Das Streben nach einer intelligenten, vernetzten Welt wird durch die Integration von Simulations- und Digital Twin-Konzepten in traditionelle Geschäftsprozesse ermöglicht. Die diskrete Ereignissimulation (DES) ist ein solches Konzept, das in diese Kategorie fällt, da es für die Modellierung komplexer Geschäftssysteme und -abläufe verwendet werden kann. Mit DES ist es möglich, digitale Simulationen von industriellen Prozessen und Geschäftsabläufen zu entwickeln, um Geschäftseinblicke zu erhalten oder operative Exzellenz zu erreichen. In der Tat nutzt die Fertigungsindustrie derzeit DES-Tools, um komplexe Systeme und Prozesse wie das Lieferkettenmanagement und die Produktionslebenszyklen zu verbessern.
Obwohl die diskrete Ereignissimulation einen wichtigen Platz in den Produktionszyklen eingenommen hat, wird sie in den technischen Abläufen und in der breiteren Geschäftswelt immer noch übersehen. Untersuchungen zufolge ist die mangelnde Integration von DES in diesen Kreisen auf eine ungesunde Abneigung von Ingenieurstudenten gegen Statistiken zurückzuführen, und Wirtschaftsstudenten sind nicht weit davon entfernt. Außerdem übersehen die Studenten im Allgemeinen die Bedeutung der statistischen Analyse und ihre Bedeutung für die Vereinfachung von Entscheidungsprozessen. Diese und andere persönliche Gründe haben die Integration von DES in den Ingenieur- und Wirtschaftskreislauf behindert.
Trotz dieser Herausforderungen hat die diskrete Ereignissimulation den Studierenden der Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften, die ihr Handwerk in einer zunehmend digitalisierten Welt ausüben wollen, noch viel zu bieten. Um zu ermutigen und die Bedeutung der DES zu verdeutlichen, werden die wichtigsten Gründe diskutiert, warum die diskrete Ereignissimulation an Ingenieur- und Wirtschaftshochschulen gelehrt werden sollte.
Am Ende dieses Artikels werden die Studenten verstehen:
Die diskrete Ereignissimulation ist eine Methode zur Modellierung komplexer Umgebungen oder Systeme, in denen Ereignisse nacheinander auftreten. Sie modelliert auch die Interaktionen zwischen Objekten und Systemoperationen innerhalb des Systems, wenn diese Interaktionen zeitabhängig sind. Bei der diskreten Ereignissimulation können auch Ungewissheiten, Einschränkungen und Abhängigkeiten, die zwischen verschiedenen Ereignissen auftreten, in das Modell einbezogen werden.
Ein einfaches Beispiel für die Anwendung von DES ist die Modellierung eines Mautstellensystems, bei dem Fahrzeuge eine Gebühr zahlen müssen, um die Schranke zu passieren. In diesem Szenario sind die Systemeinheiten im Modell die Arbeitsstationen mit den Kassierern und die Fahrzeugschlange. Das Systemereignis ist die Ankunft des Fahrzeugs und die Abfahrt des Fahrzeugs, die nach einer Zahlung erfolgt. Die Systemzustände, die sich mit jedem Ereignis ändern, sind die Anzahl der Fahrzeuge in der Warteschlange und der Status des Arbeitsplatzes, der entweder mit einem Fahrzeug besetzt ist oder ein Fahrzeug abgezogen hat. Die Zufallsvariablen oder Unsicherheiten, die in das System modelliert werden, sind die Ankunftszeiten der Fahrzeuge und die Servicezeit der Arbeitsstation.
DES-Tools oder Softwareanwendungen erfassen die verschiedenen Prozesse, die rund um die Mautstelle ablaufen, als diskrete Ereignisse. Dadurch wird es einfacher, noch komplexere Systeme zu analysieren und Hunderte von Variablen in einem DES-Modell zu berücksichtigen, und genau das tun die Hersteller. In der Fertigung wird ein DES-Tool verwendet, um einen digitalen Zwilling - ein digitales Modell der physischen Einheiten - des gesamten Fertigungssystems zu erstellen. Anhand des digitalen Modells lassen sich die Auswirkungen zusätzlicher Prozesse, wie z. B. eine Erhöhung des Angebots oder der Nachfrage, auf das System analysieren. Auf diese Weise wird eine wertvolle digitale Umgebung geschaffen, um die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf ein Fertigungssystem zu bewerten, bevor Geschäftsentscheidungen getroffen werden.
