Kausalschleifendiagramme
Eine großartige Notation für die Kommunikation über dynamische Systeme
Eine sehr einfache Möglichkeit, die Teile eines Systems und ihre Zusammenhänge darzustellen, sind Kausalschleifendiagramme (auch als Einflussdiagramme bezeichnet): Sie zeigen die relevanten Teile eines Systems durch textuelle Bezeichnungen, die Verbindungen zwischen den Teilen werden durch Pfeile gezeichnet, die in die Richtung des Einflusses zeigen. Kleine + oder - Zeichen werden verwendet, um zu zeigen, ob der Einfluss positiv oder negativ ist (auch als positive oder negative Verknüpfungspolarität bezeichnet).
Ein Hinweis zur Notation Manchmal wird anstelle von + und - eine alternative Notation mit s (kurz für same (gleich)) und o (kurz für opposite (entgegengesetzt)) verwendet. In seinem Artikel "Problems with causal loop diagrams" ("Probleme mit Kausalschleifendiagrammen"), der 1986 in der System Dynamics Review veröffentlicht wurde, diskutiert George Richardson beide Notationen und kommt zu dem Schluss, dass es besser ist, s und o nicht zu verwenden.
Einfaches Kausalschleifendiagramm einer Alltagssituation
Ein einfaches Beispiel aus dem Alltag ist die Untersuchung der Dynamik bei der Erledigung einer Reihe offener Aufgaben bis zu einem bestimmten Frist. Das Erstellen eines Kausalschleifendiagramms eines gegebenen Systems ist konzeptionell recht einfach, auch wenn es in der Praxis meist zu sehr angeregten Diskussionen führt: Sie beginnen mit den Teilen des Systems, die Sie bereits kennen, und fragen einfach weiter "was beeinflusst diesen Teil", bis Sie zu Teilen kommen, die an der Systemgrenze liegen oder Teile, die sich im Laufe der Zeit nicht verändern werden. Dann gehen Sie in die andere Richtung und fragen weiter "Welche anderen Teile beeinflusst dieser Teil". Wenn dieses Teil bereits vorhanden ist, verbinden Sie es. Andernfalls erstellen Sie ein neues Teil.
Das oben gezeigte Diagramm der Kausalschleife zeigt einige wichtige Aspekte, die bei der Erledigung von Aufgaben eine Rolle spielen. Wir werden dieses Diagramm im Detail besprechen, um die Denkweise dahinter zu zeigen.
Beginnen wir mit der Frist: Was beeinflusst die Frist? Für dieses einfache Modell nehmen wir an, dass die Frist von außen gesetzt wird und sich nicht ändert. Die Frist ist also konstant und hat keine Einflussfaktoren - sie ist die Grenze des Systems.
Nun stellen wir die Frage: Auf welche Teile des Systems hat die Frist Einfluss?
Versuchen Sie doch mal, sich in die Situation hineinzudenken: Die erste Frage, die Sie beantworten müssen, wenn es darum geht, etwas bis zu einer Frist zu erledigen, ist: Wie viel Zeit habe ich noch? Dies lässt sich leicht modellieren, indem man einen neuen Faktor "Verbleibende Zeit" hinzufügt. Je weiter die Frist entfernt ist, desto mehr Zeit bleibt übrig. Wie oben besprochen, sprechen wir in diesem Fall von positivem Einfluss oder positiver Polarität und zeigen dies durch ein kleines Pluszeichen neben dem Konnektor an.
Welche anderen Teile beeinflussen die verbleibende Zeit? Ein wenig Nachdenken zeigt, dass die verbleibende Zeit nicht nur von der Frist, sondern auch vom aktuellen Datum abhängt. Je weiter das aktuelle Datum fortschreitet, desto kleiner wird die verbleibende Zeit, also fügen wir ein Minuszeichen an den Konnektor an.
Bis jetzt haben wir die offenen Aufgaben ignoriert: Was uns eigentlich interessiert, ist nicht die Arbeit selbst, sondern wie schnell wir die Arbeit erledigen können. Eine Möglichkeit, diese Information zu erfassen, ist die Fertigstellungsrate. Je höher die Fertigstellungsrate ist, desto schneller wird die Menge der offenen Aufgaben kleiner, also setzen wir ein kleines Minuszeichen an den Konnektor.
Wovon hängt die Fertigstellungsrate ab? Nun, wir wissen, wie viel Zeit bleibt (gemessen in Tagen, sagen wir). Aber wir haben noch nichts über die Anzahl der Stunden pro Tag gesagt, die wir in die Erledigung unserer Aufgaben investieren können. Wir erfassen diese Information in einem neuen Teil, den ich "Überstunden" nennen werde, nämlich Ihren Arbeitstag. Es ist klar, dass die Fertigstellungsrate umso höher ist, je mehr Stunden Sie investieren, und wir erfassen diese Information mit einem kleinen Pluszeichen neben dem Konnektor.
