert, die darin besteht, aus einer Familie von Systemen ein zielsetzungsgerechtes System herauszufinden. Dabei werden sowohl extremale als auch befriedigende Zielsetzungen berücksichtigt. Zur Lösung der Suchauf gabe werden simultane und sequentielle Suchverfahren erläutert, die dem experimentellen Charakter der Simulation entsprechen. Die vorliegende Arbeit wurde von Herrn Prof. Dr. D. Adam durch seinen kritischen Rat in ständiger Diskussionsbereitschaft maßgeblich gefördert. Er führte mich auch in den Bereich der Wirtschaftswissenschaften ein. Ich bin ihm daher sehr zu Dank verpflichtet. Thomas Witte - I - Inhaltsverzeichnis Seite O. Die Intention der Arbeit 1. Die Aufgaben der Simulation 2 1.1 Der systemtheoretische Ansatz 2 1.1.1 Der allgemeine Systembegriff 2 1.1.2 Allgemeine reale Systeme 7 1.1.3 Betriebliche Systeme 11 1.1.4 Formale Systeme als Modelle rea- ler Systeme 13 1.2 Definition und Abgrenzung des Begriffs Simulation 17 1.2.1 Simulation als Erstellung einer Zustandsgeschichte eines realen Systems mit Hilfe eines formalen Systems 18 1.2.2 Monte-Carlo-Methoden 25 1.2.3 Planspiele 27 1.3 Simulation als Entscheidungshilfe in betrieblichen Systemen 29 1.3.1 Simulation zur Analyse betrieb- licher Systeme 29 1.3.2 Simulation und Systemgestaltung 32 1.3.3 Betriebswirtschaftliehe Anwen- dungsbeispiele 38 2. Notwendigkeit und Inhalt einer Theorie der Simulation 40 2.1 Die Nachteile der Kasuistik 41 2.2 Der formale Rahmen der Simulation 42 3. Die Bildung von Simulationsmodellen 45 3.1 Simulationsmodelle als formale Systeme 45 3.1.1 Die Konstruktion eines Modells bei zeitorientierter Vorgehens- weise 49 3.1.2 Die Konstruktion eines Modells bei ereignisorientierter Vorge- hensweise 59 3.1.3 Die Struktur der zur Simulation verwendeten formalen Systeme 74 - II - Seite 3.2 Zeitsysteme und ihre Eignung zur Simu- lation 78 3.2.1 Nichtantizipatorische Zeitsysteme 80 3.2.2 Kausale Zeitsysteme und ihre Eig- nung zur Simulation 87 3.2.3 Die Äquivalenz von Nichtantizipa- tion und Kausalität 91 3.3 Zeitsysteme als Modelle realer Systeme 98 3.3.1 Der Unterschied zwischen zeit orientierten und ereignisorien- tierten Modellen 99 3.3.2 Der Modellbildungsprozeß 102 3.3.3 Das Problem der Glaubwürdigkeit von Simulationsmodellen 112 4. Die Analyse betrieblicher Systeme mit Hilfe der Simulation 118 4.1 Die Verwendung von speziellen Eingabe- folgen zur Analyse eines Systems 120 4.1.1 Die Vorgabe einer Testfolge mit einem Sprung 121 4.1.2 Die Vorgabe einer periodischen Testfolge 127 4.2 Die Prognose des Verhaltens eines Systems mit Hilfe der Simulation 130 4.2.1 Wahrscheinlichkeitsmaße und die Eintreffenswahrscheinlichkeit bestimmter Systemzustände 134 4.2.2 Die Erzeugung von Realisierungen von Zufallsgrößen 143 4.3 Die Erstellung von Zustandsgeschichten eines Systems bei unvollkommener Infor- mation 153 4.3.1 Die Vorgehensweise bei zeitorien- tierten Modellen 153 4.3.2 Die Vorgehensweise bei ereignis- orientierten Modellen 155 4.4 Die Auswertung von Simulationsergebnis sen 167 - III - Seite 4.4.1 Die Probleme der Messung 167 4.4.2 Maßgrößen für Systeme im stati- stischen Gleichgewicht 177 4.4.3 Maßgrößen für Systeme, die sich nicht im statistischen Gleichge- wicht befinden 188 5. Die Gestaltung betrieblicher Systeme auf der Basis von Simulationsmodellen 195 5.1 Die Aufgabensteilung bei extremalen und befriedigenden Zielsetzungen 195 5.2 Möglichkeiten zur Lösung der Suchauf- gabe bei einer extremalen Zielsetzung 207 5.2.1 Lösungssuche mit Hilfe simulta- ner Suchpläne 209 5.2.2 Lösungssuche mit Hilfe sequentiel- ler Suchpläne 220 5.2.2.1 Suchmethoden für eindi mensionale unimodale Probleme 224 5.2.2.2 Suchmethoden für mehrdi mensionale unimodale Probleme 232 5.3 Möglichkeiten zur Lösung der Suchauf gabe bei einer befriedigenden Zielset- zung 240 6. Erweiterungsmöglichkeiten des dargestell- ten Konzeptes 245 Symbolverzeichnis 247 Verzeichnis der Abbildungen 249 Literaturverzeichnis 252 - 1 - o. Die Intention der Arbeit Die Komplexität betrieblicher Zusammenhänge be dingt den Einsatz effizienter Entscheidungshil fen bei der Lösung von Managementproblemen. Er fahrung und Intuition müssen durch formale Metho den unterstützt werden. Sie können umso wirkungs voller eingesetzt werden, je präziser die Voraus setzungen und Problemstrukturen bekannt sind, die ihnen zugrundeliegen. Obwohl die Simulationstechnik heute zum Standard instrumentarium der Unternehmensforschung zählt, fehlt ein allgemeiner methodologischer Rahmen für die bei ihr benutzte Vorgehensweise. Das Anliegen dieser Arbeit ist es, ein allgemeines Konzept der Erstellung und Auswertung formaler zeitabhängiger Modelle zur Simulation betrieblicher Systeme zu entwickeln und darzustellen, welche Vorgehenswei sen zur Optimierung derartig analysierter Systeme dienen können. Dem breiten Anwendungsbereich der zu untersuchenden Methode entsprechend muß zu nächst ein Begriffsinstrumentarium geschaffen werden, das es ermöglicht, die vielfältigen Pro blemstrukturen in einer einheitlichen Sprache zu beschreiben.
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