Im Jahr 2017 veröffentlichte der Baker Dearing Educational Trust Fund einen Bericht, in dem die Defizite in der naturwissenschaftlich-technischen und mathematischen (STEM) Ausbildung aufgezeigt wurden. Der Bericht hob die Tatsache hervor, dass 45 % der Studenten, die Ingenieurschulen besucht haben, glauben, dass das erworbene Wissen in der realen Welt nur schwer anzuwenden ist. 61 % der Studenten, die MINT-Institute besucht haben, sind außerdem der Meinung, dass das Erlernen technischer Fähigkeiten sie besser auf die reale Welt vorbereitet hätte.
Im Ingenieurwesen und in der Industrie wird die reale Welt von neuen Technologien und der Industrie 4.0 beherrscht, in der die Digitalisierung eine wichtige Rolle spielt. Daher ist ein praxisorientierterer Ansatz erforderlich, um die Studierenden auf diese Welt vorzubereiten. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, Techniken der diskreten Ereignissimulation, der Analyse und der Modellierung zu lehren. Die 5 Gründe, warum DES an Ingenieurschulen gelehrt werden sollte, sind:
Die Welt entwickelt sich zu einer intelligenteren, vernetzten Gemeinschaft von Dingen, und das gilt auch für die Industrie. Das gilt auch für die Industrie. Das Ingenieurwesen bewegt sich von einer Welt, die von Computern und CAD-Software dominiert wird, zu einer Welt, die von cyber-physikalischen Systemen und der autonomen Übertragung von Informationen beherrscht wird - das ist das Thema von Industrie 4.0. Während die computergestützte Konstruktion immer noch ein wichtiger Prozess in der industriellen Fertigung ist, konzentriert sich Industrie 4.0 mehr auf die Modellierung kompletter Produktionssysteme, Anlagen und Prozesse, um jeden industriellen Vorgang zu automatisieren.
In einer Welt, die von cyber-physikalischen Systemen dominiert wird, ist das Wissen über die diskrete Ereignissimulation und die Erstellung von Digital Twin-Umgebungen wichtig. Die Integration der diskreten Ereignissimulation und der für die DES-Modellierung verwendeten Werkzeuge in die Lehrpläne des Wirtschaftsingenieurwesens ist eine bessere Vorbereitung auf eine von Industrie 4.0 bestimmte Zukunft.
Statistiken des US. Bureau of Labor zeigen, dass Wirtschaftsingenieure, die sich für einen Master in Business Administration (MBA) entscheiden, mehr verdienen als ihre Kollegen, die dies nicht tun. Das liegt daran, dass in Industriekreisen das Wissen über Maschinen oder Anlagen nicht mehr ausreicht, um die Karriereleiter zu erklimmen. Unternehmen konzentrieren sich heute auf Ingenieure, die in der Lage sind, Geschäftsanalysen durchzuführen und fundierte Entscheidungen zu treffen, die zu einer höheren Kapitalrendite führen oder die Effizienz steigern.
Diskrete Ereignissimulationsmodelle sind bekannt für ihre Fähigkeit, Simulationen durchzuführen, die aufzeigen, wie sich Ereignisse auf bestimmte Geschäftsabläufe auswirken. Ein solches Ereignis könnte die Anschaffung einer neuen Ausrüstung oder die Einführung eines neuen Materialflusssystems sein. Ein DES-Modell kann die Auswirkungen anstehender Ereignisse auf den gesamten Betrieb simulieren, was einen fundierteren Entscheidungsprozess ermöglicht.
Durch die Einführung von DES-Konzepten in den Ingenieurschulen erhalten die Studenten das nötige Wissen, um Modelle zu erstellen und Simulationen durchzuführen, die einen echten Einblick in die Geschäftsabläufe bieten. Dies hilft den Studenten, bessere Entscheidungen zu treffen und in verschiedenen industriellen Nischen zu arbeiten.
