Einführung in die Problemstellung.- 1 Der Systemansatz als Planungsphilosophie.- 1.1 Der Systemansatz.- 1.2 Systemdenken.- 1.3 Systemwissenschaft: Systemtheorie, Systemtechnik.- 1.3.1 Systemwissenschaft.- 1.3.2 Systemtheorie.- 1.3.3 Systemtechnik.- 1.3.3.1 Von der Einzellösung zum Lösungsfeld.- 1.3.3.2 Warum Systemtechnik?.- 1.3.3.3 Allgemeine Formulierung des Systemplanungsproblems (Aufgabe).- 1.3.3.4 Allgemeine Formulierung des Systemplanungsprozesses (Ablauf).- 2. Systemtheoretische Grundlagen (Ansätze einer allgemeinen Theorie der Systeme).- 2.1 Das System.- 2.1.1 Der Systembegriff.- 2.1.2 Klassifikationssystematik für Systeme.- 2.1.2.1 Beziehung eines Systems mit seiner Umwelt.- 2.1.2.2 Komplexität von Systemen (strukturelle Merkmale).- 2.1.3 Systemgrenzen.- 2.1.4 Variabilität von Systemen, Verhalten gegenüber Umwelteinflüssen.- 2.1.5 Verfahrenstechnische Klassifizierung von Systemen (Systemtypen).- 2.2 Eigenschaften/Merkmale von Systemen und Systemkomponenten.- 2.3 Systemstrukturen und deren Darstellung.- 2.3.1 Strukturarten.- 2.3.2 Aufbaustrukturgliederung.- 2.3.3 Ablaufstrukturgliederung.- 2.3.3.1 Gliederungsarten.- 2.3.3.2 Die Beziehung zwischen Ablaufstruktur und Funktion.- 2.3.3.3 Graphische Darstellung von Ablaufstrukturen.- 2.3.3.4 Mathematische Darstellung von Ablaufstrukturen.- 2.4 Relation und Funktion in der Systemtechnik.- 2.4.1 Die Relation.- 2.4.2 Arten von Relationen in der Systemtechnik.- 2.4.3 Elementare Modelle von Ablaufstrukturen: Steuerung, Regelung.- 2.4.4 Die Funktion als zentraler Begriff in der Systemtechnik.- 2.4.5 Die Funktionsanalyse.- 2.4.6 Kategorien von Funktionen.- 2.4.7 Elementarfunktionen.- 3. Das Wesen der Planung aus systemorientierter Sicht.- 3.1 Planung als Teilprozeß zweckrationaler Handlung.- 3.1.1 Die Bedeutung der Planung.- 3.1.2 Der Planungsbegriff.- 3.1.3 Die Gliederung der zweckrationalen Handlung.- 3.1.4 Synthese zu Grundfunktionen der zweckrationalen Handlung.- 3.2 Merkmale der Planung und deren Ausprägungen.- 3.2.1 Merkmalgruppe "Zustand der Planung” (Beschaffenheits-Merkmale).- 3.2.1.1 Inhalt der Planung (objektorientierte/verrichtungsorientierte Gliederung).- 3.2.1.2 Formale Beschaffenheit der Planung (Abstraktionsebene, Detaillierungsgrad, Planungshierarchie).- 3.2.1.3 Flexibilität der Planung (Dynamik).- 3.2.2 Merkmalgruppe "Funktion der Planung” (Wirk-Merkmale).- 3.2.2.1 Quantitative funktionsbezogene Merkmale der Planung (Planungshorizont, Geltungsbereich).- 3.2.2.2 Qualitative funktionsbezogene Merkmale der Planung (Ablauf der Planung, Qualität des Ergebnisses).- 3.2.3 Merkmalgruppe "Verhalten der Planung” (abgeleitete Merkmale).- 3.2.3.1 Verarbeitungsweise (Durchführung der Planung).- 3.2.3.2 Angemessenheit des Aufwands (Kosten der Planung).- 3.2.4 Merkmalsystematik der Planung samt Ausprägungen.- 4. Kreatives Denken im Rahmen des Problemlösungsprozesses (denkpsychologische Grundlagen).- 4.1 Psychologische Ansätze der Kreativität.- 4.2 Arten kreativen Denkens.- 4.3 Dualität und Einheit von Analyse und Synthese.- 4.4 Das Wesen produktiven Denkens als Prozeß.- 4.4.1 Grundlagen.- 4.4.2 Phasen des produktiven Denkens.- 4.5 Ansätze zur Bewertung kreativer Leistung.- 4.5.1 Bewertungskriterien.- 4.5.2 Bezugsebenen.