Was versteht man unter System Dynamics?


Studienarbeit, 2016

17 Seiten, Note: 1,7


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

2. System Dynamics
2.1 Definition System Dynamics
2.2 Qualitative Methoden
2.3 Quantitative Methoden

3. Modellierungsprozess
3.1 Der Modellierungsprozess
3.2 Modellierungsprozess nach Forrester
3.3 Modellierungsprozess nach Sterman

4. Einsatzmöglichkeiten und Kritik
4.1 Beispiel für System Dynamics an einem Lagerhaltungs-Kontrollsystem
4.2 Weitere Einsatzmöglichkeiten
4.4 Kritik und Grenzen

5. Zusammenfassung

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Schematische Darstellung eines Kausaldiagramms

Abb. 2: Schematische Darstellung eines Flussdiagramms

Abb. 3: Sechsstufiger System-Dynamics-Prozess nach Forrester

Abb. 4: Fünfstufiger Modellierungsprozess nach Sterman

Abb. 5: Übersetzung des Systems in ein Flussdiagramm

Abb. 6: Übersetzung des Systems in ein Kausaldiagramm

Abb. 7: Simulationsergebnisse

Abb. 8: Simulationsergebnisse nach Veränderungsmaßnahmen

1. Einleitung

1.1 Problemstellung

Wir leben in einer Welt die uns von Tag zu Tag immer komplexer erscheint. Umfangrei­che Systeme umgeben uns dabei in allen alltäglichen Bereichen wie z.B. im Verkehrs­wesen, in der Wirtschaft sowie in dem Informations- und Kommunikationssektor. Durch diese stark zunehmenden Systeme befindet sich die Welt in einem ständigen Wandel. Managern und Führungskräften fällt es zunehmend schwerer die komplexen unterneh­merischen Entwicklungen zu durchschauen und Entscheidungen zu treffen.

Mit dieser Problemstellung hat sich Jay W. Forrester bereits in den 1950er Jahren be­fasst. An der Sloan School of Management des Massachusetts Institute of Technology begründete er aus den Erkenntnissen der Kybernetik und des System Thinking das Feld der System Dynamics (Systemdynamik). Der Leitgedanke bestand aus der ganz­heitlichen Analyse und der Modellierung sowie der Simulation von komplexen und dy­namischen Systemen bei denen die Interaktionen zwischen den einzelnen Objekten in komplexen dynamischen Systemen untersucht wurden. Aus seinem 1961 erschienenen Buch „Industrial Dynamics" entwickelte sich im Laufe der Jahre schließlich der System- Dynamics-Simulationssatz.[1],[2]

So hat System Dynamics seitdem dazu beigetragen Lücken in mentalen Modellen zu identifizieren und zu beheben, dadurch ist das allgemeine Verständnis für komplexe Systeme gestiegen. Obwohl mittlerweile 55 Jahre seit der ersten Veröffentlichung ver­gangen sind, handelt es sich immer noch um eine junge Disziplin. Manager und Füh­rungskräfte greifen nach wie vor auf Forresters Erkenntnisse aus den 1950er und 1960er Jahren zurück und profitieren von ihnen.

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

Ziel dieser Arbeit ist es, zu erläutern was unter System Dynamics zu verstehen ist und welche Einsatzmöglichkeiten und Grenzen sich daraus ergeben.

Dazu wird im zweiten Kapitel zunächst auf die Definition von System Dynamics einge­gangen. Anschließend wird der Unterschied zwischen qualitativen und quantitativen Modellen näher erläutert. Das dritte Kapitel befasst sich mit dem Modellierungsprozess1 2 an sich. Mit Hilfe von zwei unterschiedlichen Herangehensweisen wird aufgezeigt, dass die Vorgehensweise nicht einheitlich definiert ist und deshalb durchaus unterschiedlich ausfallen kann. Durch ein Beispiel wird im vierten Kapitel die Einsatzmöglichkeit von SD demonstriert, sowie auch Grenzen und Kritik aufgezeigt. Das fünfte Kapitel rundet diese Arbeit mit einer kritischen Auseinandersetzung innerhalb der Zusammenfassung ab.

2. System Dynamics

2.1 Definition System Dynamics

Um auf die Eigenschaften von System Dynamics näher eingehen zu können, soll zu­nächst dessen Definition erläutert werden. Was ist mit diesem Begriff überhaupt ge­meint?