Diskrete Ereignissimulationen liefern exakte Modelle, die die von einem Unternehmen generierten Daten für sich arbeiten lassen. Dies ermöglicht die Integration eines datengesteuerten Ansatzes zur Optimierung von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten und industriellen Systemen. In der realen Welt wollen Manager immer wissen, warum bestimmte Phänomene in einem realen System auftreten, und ein tiefgreifendes Verständnis kann durch DES erreicht werden.
DES kann verwendet werden, um ganze industrielle Systeme oder Prozesse als Sequenzen von Operationen zu modellieren, die an passiven Einheiten durchgeführt werden. Dies bietet eine Umgebung, in der diskrete Ereignisse analysiert und die daraus gewonnenen Daten genutzt werden können, um festzustellen, wie das jeweilige Ereignis optimiert werden kann. Dies führt zur Generierung von approximierten Daten, die zur Verbesserung der Produktivität und der Leistung der Arbeitskräfte genutzt werden können. Auf diese Weise kann ein Ingenieurstudent die Daten und die Abfolge der optimierten Ereignisse generieren, die die Produktivität in der Industrie steigern können.
Die traditionellen Lehrmethoden an Wirtschaftshochschulen beinhalten den Einsatz traditioneller Unterrichtsmethoden und Fallstudien. Sie bilden das Rückgrat der Wissensvermittlung in MBA-Programmen und haben nur begrenzten Wert, wenn es darum geht, das im Klassenzimmer Gelernte praktisch zu testen. Hier kann die diskrete Simulation helfen, aktives Lernen durch die Simulation physikalischer Systeme in die MBA-Klassenräume zu bringen. Einige der Gründe, warum es wichtig ist, DES in den Unterricht einzuführen, sind:
Die Möglichkeit, digitale Modelle zu erstellen, die auf Zwänge und interaktive Beziehungen reagieren, schafft eine Plattform für schwierige Entscheidungen, ohne dass man sich um die Konsequenzen kümmern muss. Das ist es, was die Integration der diskreten Ereignissimulation in MBA-Programme erreichen kann. Mit DES, das Lieferketten verwaltet, wird die Analyse der Auswirkungen neuer Geschäftskonzepte von einfachen Fallstudien zu einer tatsächlichen digitalen Umgebung, in der aktives Lernen möglich ist.
Kürzlich haben MBA-Programme an Schulen wie Harvard Simulationen in Form von spielerischen Szenarien eingeführt, um den Studenten Kommunikation und Projektmanagement beizubringen. Obwohl diese Spiele für die Förderung der Teamarbeit nützlich sind, fehlt ihnen die detaillierte Struktur, die DES bietet. Ein DES-System kann zum Beispiel verwendet werden, um die genauen Geschäftsabläufe in einem Industriesystem zu modellieren. Das Modell enthält eine digitale Darstellung der Ausrüstung, des Layouts der Werkshalle, der Versorgungskette, des Inventars und sogar der Produktions- und Beziehungsvariablen. Einschränkungen und zusätzliche Variablen können ebenfalls in Echtzeit hinzugefügt und ihre Auswirkungen analysiert werden.
Mit diesem Wissen sind Studenten und Fachleute besser darauf vorbereitet, mit Unwägbarkeiten und Echtzeitereignissen umzugehen, die sich auf die Geschäftsabläufe in der realen Welt auswirken können.
Die Fähigkeit, genau vorherzusagen, wie sich künftige Ereignisse auf komplexe Systeme auswirken werden, verschafft Unternehmen den nötigen Wettbewerbsvorteil, um sich in einem wettbewerbsintensiven Industriebereich einen Marktanteil zu sichern. Mit diskreten Ereignissimulationen werden Modelle erstellt, die als Grundlage für vorausschauende Analysen in komplexen Systemen dienen können. Dies ist vergleichbar mit dem Einsatz von CAD-Simulationen zur Durchführung von Belastungsanalysen an Prototypen, jedoch auf systematischer Ebene. Das bedeutet, dass DES-Modelle verwendet werden können, um digitale Zwillinge sehr komplexer Vorgänge zu erstellen und jeden Parameter oder jede Einschränkung, die das komplexe System definiert, genau zu erfassen.
