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Konzept für eine
web-basierte Spielumgebung
zum CO2-Zertifikatehandel
Rosemarie Morana, Jochen Wittmann
Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
Fachbereich 2, Umweltinformatik
Motivation
2
Studiengang Umweltinformatik an der HTW Berlin
CO2-Zertifikatehandel als Beispiel für marktgesteuerte Regulierung
Inhaltliche Ziele
Rechnergestütztes Rollenspiel
Systemdynamik nachvollziehen
Entscheidungsfindung veranschaulichen
Zielgruppe
Für Studierende
Für beliebige Mitspieler im Web
(Schulklassen, …)
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Zielstellung/Spielszenario
3
Der Spieler versetzt sich in die Rolle eines Entscheidungsträgers
eines Betriebes, der CO2-Zertifikate benötigt.
Im betrieblichen Umfeld stellen sich alternative Entscheidungen.
(z.B. Zertifikate kaufen/verkaufen, Investition in umweltfreundliche
Technologien, …)
Das Betriebsmodell liefert die zur Entscheidung notwendigen
Basisdaten.
Nach der Entscheidung werden deren Konsequenzen im
Modell simuliert und dargestellt.
Dazu sind neben dem „eigenen“ Betriebsmodell noch die
übrigen Akteure sowie der Zertifikate-Markt abzubilden.
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Zielstellung Spielszenario
4
EM_4
EM_3
EM_2
EM_n
MM
EM_1
EM_i
enterprise models
MM
market model
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Zielstellung Modellaufbau
5
EM_4
EM_3
Modell
EM_2
EM_n
MM
EM_i
EM_i
EM_i
EM_i
EM_i
EM_i
Modell-Komponenten
Baukasten
EM_1
MM_k
MM_k
MM_k
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Was wird benötigt ?
6
1. Modellaufbau:
modularer Modellaufbau aus geg. Modellklassen
Rollenkonzept für die Spielteilnehmer
verteilte Systemarchitektur
2. Simulationsalgorithmus
Basisalgorithmus für EnterpriseModels
Basisalgorithmus für MarketModels
Laufzeitsystem zur Koordinierung von EMs und MM
3. Webportal mit Funktionalitäten
Benutzerverwaltung
Modellaufbau
Simulieren
Ergebnisdarstellung
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Modellaufbau: Ablauf
7
1. Jeder Mitspieler wählt sich ein EnterpriseModel
aus dem Baukasten.
2. Jeder Mitspieler parametrisiert den Anfangszustand
seines EnterpriseModels.
3. Ein Spielleiter wählt ein Marktmodell aus
und parametrisiert es.
4. Die EMs werden mit dem MM verbunden.
5. Das Modell wird gestartet.
EMs und MM werden an Entscheidungspunkten unterbrochen und fordern Eingaben vom jeweiligen Spieler.
6. Am Spielende (z.B. durch Endezeit)
werden die Ergebnisse ausgewertet und dargestellt.
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Modellaufbau: Details I
8
Im Modellbaukasten werden Modell-Klassen angeboten,
die ggfs. noch zu individualisieren sind,
um ein EM oder ein MM zu erhalten.
 „Templates“ für EMs und MMs
Zur Verfügung stellen
Teilnehmende EMs und MM müssen zueinander passen.
 Regeln zum korrekten Modellaufbau !!!
(sollten im Baukasten hinterlegt sein)
Es muss eine Zuordnung zwischen den Spielern und
der Menge der EMs und des MM geben.
Der Spielablauf muss synchronisiert werden.
 Zentreales Laufzeitsystem (RTS),
an das sich alle Komponenten andocken.
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Modellaufbau: Details II
(verteilte Simulation)
9
Die Spieler bzw. Teilmodelle sollen beliebig im Rechnernetz
verteilbar sein.
 Systemarchitektur notwendig
EM_3
EM_4
node_3
EM_2
EM_5
RTS
node_4
MM
node_1
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
EM_1
node_2
Umfang Modellkomponentenbaukasten
10
Modell-Klassen-Bibliothek:
- Unternehmensmodelle unterschiedlicher Branchen
in unterschiedlichem Detaillierungsgrad
Beispiel: Kraftwerk, Automobilfabrik, Stahlwerk, …
- Verschiedene Marktmodelle als Umsetzung unterschiedlicher Theorien
Beispiel: Angebot/Nachfrage, polit.Einflussnahme, …
Modell-Beispiele:
- Parametrisierte Beispielbetriebe
Beispiel: KohleKraftwerk 600MW
Fitting-Rules
, die bestimmen, wie die EMs und die MMs zusammenpassen
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Basisalgorithmus für EnterpriseModels
11
0. Anfangszustand setzen
1. Jahresbilanz erstellen
- Gewinn/Verlust
- benötigte/überschüssige Zertifikate
2. Endekriterium erreicht?
Ja?
-> STOP
Nein?
-> gehe nach 3.
3. Entscheidungsphase
- Kauf/Verkauf Zertifikate
- betriebliche Entscheidungen
4. Zeitfortschritt
Simulation des Betriebes (z.B. über 1 Jahr)
5. Gehe zu 1.
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Basisalgorithmus für MarketModels
12
0. Anfangszustand setzen
1. Endekriterium erreicht?
Ja?
-> STOP
Nein?
-> gehe nach 2.
2. Zeit weiterschalten
2. Nachfrage von den EMs einholen
3. Marktpreis berechnen
4. Kondititionen an die EMs senden
5. Käufe abwickeln
6. Gehe zu 1.
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Problem/Frage:
Brauchen wir echten Zeitforschritt
oder wird Fortschreiten
durch die Nachfrage ausgelöst?
Entwurfsentscheidung Systemarchitektur
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Webbasierte
Client-ServerArchitektur
Client
Client
EM_4
EM_3
Client
Client
EM_2
EM_n
Admin_Client
- init
- play
- data
Client
MM
Client
EM_1
SERVER
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Zusammenfassung
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- Konzept steht
- Prototyp als stand-alone funktioniert
- Antrag ist in Arbeit
Zu tun:
- Rollenkonzept für die Modellkomponentendatenbank
- Rechtekonzept für die einzelnen Nutzer
 Qualitätssicherung
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Fragen … Bemerkungen … Kritik … Lob … etc … ...
15
THE END
© Prof. Dr.-Ing. Jochen Wittmann, HTW Berlin,FB 2, Umweltinformatik
Aufwandsabschätzung I
16
Arbeitsbereich
1. Modellentwicklung
2. Web-Entwicklung
Teilaufgaben
PM
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Einarbeitung
Konzept und Modellierung (Level, Skalen, …)
EM1, EM2, MM1, MM2 als stand-alone-Modelle
GUI für die Modelle
Schablonen und fitting-rules
Modelle integrieren
1
1
4
2
3
3
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Einarbeitung
Konzept Plattform und Architektur
Konzept Rollen und Rechte
Konzept GUI
Integration Modelle stand-alone
Integration Modelle verteilte Simulation
Umsetzung Rollen und Rechte
Implementierung GUI
1
1
1
1
2
3
1
2
3. Spielbeispiele
4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit
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Aufwandsabschätzung II
17
Arbeitsbereich
3. Spielbeispiele
Teilaufgaben
1.
2.
3.
Konzept
Parametrisierung
Doku
PM
1
1
1
4. Distribution, Vermarktung, Nachhaltigkeit
1.
2.
3.
Workshop zum Thema
Arbeitsmaterialien
…
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1
1
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