Rosemarie Morana, Jochen Wittmann Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Fachbereich 2,...

Rosemarie Morana, Jochen WittmannRosemarie Morana, Jochen Wittmann

Hochschule für Technik und Wirtschaft BerlinHochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

Fachbereich 2, UmweltinformatikFachbereich 2, Umweltinformatik

Konzept für eineKonzept für eine

web-basierte Spielumgebung web-basierte Spielumgebung

zum CO2-Zertifikatehandel zum CO2-Zertifikatehandel

2

© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik

MotivationMotivation

Studiengang Umweltinformatik an der HTW BerlinStudiengang Umweltinformatik an der HTW Berlin

Entscheidungsfindung veranschaulichenEntscheidungsfindung veranschaulichen

Für beliebige Mitspieler im WebFür beliebige Mitspieler im Web(Schulklassen, …)(Schulklassen, …)

Systemdynamik nachvollziehenSystemdynamik nachvollziehen

Für StudierendeFür Studierende

CO2-Zertifikatehandel als Beispiel für marktgesteuerte Regulierung CO2-Zertifikatehandel als Beispiel für marktgesteuerte Regulierung

Inhaltliche ZieleInhaltliche Ziele

ZielgruppeZielgruppe

Rechnergestütztes RollenspielRechnergestütztes Rollenspiel

3Zielstellung/SpielszenarioZielstellung/Spielszenario


Das Betriebsmodell liefert die zur Entscheidung notwendigen Das Betriebsmodell liefert die zur Entscheidung notwendigen Basisdaten.Basisdaten.

Der Spieler versetzt sich in die Rolle eines Entscheidungsträgers Der Spieler versetzt sich in die Rolle eines Entscheidungsträgers eines Betriebes, der CO2-Zertifikate benötigt.eines Betriebes, der CO2-Zertifikate benötigt.

Nach der Entscheidung werden deren Konsequenzen im Nach der Entscheidung werden deren Konsequenzen im Modell simuliert und dargestellt. Modell simuliert und dargestellt.

Im betrieblichen Umfeld stellen sich alternative Entscheidungen. Im betrieblichen Umfeld stellen sich alternative Entscheidungen. (z.B. Zertifikate kaufen/verkaufen, Investition in umweltfreundliche (z.B. Zertifikate kaufen/verkaufen, Investition in umweltfreundliche Technologien, …)Technologien, …)

Dazu sind neben dem „eigenen“ Betriebsmodell noch die Dazu sind neben dem „eigenen“ Betriebsmodell noch die übrigen Akteure sowie der Zertifikate-Markt abzubilden. übrigen Akteure sowie der Zertifikate-Markt abzubilden.

4Zielstellung SpielszenarioZielstellung Spielszenario


EM_iEM_i enterprise modelsenterprise models

MM MM market modelmarket model

EM_4

MM

EM_1

EM_2

EM_3

EM_n

5Zielstellung ModellaufbauZielstellung Modellaufbau


ModellModellEM_4

MM

EM_1

EM_2

EM_3

EM_n

Modell-KomponentenBaukasten

EM_i

MM_kMM_k

MM_k

EM_iEM_i

EM_iEM_i

EM_i

6Was wird benötigt ?Was wird benötigt ?


3.3. Webportal mit FunktionalitätenWebportal mit FunktionalitätenBenutzerverwaltungBenutzerverwaltungModellaufbauModellaufbauSimulierenSimulierenErgebnisdarstellungErgebnisdarstellung

2.2. SimulationsalgorithmusSimulationsalgorithmusBasisalgorithmus für EnterpriseModelsBasisalgorithmus für EnterpriseModelsBasisalgorithmus für MarketModelsBasisalgorithmus für MarketModelsLaufzeitsystem zur Koordinierung von EMs und MMLaufzeitsystem zur Koordinierung von EMs und MM

1.1. Modellaufbau:Modellaufbau: modularer Modellaufbau aus geg. Modellklassen modularer Modellaufbau aus geg. Modellklassen

Rollenkonzept für die SpielteilnehmerRollenkonzept für die Spielteilnehmerverteilte Systemarchitektur verteilte Systemarchitektur

7Modellaufbau: AblaufModellaufbau: Ablauf


3. Ein Spielleiter wählt ein Marktmodell aus 3. Ein Spielleiter wählt ein Marktmodell aus und parametrisiert es. und parametrisiert es.

