Definition
Eine Simulationsstudie umfasst Vorbereitung, Durchführung und Auswertung gezielter Experimente an einem Simulationsmodell. Das Modell bildet nur die für das Untersuchungsziel relevanten Eigenschaften eines realen oder geplanten Systems ab.
Mindestbestandteile
- Entscheidungsfrage, Zielgrößen und Systemgrenze
- geprüfte Last-, Technik- und Organisationsdaten
- dokumentiertes Konzept- und Computermodell
- Verifikation und Validierung
- Experimentplan mit Szenarien, Laufzeit und Wiederholungen
- Auswertung mit Unsicherheit, Sensitivität und Grenzen
Phasen einer Simulationsstudie
- Aufgabe formulieren: Entscheidung, Zielgrößen, Systemgrenze und zulässige Vereinfachungen werden abgestimmt.
- Daten aufbereiten: Ankünfte, Bearbeitungszeiten, Schichtkalender, Störungen und Steuerungsregeln erhalten Quelle und Einheit.
- Konzeptmodell erstellen: Prozesse, Ressourcen, Puffer und Wechselwirkungen werden zunächst fachlich beschrieben.
- Computermodell umsetzen: Das Konzept wird in der gewählten Simulationssoftware implementiert und schrittweise geprüft.
- Experimente planen: Szenarien, Faktoren, Laufzeit, Aufwärmphase und Wiederholungen werden vor der Auswertung festgelegt.
- Ergebnisse bewerten: Kennzahlen, Streuung, Sensitivität und Grenzen werden gemeinsam interpretiert.
Warum braucht die Studie einen Experimentplan?
Ein Experimentplan verhindert, dass Varianten nur so lange verändert werden, bis ein gewünschtes Ergebnis erscheint. Basisfall und Alternativen verwenden dieselben Lastdaten, Kennzahlen und Auswertungsregeln. Bei stochastischen Eingaben werden mehrere unabhängige Wiederholungen betrachtet; Mittelwert und Streuung gehören zusammen.
Die Aufwärmphase trennt den künstlichen leeren Modellstart vom eingeschwungenen Verhalten, sofern kein definierter Startzustand untersucht wird. Laufzeit und Zahl der Wiederholungen hängen von Prozessrhythmus, seltenen Ereignissen und gewünschter statistischer Sicherheit ab. Eine pauschale Anzahl wäre methodisch nicht belastbar.
Welche Ergebnisse sind entscheidungsfähig?
Ein Ergebnisbericht verbindet die Modellannahmen mit den ausgewerteten Kennzahlen. Typische Größen sind Durchsatz, Durchlaufzeit, Bestand, Warteschlange, Ressourcenauslastung und Termintreue. Zusätzlich werden Engpassmechanismus, sensible Parameter und Bedingungen benannt, unter denen sich die Rangfolge der Varianten ändert.
Die Studie liefert damit keine scheinbar exakte Zukunftsprognose. Sie macht Konsequenzen definierter Annahmen vergleichbar und zeigt, welche Variante unter den untersuchten Bedingungen robust ist. Offene Datenrisiken und nicht modellierte Einflüsse bleiben Teil der Entscheidung.
Entscheidung und Modell trennen
Vor dem Projektabschluss wird festgehalten, welche Schlussfolgerung durch welche Simulationsergebnisse gestützt wird. Dabei bleiben Modellbefund und Managemententscheidung getrennt: Das Modell kann etwa zeigen, dass Variante A unter hoher Last stabiler ist. Investition, Umsetzungsrisiko oder strategische Flexibilität können dennoch für eine andere Entscheidung sprechen.
Die Übergabe umfasst deshalb nicht nur Kennzahlentabellen, sondern auch Szenariobeschreibungen, Annahmen, Modellgrenzen und eine Liste offener Risiken. Relevante Modellstände und Eingabedaten werden so archiviert, dass Ergebnisse später reproduziert werden können. Wird das System weiterentwickelt, ist damit erkennbar, ob eine neue Frage durch vorhandene Experimente beantwortet werden kann oder ob Daten, Validierung und Experimentplan angepasst werden müssen.
Abgrenzung
Ein einzelner Modelllauf ist noch keine Studie. Eine 3D-Animation ist eine Darstellungsform, kein Qualitätsnachweis. Simulation erzeugt außerdem nicht automatisch ein Optimum; dafür müssen Varianten oder Optimierungsverfahren mit einem definierten Zielsystem verbunden werden.
Die aktuelle Grundlage ist VDI 3633 Blatt 1:2014-12. Der vollständige Ablauf ist im Leitfaden Simulationsstudie nach VDI 3633 beschrieben.
Simulationsstudie in der Praxis: Die passenden Planungs- und Beratungsansätze bündelt unsere Leistungsübersicht.