Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Wintersemester 2006/2007
Lehrstuhl für Allgemeine Betriebswirtschaftslehre und Produktionswirtschaft

Systemdynamische Modellierung

von

Matthias Kammerer

Inhaltsverzeichnis

1. Problemstellung... 1

2. Grundlagen der Systemdynamik... 3

2.1 Systeme und Dynamik... 3
2.2 Modelle und Komplexität... 5
2.3 Ablauf der Systemdynamischen Modellierung... 7

3. Produktionswirtschaftliche Implikationen... 11

3.1 Gegenwärtiger Status der SD in der Produktion... 11
3.2 SD und Simulation als Prognosemethoden... 13
3.3 System-Dynamics zur Entscheidungsunterstützung... 18

4. Generelle Anwendungsmöglichkeiten... 21

4.1 K-12 und Management-Education... 21
4.2 Systemdynamik in sozialen Systemen... 23
4.3 Vorteile und Grenzen der Systemdynamik... 25

5. Schlussfolgerung und Zusammenfassung... 28

Literaturverzeichnis... IV


 

1. Problemstellung

Schon in frühster Kindheit werden Menschen darauf geprägt, auftretende Probleme, deren Komplexität unser Vorstellungsvermögen übersteigt, in kleinere, handhabbare Teilprobleme zu zerlegen und anschließend weiter zu analysieren. Dieses reduktionistische Ursache-Wirkungs-Denken stellt den Versuch dar, durch Verstehen der Einzelteile das Gesamtsystem zu begreifen.¹ Bei näherer Betrachtung verlieren wir auf diese Weise jedoch die umfassende Sicht auf die Zusammenhänge und sind oftmals nicht mehr in der Lage die Konsequenzen unseres Handelns abzusehen.² Je komplexer dabei das Problem, umso schwieriger wird es, die Gesamtsituation zu erfassen. Diese Unfähigkeit des durch lineare Strukturen geprägten menschlichen Denkens auf komplexe Probleme angemessen zu reagieren, hat meist keine echte Problemlösung sondern nur Aktionen zur Folge, welche eventuell neue Probleme schaffen ohne das ursprüngliche Problem zu lösen.³
Die Theorie der Systemdynamik hingegen beschreitet den entgegengesetzten Weg. Sie bietet eine Perspektive über die betrachteten Systeme und setzt sich mit den Beziehungen zwischen den Teilen und den übergeordneten Zusammenhängen auseinander.⁴ Dadurch soll die Komplexität des Problems bzw. der Systeme besser verstanden und handhabbarer werden, um in unübersichtlichen Ursache-Wirkungs- Beziehungen Lösungsvorschläge erarbeiten zu können. Der System-Dynamics Ansatz umfasst zum Erreichen dieses Ziels die Möglichkeit der Simulation und Prognose als „kognitive Werkzeuge“, die den Menschen die Möglichkeit bietet, sich mit den Strukturen auseinanderzusetzen und dadurch zu Erkenntnissen zu gelangen, die sonst nur schwer erreichbar wären.⁵ Maier beschreibt den SD-Ansatz zusammenfassend als eine Methode zur Analyse, Beschreibung, Modellierung und Optimierung dynamischer Systeme, die einerseits auf dem theoretischen Grundlagenwissen andererseits allerdings auch auf umfassender praktischer Erfahrung im Umgang mit Simulation und Modellierung beruht.¹
Im Verlauf dieser Arbeit wird im zweiten Kapitel zunächst mit den Grundlagen der Systemdynamik begonnen, um in diesem Rahmen die Begriffe des Systems, der Komplexität und Dynamik, sowie Modellierung anhand mentaler und formaler Modelle näher zu erläutern. Ferner wird der idealtypische Ablauf einer Systemdynamischen Modellierung skizziert, der durchlaufen werden sollte, um von einem Problem bzw. Ziel über dessen Modellierung und Simulation zu einer theoretisch fundierten, langfristigen Lösung zu gelangen. Im dritten Kapitel wird im Folgenden näher auf die Präsenz systemdynamischer Methoden und Anwendungen in der Produktion und Technik eingegangen, wobei die Hauptfunktion der SD als unterstützendes tool zur Prognose und Entscheidungsfindung besondere Betonung finden soll. In Kapitel vier soll die Perspektive durch einige zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten erweitert werden. Wichtige Ansätze bilden hier die Erziehung unter systemdynamischen Aspekten, sowie die Betrachtung der Dynamik sozialer Systeme, welche durch extreme Komplexität besondere Anforderungen an die Systemdynamik stellen. Abschließend wird der SD-Ansatz einer kritischen Würdigung unterzogen, die dessen Vorteile und Grenzen aufzeigen soll.