2. Jeder Mitspieler parametrisiert den Anfangszustand2. Jeder Mitspieler parametrisiert den Anfangszustand seines EnterpriseModels. seines EnterpriseModels.

1.1. Jeder Mitspieler wählt sich ein EnterpriseModel Jeder Mitspieler wählt sich ein EnterpriseModel aus dem Baukasten.aus dem Baukasten.

4. Die EMs werden mit dem MM verbunden.4. Die EMs werden mit dem MM verbunden.

6. Am Spielende (z.B. durch Endezeit) 6. Am Spielende (z.B. durch Endezeit) werden die Ergebnisse ausgewertet und dargestellt. werden die Ergebnisse ausgewertet und dargestellt.

5. Das Modell wird gestartet.5. Das Modell wird gestartet. EMs und MM werden an Entscheidungspunkten unter- EMs und MM werden an Entscheidungspunkten unter- brochen und fordern Eingaben vom jeweiligen Spieler. brochen und fordern Eingaben vom jeweiligen Spieler.

8Modellaufbau: Details IModellaufbau: Details I


Regeln zum korrekten Modellaufbau !!!Regeln zum korrekten Modellaufbau !!! (sollten im Baukasten hinterlegt sein) (sollten im Baukasten hinterlegt sein)

Teilnehmende EMs und MM müssen zueinander passen.Teilnehmende EMs und MM müssen zueinander passen.

Im Modellbaukasten werden Modell-Klassen angeboten,Im Modellbaukasten werden Modell-Klassen angeboten,die ggfs. noch zu individualisieren sind, die ggfs. noch zu individualisieren sind, um ein EM oder ein MM zu erhalten.um ein EM oder ein MM zu erhalten.

Es muss eine Zuordnung zwischen den Spielern undEs muss eine Zuordnung zwischen den Spielern undder Menge der EMs und des MM geben.der Menge der EMs und des MM geben.

Der Spielablauf muss synchronisiert werden.Der Spielablauf muss synchronisiert werden.

„ „Templates“ für EMs und MMsTemplates“ für EMs und MMs Zur Verfügung stellen Zur Verfügung stellen

Zentreales Laufzeitsystem (RTS), Zentreales Laufzeitsystem (RTS), an das sich alle Komponenten andocken. an das sich alle Komponenten andocken.

9Modellaufbau: Details II (verteilte Simulation)Modellaufbau: Details II (verteilte Simulation)


Die Spieler bzw. Teilmodelle sollen beliebig im Rechnernetz Die Spieler bzw. Teilmodelle sollen beliebig im Rechnernetz verteilbar sein.verteilbar sein.

Systemarchitektur notwendigSystemarchitektur notwendig

node_4

node_3

node_2node_1

EM_4

MM EM_1

EM_2

EM_3

EM_5 RTS

10Umfang ModellkomponentenbaukastenUmfang Modellkomponentenbaukasten


Modell-Klassen-Bibliothek:Modell-Klassen-Bibliothek:

- Unternehmensmodelle unterschiedlicher Branchen - Unternehmensmodelle unterschiedlicher Branchen in unterschiedlichem Detaillierungsgrad in unterschiedlichem Detaillierungsgrad

Beispiel: Kraftwerk, Automobilfabrik, Stahlwerk, …Beispiel: Kraftwerk, Automobilfabrik, Stahlwerk, …

- Verschiedene Marktmodelle als Umsetzung unterschiedlicher Theorien- Verschiedene Marktmodelle als Umsetzung unterschiedlicher Theorien

Beispiel: Angebot/Nachfrage, polit.Einflussnahme, …Beispiel: Angebot/Nachfrage, polit.Einflussnahme, …

Modell-Beispiele:Modell-Beispiele:

- Parametrisierte Beispielbetriebe- Parametrisierte Beispielbetriebe

Beispiel: KohleKraftwerk 600MWBeispiel: KohleKraftwerk 600MW

Fitting-RulesFitting-Rules

, die bestimmen, wie die EMs und die MMs zusammenpassen, die bestimmen, wie die EMs und die MMs zusammenpassen

11Basisalgorithmus für EnterpriseModels Basisalgorithmus für EnterpriseModels


1. Jahresbilanz erstellen1. Jahresbilanz erstellen - Gewinn/Verlust - Gewinn/Verlust - benötigte/überschüssige Zertifikate- benötigte/überschüssige Zertifikate

0. Anfangszustand setzen0. Anfangszustand setzen

3. Entscheidungsphase3. Entscheidungsphase - Kauf/Verkauf Zertifikate- Kauf/Verkauf Zertifikate- betriebliche Entscheidungen - betriebliche Entscheidungen

4. Zeitfortschritt4. Zeitfortschritt Simulation des Betriebes (z.B. über 1 Jahr)Simulation des Betriebes (z.B. über 1 Jahr)

2. Endekriterium erreicht?2. Endekriterium erreicht? Ja? Ja? -> STOP-> STOP

Nein?Nein? -> gehe nach 3.-> gehe nach 3.