Das Gabler Wirtschaftslexikon definiert System Dynamics als eine Methodik mit der dy­namisch komplexe Sachverhalte in sozioökonomischen3 Systemen modelliert, analy­siert und gestaltet werden können. Das Ziel ist dabei das Systemverhalten zu erklären bzw. zu beeinflussen. Dabei werden fünf konstituierende4 Elemente der dynamischen sozioökonomischen Systeme erfasst, mit dem Ziel das Verhalten der Systeme zu erklä­ren bzw. zu beeinflussen. Bei den fünf Elementen handelt es sich um (1) kausale Feed­backbeziehungen, (2) Wirkungsverzögerungen, (3) Bestandsgrößen, (4) Flussgrößen und (5) Nichtlinearitäten.5

Es werden grundsätzlich zwei unterschiedliche Modellierungsphasen unterschieden, die in qualitatives und quantitatives SD differenziert werden können. Die qualitativen Me­thoden identifizieren und untersuchen die in sich geschlossenen Wirkungsketten (Kau­saldiagramme). Die quantitativen Methoden konzentrieren sich hingegen auf die Dar­stellung in Flussdiagrammen, die tiefes Systemverständnis ermöglichen.6 Zusammenfassend lässt sich sagen, dass SD eine „Methodik zur Analyse komplexer und dynamischer Systeme bzw. deren Strukturen im sozioökonomischen Bereich [...]“ ist.”7

2.2 Qualitative Methoden

Geschlossene Wirkungsketten werden in der Literatur auch häufig als causal maps, influence diagrams, causal loop diagrams (CLD) oder Kausaldiagramme bezeichnet. Mit ihnen werden Zusammenhänge und Auswirkungen der verschiedenen Systemelemente veranschaulicht. Sie dienen der Veranschaulichung und Visualisierung von mentalen Modellen. Sowohl statische als auch dynamische Ursache-Wirkungs-Beziehungen kön­nen damit visualisiert werden und tragen zur Entscheidungsfindung mit bei. Ein großer Vorteil dieser Methode ist es, dass selbst ohne einer aufwendigen und kostenintensiven Simulation Ergebnisse generiert werden können.8

Bei der Erstellung von Wirkungsdiagrammen werden alle Einflussgrößen aufgeführt, die auf die Zielgröße einwirken. Im Anschluss werden die Größen erfasst, die wiederrum diese Einflussgrößen beeinflussen. Es entsteht ein Rückkopplungseffekt bei dem die Zielgrößen wiederum auf die Einflussgrößen einwirken. Die daraus entstehenden Wechselbeziehungen können sowohl gleich- als auch gegengerichtet sein und werden anhand von grafischen Symbolen gekennzeichnet, i.d.R. "+" für gleichgerichtet, "-" für gegengerichtet. Wird durch die Summe der Wechselbeziehung das Systemverhalten verstärkt spricht man von positiven Polaritäten, während bei einem stabilisierenden Verhalten von negativen Polaritäten die Rede ist. Die Kennzeichnung erfolgt nach der englischen Bezeichnung meist mit einem "R" für reinforcing loop (positive Polarität) und "B" für balancing loop (negative Polarität).9 10

In Abb. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kausaldiagramms aufgeführt, in der sowohl eine positive als auch eine negative Polarität vorhanden ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Schematische Darstellung eines Kausaldiagramms; links: positive Polarität, rechts: negative Polarität[10]

2.3 Quantitative Methoden

Flussdiagramme, in der Literatur auch häufig als flowcharts bezeichnet, können in ihrer Art und Darstellung sehr unterschiedlich ausfallen. So gibt es z.B. innerhalb von Com­puterprogrammen in der Informatik Flussdiagramme die als Ablaufdiagramme zur Ver­wendung, Bereitstellung und Veränderung der Daten dienen. In der Organisationslehre hingegen ist es eine gängige Darstellungsform für Ablauforganisationen.

Innerhalb der Systemdynamik werden Flussdiagramme zur Darstellung von kausalen Zusammenhängen verwendet. Die Darstellung erfolgt mittels Fluss- und Zustandsvari­ablen. Dabei beschreiben die Zustandsvariablen den aktuellen Systemzustand sowie deren Größe, die durch Zu- und Abflüsse festgelegt werden. Durch die Flussvariablen werden die Zustandsvariablen direkt beeinflusst. Sie können durch einen Regler ver­größert oder verkleiner werden.11 12 Der Hauptvorteil dieser Methode ist darin zu finden, dass vor allem nicht lineares und kontraintuitives Systemverhalten dargestellt werden kann. Es fördert ein tiefes Systemverständnis für das Systemverhalten im zeitlichen Verlauf.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Flussdiagramm als Übergang von der qualitativen Modellierung durch die in sich geschlossene Wirkungskette zu der quantita­tiven Darstellung, die als Grundlage der dynamischen Zusammenhänge für die Simula­tion dient, fungiert. In Abb. 2 ist eine beispielhafte Darstellung eines Flussdiagramms dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Schematische Darstellung eines Flussdiagramms[12]