- 4.6 Situationsbedingungen beim Problemlösungsverhalten.- 4.6.1 Persönlich versus neutral getönte Probleme.- 4.6.2 Stress und Kreativität.- 4.6.3 Beschäftigungsdauer und Kreativität.- 4.6.4 Alter sowie Geschlecht des Problemlösers und Kreativität.- 4.6.5 Einzelkreativität — Gruppenkreativität.- 4.6.6 Eigenschaften und Verhaltensweisen des Problemlösers.- 4.6.7 Organisatorische Einbettung kreativer Tätigkeit.- 4.7 Darstellungsmedien zur Umsetzung kreativen Denkens.- 5. Methoden und Techniken der Systemplanung.- 5.1 Überblick: Pläne in der Systemtechnik.- 5.2 Vorgehensmodelle (Vorgehenslogik) der Systemtechnik.- 5.2.1 Zugrundeliegende Theorie.- 5.2.2 Vorgehensstrategien.- 5.2.3 Suchstrategien.- 5.2.4 Diskussion des entwickelten Vorgehensmodells (Modellvergleich und Kritik).- 5.3 Der Anstoß im Rahmen der Systemplanung (Erkennen eines Problems/Bedarfes).- 5.4 Situationsanalyse.- 5.4.1 Bedarfsanalyse (Need Assessment).- 5.4.2 Umweltanalyse (Environment Analysis).- 5.4.2.1 Delphi Methode: Prognose Delphi.- 5.4.2.2 Szenario-Methode.- 5.5 Problemdefinition.- 5.5.1 Festlegen der Systemfunktion.- 5.5.2 Zielformulierung.- 5.6 Problemanalyse.- 5.6.1 Problemdefinitionsanalyse.- 5.6.2 Vorläufige Durchführbarkeitsanalyse.- 5.6.3 Vorläufige Analyse der Verträglichkeit und Akzeptierbarkeit.- 5.6.4 Datenanalyse (Analyse des informationsmäßigen Ausgangsmaterials).- 5.7 Systemsynthese.- 5.7.1 Zugrundeliegende Theorie.- 5.7.2 Methoden und Techniken der Systemsynthese.- 5.7.2.1 Brainstorming.- 5.7.2.2 Brainwriting.- 5.7.2.3 Synektik.- 5.7.2.4 Ideen Delphi.- 5.7.2.5 Eigenschaftslisten.- 5.7.2.6 Funktionszerlegung (Ermittlung von Teilfunktionen).- 5.7.2.7 Morphologie (Ideenmatrix, Morphologischer Kasten).- 5.7.2.8 Analogiemethode (Bionik).- 5.7.2.9 Funktionsausweitung, Progressive Abstraktion, Suchfeldauflockerung, Idealkonzept nach Nadler.- 5.7.2.0 Problemlösungsbaum, Relevanzbaum (Relevance Tree).- 5.7.3 Allgemeine Richtlinien, nichtschematisierte Techniken.- 5.8 Systemanalyse (im engeren Sinn).- 5.8.1 Überblick über die Methoden der Systemanalyse.- 5.8.2 Methoden und Techniken der Systemanalyse.- 5.8.2.1 Durchführbarkeitsanalyse (Feasibility Study).- 5.8.2.2 Systemstrukturanalyse.- 5.8.2.3 Zuverlässigkeitsanalyse (Reliability Analysis).- 5.9 Systemoptimierung.- 5.9.1 Nicht-formalisierte (qualitative) Optimierung.- 5.9.2 Heuristische (quantitative) Optimierung (Suchmethoden der Optimierung).- 5.9.3 Analytische und iterative (quantitative) Optimierung.- 5.9.3.1 Konventionelle Methoden der analytischen Optimierung.- 5.9.3.2 Optimierung bei regionalen Nebenbedingungen (statische Modelle der Optimierung) Lineare und Nichtlineare Programmierung.- 5.9.3.3 Optimierung bei mehrfacher Zielsetzung.- 5.9.3.4 Optimierung bei funktionalen Nebenbedingungen (dynamische Modelle der Optimierung), Variationsrechnung.- 5.9.3.5 Methoden der optimalen Regelung (Optimal Control Theory).- 6. Systembewertung und Auswahlentscheidung.- 6.1 Aspekte des Bewertungsproblems.- 6.2 Zugrundeliegende Theorie.- 6.2.1 Der Wert (Begriffsbestimmungen).- 6.2.2 Voraussetzungen für rationale Entscheidungsprozesse.- 6.2.2.1 Vollständigkeit der Ordnung.- 6.2.2.2 Konsistenz.- 6.2.3 Bewertungskriterien.- 6.2.4 Die Entscheidungssituation.