5. Gehe zu 1.5. Gehe zu 1.

12Basisalgorithmus für MarketModels Basisalgorithmus für MarketModels


0. Anfangszustand setzen0. Anfangszustand setzen

2. Nachfrage von den EMs einholen2. Nachfrage von den EMs einholen

3. Marktpreis berechnen3. Marktpreis berechnen

1. Endekriterium erreicht?1. Endekriterium erreicht? Ja? Ja? -> STOP-> STOP

Nein?Nein? -> gehe nach 2.-> gehe nach 2.

6. Gehe zu 1.6. Gehe zu 1.

4. Kondititionen an die EMs senden4. Kondititionen an die EMs senden

5. Käufe abwickeln5. Käufe abwickeln

2. Zeit weiterschalten2. Zeit weiterschalten

Problem/Frage:Problem/Frage:Brauchen wir echten Zeitforschritt Brauchen wir echten Zeitforschritt oder wird Fortschreiten oder wird Fortschreiten durch die Nachfrage ausgelöst?durch die Nachfrage ausgelöst?

13

Client

Client

Client

ClientClient

Client

Entwurfsentscheidung SystemarchitekturEntwurfsentscheidung Systemarchitektur


SERVER

Webbasierte Webbasierte Client-Server-Client-Server-ArchitekturArchitektur EM_4

MM

EM_1

EM_2

EM_3

EM_n

Admin_Client- init- play- data

14ZusammenfassungZusammenfassung

Zu tun:Zu tun:

- Rollenkonzept für die Modellkomponentendatenbank- Rollenkonzept für die Modellkomponentendatenbank

- Rechtekonzept für die einzelnen Nutzer- Rechtekonzept für die einzelnen Nutzer Qualitätssicherung Qualitätssicherung


- Konzept steht- Konzept steht

- Prototyp als stand-alone funktioniert- Prototyp als stand-alone funktioniert

- Antrag ist in Arbeit- Antrag ist in Arbeit

15Fragen … Bemerkungen … Kritik … Lob … etc … ...Fragen … Bemerkungen … Kritik … Lob … etc … ...


THE ENDTHE END

16Aufwandsabschätzung IAufwandsabschätzung I

1. Modellentwicklung1. Modellentwicklung

3. Spielbeispiele3. Spielbeispiele

2. Web-Entwicklung2. Web-Entwicklung

1.1. EinarbeitungEinarbeitung 112.2. Konzept und Modellierung (Level, Skalen, …)Konzept und Modellierung (Level, Skalen, …) 113.3. EM1, EM2, MM1, MM2 als stand-alone-ModelleEM1, EM2, MM1, MM2 als stand-alone-Modelle 444.4. GUI für die Modelle GUI für die Modelle 225.5. Schablonen und fitting-rulesSchablonen und fitting-rules 336.6. Modelle integrierenModelle integrieren 33

4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit


1.1. EinarbeitungEinarbeitung 112.2. Konzept Plattform und ArchitekturKonzept Plattform und Architektur 113.3. Konzept Rollen und RechteKonzept Rollen und Rechte 114.4. Konzept GUIKonzept GUI 115.5. Integration Modelle stand-aloneIntegration Modelle stand-alone 226.6. Integration Modelle verteilte SimulationIntegration Modelle verteilte Simulation 337.7. Umsetzung Rollen und RechteUmsetzung Rollen und Rechte 118.8. Implementierung GUIImplementierung GUI 22

ArbeitsbereichArbeitsbereich TeilaufgabenTeilaufgaben PM PM

17Aufwandsabschätzung IIAufwandsabschätzung II

3. Spielbeispiele3. Spielbeispiele

4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit


1.1. KonzeptKonzept 112.2. ParametrisierungParametrisierung 113.3. DokuDoku 11

1.1. Workshop zum ThemaWorkshop zum Thema 112.2. ArbeitsmaterialienArbeitsmaterialien 113.3. ……

ArbeitsbereichArbeitsbereich TeilaufgabenTeilaufgaben PM PM

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