3. Modellierungsprozess

3.1 Der Modellierungsprozess

Der Ansatz von SD basiert im Allgemeinen auf einem dreistufigen Prozess. Dabei wer­den qualitative Diagramme (geschlossene Wirkungsketten - Kausaldiagramme) erstellt, die in quantitative Diagramme (Flussdiagramme) übersetzt werden und abschließend in mathematische Gleichungen überführt werden.13 Diese rudimentäre Beschreibung ist allerdings stark vereinfacht. Für die Anwendung mit realen Problemen bedarf es jedoch meist einer ausführlicheren Beschreibung. So finden sich in der Literatur bis zu sieben Phasen von der Problemstellung bis zur Lösung. Es gibt keine einheitliche Vorgehens­weise hinsichtlich dieser Aufteilung, da der Modellierungsprozess auch stark von der Problemstellung abhängig und der Subjektivität des Modellierers ist.14 15

3.2 Modellierungsprozess nach Forrester

Der von Forrester entworfene Modellierungsprozess umfasst sechs Phasen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Sechsstufiger System-Dynamics-Prozess nach Forrester

In der ersten Phase wird das vorliegende Problem ausführlich beschrieben und eine Hypothese darüber aufgestellt, wie das System das problematische Verhalten erzeugt. Die zweite Phase dient dazu die Beschreibung des Systems in ein Flussdiagramm zu übersetzen sowie Inkonsistenzen festzustellen und Schwachstellen der ersten Phase aufzudecken. Dazu werden mathematische Gleichungen formuliert. Die Prüfung der Angemessenheit des Modells erfolgt in der dritten Phase. Damit ist jedoch keine Validitätsprüfung gemeint, da reale Systeme weder richtig noch falsch modelliert wer­den können. Sie bezieht sich viel mehr auf das Verhältnis von Aufwand und Nutzen des Modells sowie das Vertrauen, welches dem Modell entgegengebracht wird. Die vierte Phase zielt darauf ab alternative Entscheidungsregeln zu entwerfen. Dies kann z.B.

durch veränderte Paramater, durch die Erfahrung der Beteiligten oder durch die Einsicht aus den ersten drei Phasen geschehen. Die Veränderungsmaßnahmen werden in der fünften Phase ausgearbeitet. Es muss eine übereinstimmende Auffassung aus den un­terschiedlichen Problemlösungen der beteiligten Personen erarbeitet werden. Dazu be­darf es Geduld, Debatten, Dialoge sowie Lerneffekte. Die sechste Phase nimmt die meiste Zeit in Anspruch und bezieht sich auf die Implementierung.16 17 Diese sechs Phasen dürfen jedoch nicht als isolierte Schritte betrachtet werden die ei­nen linearen Ablauf darstellen. Vielmehr ist es ein Prozess der durch verschiedene Be­züge zu den vorherigen Phasen gekennzeichnet ist.

3.3 Modellierungsprozess nach Sterman

Sterman hingegen entwickelte einen Modellierungsprozess bestehend aus fünf Phasen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Fünfstufiger Modellierungsprozess nach Sterman[17]

[...]


1 Vgl. Forrester (1968), S. 400f.

2 Vgl. Forrester (1971), S. lllf.

3 Gesellschaft und Wirtschaft betreffend.

4 Das grundlegende Bilden, Gründen, Festsetzen, sich organisieren.

5 Vgl. Grösser (o.J.).

6 Vgl. Wolstenholme (1990), S. 4ff.

7 Grösser (o.J.).

8 Vgl. Wolstenholme / Henderson / Gavine (1993), S. 143.

9 Vgl. Schöneborn (2004), S. 34ff.

10 Eigene Darstellung / Vgl. Schöneborn (2004), S. 38.

11 Vgl. Sterman (2000), S. 192.

12 Eigene Darstellung / Vgl. Sterman (2000), S. 193.

13 Vgl. Schwarz / Ewaldt (2002), S. 164.

14 Vgl. Forrester (1994), S. 245f.

15 Eigene Darstellung / Vgl. Forrester (1994), S. 245.

16 Vgl. Forrester (1994), S. 245ff.

17 Eigene Darstellung / Vgl. Sterman (2000), S. 87.

Ende der Leseprobe aus 17 Seiten

Details

Titel
Was versteht man unter System Dynamics?
Hochschule
AKAD University, ehem. AKAD Fachhochschule Stuttgart
Veranstaltung
Systemisches Denken und Handeln
Note
1,7
Autor
Jahr
2016
Seiten
17
Katalognummer
V1014597
ISBN (eBook)
9783346408853
ISBN (Buch)
9783346408860
Sprache
Deutsch
Schlagworte
System Dynamics, Modellierungsprozess, Forrester, Sterman
Arbeit zitieren
M.Sc. Artur Janke (Autor:in), 2016, Was versteht man unter System Dynamics?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1014597

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