Was ist Prozesssimulation? Definition, Verfahren, Grenzen

Die Definition

Prozesssimulation ist die künstliche Ausführung eines Ablaufs in einem Modell. Statt zu beschreiben, was passieren soll, lässt man Vorgänge tatsächlich durch das Modell laufen — mit Uhr, mit Warteschlangen, mit zufällig gezogenen Dauern — und misst, was herauskommt.

Der Unterschied zu einer Rechnung in einer Tabelle liegt in einem einzigen Begriff: Wartezeit. Eine Tabelle addiert Bearbeitungszeiten. Eine Simulation bildet ab, dass ein Vorgang wartet, wenn der nächste Schritt gerade belegt ist. In Verwaltungs- und Dienstleistungsprozessen ist Wartezeit typischerweise 90 bis 99 Prozent der Durchlaufzeit — die Tabelle rechnet also das Unwichtige genau aus und lässt das Wichtige weg.

Die drei Verfahren

Für einen Geschäftsprozess mit Schritten, Rollen und Freigaben ist ereignisdiskret praktisch immer das richtige Verfahren. Agentenbasiert wird interessant, wenn die Beteiligten eigene Entscheidungen treffen, die den Ablauf verändern — etwa Kunden, die abspringen. Systemdynamik beantwortet keine Frage nach einem einzelnen Vorgang, sondern nach der Entwicklung von Beständen über lange Zeiträume.

Was ein Simulationsmodell braucht

Fünf Angaben je Schritt, mehr nicht:

1. Ankunft — wie viele Vorgänge kommen an, und wie stark schwankt das? Ein Mittelwert allein genügt nicht; der Schaden entsteht am Spitzentag.
2. Bearbeitungsdauer als Spanne — nicht „10 Minuten“, sondern „5 bis 15“. Die Spanne ist die eigentliche Information: Sie erzeugt die Warteschlange.
3. Kapazität — Personen × produktive Stunden, oder ein fester Takt, wenn eine Anlage die Grenze setzt.
4. Verzweigung — welcher Anteil der Vorgänge nimmt welchen Weg, und was verlässt den Prozess wieder (abgelehnt, zurückgezogen, versandet)?
5. Kalender und Kosten — wann wird gearbeitet, und was kostet eine Stunde in dieser Rolle (Vollkosten, nicht Bruttogehalt geteilt durch 2 080).

Was ein Simulationsmodell nicht braucht: ein Event-Log, eine Systemanbindung, vollständige Daten. Geschätzte Werte sind zulässig, solange sie als Annahmen sichtbar bleiben — ein Modell mit offenen Annahmen ist besser als eine Tabelle mit versteckten.

Wie ein Lauf abläuft

1. Uhr auf null. Ersten Ankunftszeitpunkt ziehen.
2. Zum nächsten Ereignis springen (Ankunft, Bearbeitungsende, Schichtwechsel).
3. Zustand fortschreiben: Warteschlangen, belegte Kapazitäten, Zähler.
4. Nächstes Ereignis planen — Dauer aus der Verteilung ziehen.
5. Zurück zu 2, bis der Zeithorizont erreicht ist.
6. Ganzen Lauf hunderte Male wiederholen, jedes Mal mit neuen Zufallszahlen.

Schritt 6 ist die Monte-Carlo-Wiederholung. Aus ihr entsteht das eigentliche Ergebnis: keine einzelne Zahl, sondern eine Verteilung. Daraus liest man P10, P50 und P90 — den guten Fall, den mittleren und den, gegen den man Zusagen gibt.

Was am Ende herauskommt

• Durchsatz — wie viele Vorgänge schafft der Prozess je Tag?
• Durchlaufzeit — als Band, nicht als Mittelwert. P50 und P90.
• Auslastung je Schritt — die Zahl, an der der Engpass hängt. Ab etwa 85 % wird es teuer, weil die Wartezeit mit ρ/(1−ρ) wächst.
• Warteschlangen — wo liegen wie viele Vorgänge?
• Kosten — Personalkosten je Vorgang, hochgerechnet aufs Jahr.

Und, in einem Vorher/Nachher-Vergleich, die Antwort auf die Frage, die den Aufwand rechtfertigt: wohin wandert der Engpass, wenn ich ihn löse, und was ist das wert?

Wann sich Simulation lohnt — und wann nicht

Lohnt sich:

• Der Prozess hat Warteschlangen, und Wartezeit ist ein grosser Teil der Durchlaufzeit.
• Volumen oder Dauern schwanken deutlich.
• Sie wollen eine Änderung rechnen, bevor Sie sie einführen.
• Jemand muss die Zahl unterschreiben und wird nachfragen.

Lohnt sich nicht:

• Der Prozess läuft weit unter Kapazitätsgrenze und ohne Stau. Dann ist die Bearbeitungszeit die Durchlaufzeit, und eine Addition genügt.
• Sie wollen dokumentieren, nicht rechnen. Dafür ist ein Zeichenwerkzeug richtig.
• Sie wollen wissen, was gestern tatsächlich passiert ist. Dafür ist Process Mining richtig — Simulation rechnet eine Annahme, kein Protokoll.

Häufige Missverständnisse

„Simulation braucht perfekte Daten.“ Nein. Sie braucht ehrliche Spannen. Ein Modell mit Spannen von fünf bis fünfzehn Minuten liefert ein brauchbares Band; ein Modell mit einer erfundenen Zehn liefert eine Scheingenauigkeit.

„Simulation sagt die Zukunft voraus.“ Nein. Sie zeigt, was aus bestimmten Annahmen folgt. Der Wert liegt im Vergleich zweier Zustände unter denselben Annahmen, nicht im absoluten Wert.

„Je detaillierter, desto besser.“ Nein. Fünf bis zehn Schritte reichen fast immer. Der Engpass sitzt an der Stelle mit der höchsten Auslastung, und die ist bei grober Modellierung genauso sichtbar wie bei feiner. Jede zusätzliche Aktivität kostet Eingabefelder, ohne das Ergebnis zu bewegen.

Zusammengefasst

• Prozesssimulation führt einen Ablauf künstlich aus, statt ihn zu beschreiben — der Unterschied ist die Warteschlange.
• Für Geschäftsprozesse ist ereignisdiskrete Simulation das passende Verfahren.
• Fünf Angaben je Schritt genügen; Schätzungen sind zulässig, wenn sie sichtbar bleiben.
• Ergebnis ist eine Verteilung, kein Wert — P10, P50, P90.
• Der eigentliche Nutzen liegt im Vorher/Nachher und in der Wanderung des Engpasses.