Ein genaues DES-Modell ist ein leistungsfähiges Werkzeug für Geschäftsentwicklungsexperten und Projektmanager. Der Fachmann erhält eine digitale Darstellung der aufeinanderfolgenden Ereignisse und die Möglichkeit, noch mehr Ereignisse einzuführen, um deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem zu bestimmen. Auf diese Weise können Geschäftseinblicke in das beste Anlagenlayout gewonnen werden, das eine Just-in-Time-Lieferung garantiert, und es kann u. a. die prozentuale Steigerung der Lieferkettengeschwindigkeit zur Einhaltung der festgelegten Fristen berechnet werden. Um die Vorteile der prädiktiven analytischen Fähigkeiten von DES zu nutzen, muss man es zunächst verstehen. MBA-Programme können den Studenten ein besseres Verständnis für prädiktive Analysen und deren Umsetzung vermitteln, indem sie Werkzeuge der diskreten Ereignissimulation einsetzen.
Die Verantwortung für die Entwicklung neuer Richtlinien, die zu einem leistungsstarken System führen können, liegt ganz klar auf den Schultern des Geschäftsentwicklers oder Analysten. In vielen MBA-Programmen erfolgt die Erstellungs- und Experimentierphase bei der Entwicklung von Unternehmensrichtlinien durch Fallstudien und das Verständnis älterer Standards. Das bedeutet, dass neue Unternehmensrichtlinien oder Konzepte in der Regel auf dem Papier erstellt werden, ohne dass ihre Auswirkungen auf bestehende Systeme ermittelt werden können.
Die Einführung der diskreten Ereignissimulation in MBA-Programme kann die eher begrenzten Lehrmethoden für die Entwicklung von Unternehmensstrategien mit Hilfe vereinfachter Simulationswerkzeuge ändern. Mit einem DES-Tool können Einrichtungen und betriebliche Systeme für die Einführung von Strategien in Echtzeit modelliert werden. Ein Beispiel dafür ist das Management der Umstellung von einer traditionellen Produktionsstätte auf eine automatisierte Fabrik mit begrenzten Ressourcen. In diesem Szenario kann ein DES-Tool verwendet werden, um die bestehenden Systemabläufe zu modellieren und die Auswirkungen der Einführung automatisierter Ausrüstung oder Wartungsverfahren in das System zu analysieren. Das Endergebnis wird die Entwicklung eines Industrie 4.0-Geschäftsmodells sein, das die zu automatisierenden Geschäftsabläufe hervorhebt, um die besten Erträge zu erzielen.
Von einem Unternehmensentwickler oder -administrator wird erwartet, dass er in jeder Branche, in der Geschäftsabläufe stattfinden, eingesetzt werden kann. Das kann in der Automobilindustrie oder im Gesundheitswesen sein. Das Ziel der Wirtschaftsschule ist es, den Studierenden die Anwendung von Geschäftsstrategien, Management, Statistik und Wirtschaft beizubringen, um die Rentabilität zu steigern. Daher müssen die Schüler das erforderliche Wissen erwerben, um die verfügbaren Instrumente zur Steigerung der Geschäftstätigkeit zu nutzen.
Die diskrete Ereignissimulation ist ein Beispiel für ein Instrument, das in jedem Unternehmen eingesetzt werden kann, unabhängig von der Branche, in der es tätig ist. Das liegt daran, dass mit DES sowohl einfache als auch komplexe Systeme zu Simulationszwecken modelliert werden können. Die Einführung von DES in MBA-Programme ist daher eine hervorragende Möglichkeit, MBA-Studenten auf die beruflichen Veränderungen vorzubereiten, die im Laufe ihres Berufslebens auftreten werden.
Die diskrete Ereignissimulation wird bei der digitalen Transformation, die in jeder Branche stattfindet, eine wichtige Rolle spielen. Die oben genannten Gründe machen deutlich, wie wichtig es ist, sie in MINT- und Wirtschaftsschulen zu integrieren. Laut akademischer Forschung lernen Schüler am besten durch aktives Lernen mit technologischen Werkzeugen. Daher ist die Integration von DES-Tools in den Unterricht eine gute Option für die Analyse komplexer Systeme durch Digitalisierung und 3D-Visualisierungen.
Ressourcen:
https://link.springer.com/article/10.1186/s41039-015-0014-0
https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/
https:// sciencecouncil.org/schools-are-ineffective-at-preparing-students-for-technical-careers/https://www.businessstudent.com/careers/salary-outlook-mba-in-engineering/
https://journals.tdl.org/absel/index.php/absel/article/view/62