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Hamburg, Carl von Ossietzky

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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-85658
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2017/8565/


Simulating Sustainability : Einsatzmöglichkeiten von Simulationssoftware zur Bewertung und Entscheidungsunterstützung von betrieblichem Prozessrefactoring im Hinblick auf den Nachhaltigkeitsgedanken ; Konzeption und prototypische Entwicklung einer Software zur Optimierung ökologischer, ökonomischer und sozialer Faktoren im betrieblichen Kontext und Evaluierung ihrer Wertkorrelationen

Widok, Andi H.

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SWD-Schlagwörter: Simulation , Nachhaltigkeit , Arbeitsschutz , Soziales Kapital , Produktion , Optimierung , Umweltinformatik
Freie Schlagwörter (Deutsch): Soziale Nachhaltigkeit , Produktionssimulation , Ganzheitliche Produktionssimulation
Freie Schlagwörter (Englisch): Social Sustainability , Social Capital , Operational Health and Safety , Manufacturing Simulation
Basisklassifikation: 54.80 , 54.89 , 54.76 , 54.99
Institut: Informatik
DDC-Sachgruppe: Informatik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Page, Bernd (Prof. Dr.-Ing.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.02.2017
Erstellungsjahr: 2016
Publikationsdatum: 21.06.2017
Kurzfassung auf Deutsch: Im Rahmen der Arbeit wird ein Konzept entwickelt und prototypisch realisiert, welches das Weltbild der Modellierung und Simulation mit der sozialen Perspektive von Produktion verknüpft. Dabei ist zu bedenken, dass sich der klassische Fokus der Produktionssimulation hinsichtlich ökonomischer Messgrößen (Optimierung der In- und Outputrelationen, Kosten, Durchlaufzeiten, Auslastung von Lagern, Maschinen und Ressourcen) in den letzten zwei Jahrzehnten zur Integration auch ökologischer Messgrößen (stärkerer Fokus auf Material- und Stoffflüsse, Emissionen, Abfall) gewandelt hat. Der Innovationsgehalt der Arbeit liegt nun darin, diese bestehenden Perspektiven zusätzlich mit einer sozialen Perspektive zu verbinden und so ökonomische, ökologische und soziale Aspekte von Produktionen in einem einzigen Simulationsmodell abbilden zu können. In dem Maße, wie dadurch auch integrative Vergleichsanalysen ermöglicht werden, ist es ferner ein Ansatz, um dem Ideal einer ganzheitlichen, nachhaltigen Sichtweise auf Produktionssysteme näher zu kommen.

Im Zuge der Arbeit wird eine prinzipielle Vorgehensweise zur Nachhaltigkeitsoptimierung in Produktionsbetrieben diskutiert, in der die Simulation als ein Baustein genutzt wird. Es wird eine Kennzahl zur Bestimmung einer aggregierten sozialen Wirkung erarbeitet. Der starke Fokus der Arbeit auf soziale Kriterien ergibt sich dabei daraus, dass diese bisher in ihrer wissenschaftlichen Aufarbeitung, im Anwendungskontext, hinter ökonomischen und ökologischen Kriterien zurückblieben. Einen großen Teil der Arbeit bilden schließlich die Konzeption und Entwicklung von verschiedenen Softwarekomponenten, die die Definition, Parametrisierung und Simulation der sozialen Kriterien in einem Simulationsmodell ermöglichen. Die entwickelten Komponenten erweitern dabei die bestehende Simulationssoftware um einen weiteren Blickwinkel und sollen so den sozialen Bereich exemplarisch erschließen.
Sowohl die Entwicklung als auch die Verwendung der Komponenten werden innerhalb der Arbeit anhand eines Beispiels in der Kunststoffherstellung/-technik demonstriert. Anhand dieses Praxisbeispiels werden die Vorteile der Verwendung der Simulationstechnik im Anwendungsrahmen aufgezeigt, ohne dabei die kritische Diskussion der Ergebnisse und des Ansatzes im Generellen zu vernachlässigen.

Diese Arbeit untersucht die informationstechnische Aufbereitung sozialer Kriterien im Kontext der Simulation von Produktionsbetrieben. Dabei stehen die Forschungsfragen der generellen Machbarkeit, einer möglichen Kategorisierung bzw. Abgrenzung von geeigneten Kriterien, der Verfahren ihrer Inklusion, sowie einem Proof of Concept im Vordergrund. Darüber hinaus sind diese Fragen eingebettet in eine umfassendere Sichtweise einer nachhaltigen Verbesserungsstrategie, wobei die soziale Ebene einen Blickwinkel dieser darstellt. Der besondere Fokus auf den sozialen Blickwinkel der Nachhaltigkeit ergibt sich aus seiner bisherigen ungenügenden Aufarbeitung im Kontext der Simulation von Produktionsbetrieben.
Kurzfassung auf Englisch: In this thesis a concept is developed and based on a prototype implemented, which combines the aspects of modelling and simulation with a social perspective for manufacturing entities. In this context one has to consider that the classical focus of manufacturing simulation, which was largely based on economical values (such as the optimization of input, output relations, costs, throughput times, storage utilization and maximization, as well as machines and resources) changed in the last two decades, which included a higher focus on environmental key figures (such as material and substance flows, emissions, waste, etc.). The innovation of this thesis is based on the addition of another perspective (i.e. the social perspective) within a singular modelling approach and hence combine economic, environmental and social perceptions of manufacturing entities in an integrated modelling and simulation approach. Considering the possible evaluation of integrated comparisons of these different perspectives, it is furthermore an approach to come closer to the ideal of holistic and sustainable perceptions of manufacturing systems.

In this regard, this thesis provides a general approach for sustainability optimization in manufacturing entities which uses simulation as a building block for the evaluation and comparison of different measures. Furthermore a key figure for the aggregated social impacts is developed. The strong focus of the thesis on social criteria is largely deduced by the fact that social impacts in manufacturing entities are lacking conceptual clarity and operational measuring approaches. This does not imply, that there are none, quite the opposite, however different scientific concepts and different operational approaches have yet to mature and improve on validity, especially in the given domain of manufacturing simulation. Following these convic-tions, a big part of the thesis focusses on the conceptualization and implementation of different software components that allow the definition parametrization and simulation of different social criteria in a simulation model. These developed components are expanding the existing simulation software by an additional angle and are hence intended to exemplary develop the social field in manufacturing simulation.
The development, as well as the usage of the different components are furthermore explained on a use case in the plastic fabrication industry. Based on this operational example, the benefits of this approach are demonstrated, without ignoring a following general critical discussion of the approach, as well as the existing and possible results.

In addition, the modelling and formalization of social aspects is discussed from a general point of view and in manufacturing entities in particular. In this context the research issues of general feasibility, possible categorization, the delimitation of social criteria and lastly the proof of concept of the integration of social criteria in a modelling and simulation approach for manufacturing entities are paramount.

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