2. Grundlagen der Systemdynamik

2.1 Systeme und Dynamik

Der Ansatz der Systemdynamik, oder System-Dynamics (SD), basiert auf den von Prof. Jay Forrerster in den 50er Jahren am M.I.T. begründeten Methoden der ganzheitlichen Analyse und des Verstehens, sowie der Beeinflussung komplexer Systeme.¹
Da der Begriff des Systems im täglichen Leben sehr allgemein verstanden wird, ist es ratsam, zum besseren Verständnis und zur Schaffung einer gemeinsamen Basis zunächst zu erörtern, was im Rahmen dieser Arbeit darunter verstanden werden soll. Forrester selbst bezeichnet ein System als eine Anzahl von miteinander in Verbindung stehender Teile, die zu einem gemeinsamen Zweck miteinander operieren.² Ähnlich beschreibt Dörner es als eine Anordnung, die aus vielen Variablen besteht, welche wiederum untereinander vernetzt sind und sich dadurch gegenseitig beeinflussen.³ Auffällig ist bei diesen sowie vielen anderen Definitionen einerseits die Betonung von Strukturelementen, die das System bilden, andererseits deren Verbindung und Interaktion untereinander.⁴
Durch diese allgemeingültige Formulierung wird offensichtlich, dass praktisch alles was aus interagierenden Elementen besteht ein System bildet – ein Atom, eine Zelle, ein Unternehmen, das Universum usw. – wobei größere Systeme (z.B. ein Produktionsunternehmen) sich wiederum aus Subsystemen (z.B. Personal, Maschinen, Lieferanten usw.) zusammensetzen und sich einerseits durch die Anzahl ihrer Elemente, andererseits durch die Anzahl der Verbindungen zwischen diesen unterscheiden.⁵ Der System-Dynamics-Ansatz zielt in erster Linie auf das Verständnis komplexer Systeme ab. Was jedoch ist Komplexität und wodurch entsteht diese? Die soeben erörterte Unterscheidung bildet dazu den Ausgangspunkt.

[...]

1 Vgl. Wagner, R.: Stock-flow thinking und Bathtub Dynamics, Klagenfurt 2004, S. 3, http://www.fraktalwelt.de/systeme/rw_diss_stock_flow.pdf#search=%22vor- %20und%20nachteile%20systemdynamische%20modellierung%20forrester%22 [Download: 29.08.2006, 8:30 Uhr].

2 Vgl. Senge, P.: Die fünfte Disziplin, Stuttgart 1990, S. 11.

3 Vgl. Kapmeier, F.: Vom systemischen Denken zur Methode System Dynamics, Stuttgart 2003, S. 1, http://elib.unistuttgart. de/opus/volltexte/2003/1591/pdf/Diplomarbeit_komplett_Florian_Kapmeier.pdf#search=%2 2vor-%20und%20nachteile%20systemdynamische%20modellierung%20forrester%22 [Download: 29.08.2006, 8:30 Uhr].

4 Vgl. Wagner, R., a.a.O., S. 3.

5 Vgl. Jonassen, D.H.: What are cognitive tools, in: Kommers, P. et al.: Cognitive tools for learning, Vol. 81, Computer and Systems Sciences, Nato ASI Series, Berlin 1992, S.5.

1 Vgl. Maier, F.: Die Integration wissens- und modellbasierter Konzepte zu Entscheidungsunterstützung im Innovationsmanagement, Berlin 1995, S. 1 und 8.

1 Vgl. Meadows, D.: System Dynamics meets Press, 1991, S. 1; http://sysdyn.clexchange.org/sdep/papers/D-4143.pdf [Download: 22.08.2006, 10:00 Uhr]; Hight, J.: System Dynamics for Kids, Cambridge (MA) 1995, S. 1, http://sysdyn.clexchange.org/sdep/papers/D-4489-1.pdf [Download: 22.08.2006, 10:00 Uhr].

2 Vgl. Forrester, J.: Grundsätze einer Systemtheorie, Wiesbaden 1972, S. 9.

3 Vgl. Dörner, D.: Die Logik des Misslingens, Reinbek 2003, S. 58.

4 Vgl. Wagner, R., a.a.O., S. 8; Kapmeier, F., a.a.O., S. 4; Gipser, M.: Systemdynamik und Simulation, Leipzig 1999, S. 7.

5 Vgl. Kapmeier, F., a.a.O., S. 9f.; Forrester, J.: SD and Learner-centered Learning, Cambridge 1991, S. 7, http://sysdyn.clexchange.org/sdep/papers/D-4337.pdf [Download: 22.08.2006, 10:00 Uhr].