Wovon hängt die Fertigstellungsrate noch ab? Nun, neben der Anzahl der Stunden, die Sie an Ihren Aufgaben arbeiten, stellt sich auch die Frage, wie produktiv Sie Ihre Stunden nutzen. Verbringen Sie jede Minute jeder Stunde damit, an den anstehenden Aufgaben zu arbeiten, oder nutzen Sie einen Teil der Zeit zum Tagträumen, Surfen im Internet oder Chatten mit Kollegen? Lassen Sie uns diesen Aspekt des Arbeitens in einem neuen Baustein erfassen und diesen "Produktivität" nennen. Je höher die Produktivität ist, desto höher ist auch die Fertigstellungsrate, also fügen wir eine positive Polarität hinzu.
Lassen Sie uns schnell unser Diagramm überprüfen: Wir haben unser Verständnis davon erfasst, wie Aufgaben von der Produktivität und dem Arbeitstag beeinflusst werden. Aber wie kommt die verbleibende Zeit ins Spiel?
Nun, wenn Sie wie ich sind, dann ist Ihre Produktivität nicht immer gleich, und auch nicht die Stunden, die Sie arbeiten: Je weniger Zeit bis zur Frist verbleibt, desto produktiver werden Sie und desto länger sind die Stunden, die Sie arbeiten. Wir könnten die verbleibende Zeit direkt mit der Produktivität und dem Arbeitstag in Verbindung bringen, aber es gibt einen Begriff, den wir typischerweise dafür verwenden: Zeitplandruck. Je weniger Zeit übrig bleibt, desto höher wird der Zeitplandruck. Also fügen wir einen Baustein "Zeitplandruck" hinzu, um dies zu erfassen.
Je höher der Zeitplandruck wird, desto höher ist meine Produktivität; leider gilt das Gleiche meist auch für den Arbeitsalltag, sprich Überstunden. Also setzen wir Pluszeichen an diese beiden Konnektoren.
Haben wir nun alle Aspekte des Zeitplandrucks erfasst? Welche anderen Faktoren beeinflussen den Zeitplandruck neben der verbleibenden Zeit?
Nun, klar, wenn wir alle Aufgaben erledigt haben und nichts mehr zu tun ist, sinkt der Zeitplandruck auf Null! Der Zeitplandruck wird also auch von der Anzahl der offenen Aufgaben beeinflusst. Wenn die Anzahl der offenen Aufgaben steigt, steigt auch der Zeitplandruck. Deshalb setzen wir ein kleines Pluszeichen neben den Konnektor.
Auf welche anderen Teile des Systems wirkt sich der Zeitplandruck aus? Eine Sache, die wir tun könnten, wenn der Zeitplandruck hoch ist, ist, dem Projekt weitere Ressourcen hinzuzufügen. Zeitplandruck kann auch Auswirkungen auf die Qualität unserer Arbeit haben. Beide Aspekte sind wichtig und wert, untersucht zu werden, aber wir werden sie hier vorerst nicht berücksichtigen, um das Beispiel einfach zu halten.
Alles in allem sieht unser Kausalschleifendiagramm eigentlich ganz gut aus: Wir haben die wesentlichen Aspekte dessen erfasst, was nötig ist, um eine Reihe offener Aufgaben bis zu einer bestimmten Frist zu erledigen. Alle Teile des Systems sind miteinander verbunden, und es gibt keine losen Enden.
Wir haben nun zwei geschlossene Schleifen, die sich selbst rückkoppeln. Diese Beobachtung ist wichtig, weil geschlossene Schleifen bedeuten, dass die Situation, die wir analysieren, ein Rückkopplungssystem ist: Rückkopplungssysteme haben eine geschlossene Schleifenstruktur, die Ergebnisse aus vergangenen Aktionen des Systems zurückführt, um zukünftige Aktionen zu steuern - Rückkopplungssysteme werden also von ihrem eigenen vergangenen Verhalten beeinflusst. In diesem Fall bedeutet es, dass Sie, wenn Sie anfangs zu viel Zeit mit Prokrastination verbringen, von einem sehr hohen Zeitplandruck getroffen werden, je näher die Frist kommt. Wenn Sie Ihre Zeit von Anfang an klug investieren, wird der Zeitplandruck später nicht so schlimm werden. Das haben Sie sicher auch schon selbst erlebt.
Sehen Sie sich ein Video an, in dem gezeigt wird, wie Sie dieses Kausalschleifendiagramm mit der ®iThink Modellierungsumgebung erstellen (auf Englisch).
Die aktive Suche nach Rückkopplungsschleifen ("Kreislaufdenken") ist eine wichtige Aktivität im Systemdenken, denn Rückkopplungsschleifen sind es, die bewirken, dass ein System sein Verhalten im Laufe der Zeit (und sehr oft auf unerwartete Weise) ändert. Wir unterscheiden zwischen zwei Arten von Rückkopplungsschleifen: ausgleichende (oder negative) Rückkopplungsschleifen und verstärkende (oder positive) Rückkopplungsschleifen.