- 6.3 Methoden der ganzheitlichen (holistischen) Bewertung; Prioritätensetzung (Gewichtung, Präferenzierung).- 6.3.1 Rangordnungsverfahren (Q-Sort).- 6.3.2 Singulärer Vergleich (Reference Comparison).- 6.3.3 Direkte Bewertung, globale Intervallskalierung (Direct Rating).- 6.3.4 Sukzessiver Vergleich (Successive Rating).- 6.3.5 Paarweiser Vergleich (Paired Comparison).- 6.4 Methoden der analytischen Bewertung.- 6.4.1 Kosten-Nutzen-Analyse, KNA (Cost-Benefit-Analysis, CBA).- 6.4.2 Kosten-Wirksamkeits-Analyse, KWA (Cost-Effectiveness-Analysis, CEA).- 6.4.3 Kosten-Nutzwert-Analyse, Nutzwertanalyse, NWA (Cost-Utility-Analysis, CUA).- 7 Quantitative Modelle in der Systemtechnik.- 7.1 Die Bedeutung der Mathematik in der Systemwissenschaft.- 7.1.1 Überblick über mathematische Modelle.- 7.1.2 Das Aufstellen von Modellen.- 7.1.3 Anforderungen an ein Modell.- 7.1.4 Mißverständnisse mit Modellen.- 7.1.5 Kategorien von Modellen.- 7.1.6 Modellvereinfachung.- 7.2 Operations Research Modelle.- 7.3 Kybernetische Modelle, regelungstheoretische Modelle (Modelle der Theorie der Differential- und Differenzensysteme).- 7.3.1 Lineare Differential- und Differenzensysteme.- 7.3.2 Die Übertragungsfunktion des Menschen.- 7.4 Automatentheoretische Modelle.- 7.4.1 Modelle der Automatentheorie.- 7.4.2 Klassifizierung der Automaten.- 7.5 Simulationsmodelle.- 7.5.1 Zugrundeliegende Theorie.- 7.5.2 Klassifizierung von Simulationsmodellen.- 7.5.3 Simulationssprachen (Programmiersysteme zur EDV-gestützten Simulation).- 7.5.4 Simulation mittels Analogrechner/Hybridrechner.- 7.5.5 Vor- und Nachteile der Simulation.- 8. Systemsimulation.- 8.1 Gründe für den Einsatz der Simulationstechnik.- 8.2 Theoretische Grundlagen der Simulationstechnik.- 8.2.1 Erzeugung von Zufallszahlen.- 8.2.2 Ermittlung beliebig verteilter Zufallszahlen (Prozeßgeneratoren).- 8.2.3 Zeitabläufe bei der Simulation.- 8.2.4 Bestimmung der Anzahl an erforderlichen Simulationsläufen.- 8.2.5 Suchen der optimalen Lösung.- 8.3 Vorgehen in der Simulationstechnik.- 8.4 System Dynamics: Simulatonsmodelle soziotechnischer Systeme.- 8.4.1 Beschreibung von System Dynamics.- 8.4.2 System Dynamics als Strukturierungsmodell.- 8.4.2.1 Stufen des Vorgehens.- 8.4.2.2 Darstellungssymbolik von System Dynamics.- 8.4.2.3 Darstellung als Gleichungssystem.- 8.4.3 System Dynamics als Regelkreistheorie.- 8.4.3.1 Systemrang.- 8.4.3.2 Richtung von Regelkreisen (Gegenkopplung, Mitkopplung).- 8.4.3.3 Verknüpfung von Regelkreisen (Mehrgrößenregelung).- 8.4.3.4 Verzögerung.- 8.4.3.5 Verstärkung.- 8.4.4 Ergänzende Informationen zu System Dynamics.- 8.4.4.1 Programmiertechnische Bemerkungen.- 8.4.4.2 Allgemeine Betrachtungen von System Dynamics Modellen.- 8.4.5 Programmiersysteme für komplexe kybernetische Modelle.- 8.4.5.1 Der DYNAMO-Compiler.- 8.4.5.2 DAS CSMP-Programmiersystem.- 8.5 Simulationsbeispiel "Dynamik des Ausbildungsprozesses” (unter Verwendung von DYNAMO und von CSMP).- 9. Methoden der Abwicklung von komplexen Vorhaben (Projektmanagement-Methoden).- 9.1 Systematik der Methoden der Netzplantechnik.- 9.2 Vorgehenslogik der Systemrealisierung.- 9.3 Ablaufplanung mittels stochastischer Netzpläne.- 9.4 Parameterstochastische Netzpläne (PERT-Methode).- 9.5 Ablaufstochastische Netzpläne (GERT-Methode, Erweiterungen).- 9.5.1 Typen ablaufstochastischer Netzwerkes.- 9.5.2 Darstellung stochastischer Netzwerke.- 9.5.3 Analytische Berechnung stochastischer Netzpläne.- 9.5.4 Simulative Auswertung stochastischer Netzpläne.- Abschließende kritische Bemerkungen zur Anwendung systemtechnischer Methoden.- Appendix 1 Elemente der Simulationssprache CSMP III.- Appendix 2 Elemente der Simulationssprache GPSS.
