Softwaregestützte Modellbildung und Simulation

Den beschriebenen Lernbarrieren lässt sich erfolgreich mithilfe der System-Dynamics-Methode begegnen, die um 1960 von Jay Forrester am MIT entwickelt und unter anderem durch die Publikation "Grenzen des Wachstums" von Meadows Anfang der 70er Jahre breite Aufmerksamkeit erhielt.

Neben Ursache-Wirkungsdiagrammen werden hauptsächlich Flussdiagramme verwendet, um darzustellen, aus welchen Elementen ein spezifisches System besteht und wie diese Elemente interagieren. Besondere Beachtung kommt bei dieser Methode der Entwicklung des Modells im Zeitverlauf zu.

Notation


Die wichtigsten Elemente der systemdynamischen Notation sind Bestandsgrößen, Flussgrößen, Variable und Konstante sowie Informationsverbindungen.

  • Bestandsgrößen

    Bestandsgrößen, auch als Niveaus bezeichnet, haben einen Anfangswert, der sich im Zeitverlauf durch Zu- und Abflüsse ändern kann. Hier wird jeweils der Wert der Vorperiode gespeichert, auf den in der Folgeperiode Bezug genommen werden kann. Beispiele: Kontostand, Lagerbestand, Anzahl der Kunden
  • Flussgrößen

    Flussgrößen verändern die Bestandsgrößen durch Zu- und Abflüsse, zum Beispiel Einzahlungen, Auszahlungen, Lagerzugänge, Lagerabgänge
  • Variable

    Variable sind systemendogene Größen, die in jeder Periode neu berechnet werden. Sie werden durch mathematische Formeln definiert und beziehen sich oft auf andere Größen des Modells, mit denen sie durch Verbindungspfeile verknüpft sein müssen. Beispiele: Zinserträge, Kapitalkosten
  • Konstante

    Konstante sind systemexogene Größen, die im Unterschied zu Variablen nicht berechnet sondern als gegeben betrachtet werden. Sie werden vielfach für Berechnungen in Variablendefinitionen verwendet, zum Beispiel Zinssatz, Geburtenrate
  • Informationsverbindungen

    werden durch Pfeile dargestellt. Sie sind nötig, um Informationen an Variable weiterzugeben. Wird zum Beispiel die Konstante ‚Zinssatz' zur Berechnung der Variablen ‚Zinsen' benötigt, muss ein Pfeil von ‚Zinssatz' auf ‚Zinsen' zeigen.

Vorteile der Modellbildung mit einer Software

Die Abbildung von Modellen im Computer mittels geeigneter Modellbildungssoftware bietet einige Vorteile. So lassen sich Modelle schneller erstellen. Weiterhin benötigen Anwender relativ wenig mathematischen Aufwand, da sie Modelle mithilfe grafischer Symbole statt mathematischer Formeln erstellen können. Aufgrund der grafischen Darstellungsform sind die Modelle sehr anschaulich. Am wichtigsten ist jedoch die Möglichkeit, auf Basis eines im Computer generierten Modells Simulationen durchzuführen, um in kürzester Zeit zu sehen, wie das Modell bei unterschiedlichen Parametern reagiert. So lassen sich sehr schnell verschiedene Strategien testen, ohne dass die oben beschriebenen Folgekosten auftreten.

Bekannte Softwaretools zur Modellbildung und Simulation sind Powersim, Vensim, Dynasys und Stella.

 

Autor
Avatar Prof. Dr. Holger Arndt

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