Das obige Diagramm zeigt, dass bei hohem Zeitplandruck die Produktivität erhöht wird, wodurch auch die Fertigstellungsrate steigt. Dadurch verringert sich die Anzahl der offenen Aufgaben, was den Zeitplandruck verringert. In diesem Fall ist die Rückkopplungsschleife ausgleichend: Sie sorgt dafür, dass das System seinen gewünschten Zustand erreicht (Null offene Aufgaben) und sorgt dann dafür, dass er erhalten bleibt, indem sie allen Störungen entgegenwirkt, die den Zustand des Systems vom gewünschten Zustand wegbewegen. Ausgleichende Schleifen werden häufig durch ein (B) in der Mitte der Schleife gekennzeichnet.
Im Gegensatz dazu erzeugen verstärkende Schleifen Wachstum und verstärken jede Abweichung im Systemzustand. Verstärkende Schleifen werden durch ein (R) oder (+) in der Mitte der Schleife gekennzeichnet. Das obige Diagramm enthält keine positive Rückkopplungsschleife.
Ob eine Schleife ausgleichend (B) oder verstärkend (+) ist, lässt sich leicht feststellen, indem man der Verknüpfungspolarität um die Schleife herum folgt und die folgenden Regeln beachtet:
- Zwei aufeinanderfolgende Verknüpfungen mit Polarität + und + sind gleichwertig zu einer Verknüpfung mit Polarität +
- Zwei aufeinanderfolgende Verknüpfungen mit Polarität + und - sind gleichwertig zu einer Verknüpfung mit Polarität -
- Zwei aufeinanderfolgende Verknüpfungen mit Polarität - und + sind gleichwertig zu einer Verknüpfung mit Polarität -
- Zwei aufeinanderfolgende Verknüpfungen mit Polarität - und - sind gleichwertig zu einer Verknüpfung mit Polarität +
Sobald Sie zu Ihrem Ausgangspunkt zurückkehren, haben Sie entweder ein + oder ein -. Im ersten Fall haben Sie eine verstärkende Rückkopplungsschleife gefunden, im zweiten Fall eine ausgleichende Rückkopplungsschleife.
Zusammenfassung
Alles in allem ist unsere schnelle Analyse der Erledigung von Aufgaben eigentlich ziemlich spannend, denn das Rückkopplungssystem, das wir hier analysiert haben, ist grundlegend für alle Projektmanagement Situationen - es ist der Motor, der Projekte zum Fertigstellung bringt.
Als Beobachter sind Kausalschleifendiagramme in vielen Modellierungssituationen sehr nützlich: Sie sind gut geeignet, um Abhängigkeiten und Rückkopplungsprozesse darzustellen. Sie werden effektiv zu Beginn eines Modellierungsprojekts eingesetzt, um das mentale Modell aller Beteiligten zu erfassen. Sie sind auch nützlich, um die Ergebnisse eines abgeschlossenen Modellierungsprojekts zu kommunizieren.
Einige Beispiele für Rückkopplungsschleifen, die Ihnen im Geschäftsleben begegnet sein könnten, sind:
- Die Kosten für Betriebsmittel hängen von der Anzahl der gekauften Betriebsmittel ab. Die Kosten für Verbrauchsmaterialien sind eine Determinante für den Preis des verkauften Produkts. Der Preis beeinflusst den wahrgenommenen Wert des Produkts und damit die Menge der verkauften Produkte. Je höher die verkaufte Menge ist, desto mehr Verbrauchsmaterial muss gekauft werden.
- Das einzigartige Wissen eines Beratungsunternehmens hat Einfluss auf die Art der Kunden, die es bedienen kann. Die Art der Kunden, die ein Beratungsunternehmen bedient, beeinflusst das Kapital, das ein Unternehmen aufbringen kann, was wiederum die Arten von Talenten beeinflusst, die ein Beratungsunternehmen anziehen kann. Dies wiederum beeinflusst das Wissen, über das ein Beratungsunternehmen verfügt.
- Je mehr Dienstleistungsanbieter ein Full-Service-Anbieter hat, desto mehr Kunden wird er anziehen. Je mehr Kunden ein Full-Service-Anbieter hat, desto einfacher ist es, aufgrund dieser Marktpräsenz Dienstleistungsanbieter zu finden, die bereit sind, Unteraufträge zu vergeben.
Bis jetzt war unsere Analyse qualitativ - wir haben die wichtigsten Aspekte der Situation identifiziert und wie sie sich gegenseitig beeinflussen, aber wir haben nichts darüber gesagt, wie stark diese Verbindungen sind oder mit wie vielen Aufgaben wir es zu tun haben. Das werden wir Bestands- und Flussdiagrammetun, in dem wir besprechen, wie man ein quantitatives Simulationsmodell mithilfe von Bestands- und Flussmodellen aufbaut.
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