Die Vorarbeiten zu diesem Buch gehen bis in die Sechzigerjahre zurUck. Ich habe mich damals eingehend mit den Problemen der Zuverlassigkeit technischer Systeme einschlieBlich deren Gestaltung befaBt. Zu gleicher Zeit beschaftigte ich mich mit dem Problemkreis der Abwicklung komplexer Vorhaben, dem Projekt-Management. FUr beide Wissensgebiete schien mir sehr bald eine neue allgemeingUltige Denkweise notwendig, die im Rahmen des Systems Engineering damals entwickelt wurde und eine einheitliche Betrachtung der unterschiedlichen Sachverhalte ermoglichte. Die Anwen dung allgemeingUltiger Denkweisen in den Ingenieurwissenschaften war um so dringender, je starker die Zuwendung zu hochkomplexen interdiszipli naren Problemstellungen erfolgte, deren Losung eine adaquate methodische Behandlung erforderlich machte. Es lag daher nahe, sich mit dem gesamten LosungsprozeB fUr komplexe, fachUbergreifende Problemstellungen zu beschaftigen. Dies erfolgte in Form einer handlungsorientierten Zusammenschau der Methoden der System technik, aufbauend auf einer erklarungsorientierten Aufbereitung system wissenschaftlicher Denkstrukturen. Wesentlich schien dabei die Einheit lichkeit der Problembehandlung tiber aIle Lebensphasen des Systems hin weg, d.h. den gesamten Planungs- und RealisierungsprozeB umfassend.
Einführung in die Problemstellung.- 1 Der Systemansatz als Planungsphilosophie.- 1.1 Der Systemansatz.- 1.2 Systemdenken.- 1.3 Systemwissenschaft: Systemtheorie, Systemtechnik.- 1.3.1 Systemwissenschaft.- 1.3.2 Systemtheorie.- 1.3.3 Systemtechnik.- 1.3.3.1 Von der Einzellösung zum Lösungsfeld.- 1.3.3.2 Warum Systemtechnik?.- 1.3.3.3 Allgemeine Formulierung des Systemplanungsproblems (Aufgabe).- 1.3.3.4 Allgemeine Formulierung des Systemplanungsprozesses (Ablauf).- 2. Systemtheoretische Grundlagen (Ansätze einer allgemeinen Theorie der Systeme).- 2.1 Das System.- 2.1.1 Der Systembegriff.- 2.1.2 Klassifikationssystematik für Systeme.- 2.1.2.1 Beziehung eines Systems mit seiner Umwelt.- 2.1.2.2 Komplexität von Systemen (strukturelle Merkmale).- 2.1.3 Systemgrenzen.- 2.1.4 Variabilität von Systemen, Verhalten gegenüber Umwelteinflüssen.- 2.1.5 Verfahrenstechnische Klassifizierung von Systemen (Systemtypen).- 2.2 Eigenschaften/Merkmale von Systemen und Systemkomponenten.- 2.3 Systemstrukturen und deren Darstellung.- 2.3.1 Strukturarten.- 2.3.2 Aufbaustrukturgliederung.- 2.3.3 Ablaufstrukturgliederung.- 2.3.3.1 Gliederungsarten.- 2.3.3.2 Die Beziehung zwischen Ablaufstruktur und Funktion.- 2.3.3.3 Graphische Darstellung von Ablaufstrukturen.- 2.3.3.4 Mathematische Darstellung von Ablaufstrukturen.- 2.4 Relation und Funktion in der Systemtechnik.- 2.4.1 Die Relation.- 2.4.2 Arten von Relationen in der Systemtechnik.- 2.4.3 Elementare Modelle von Ablaufstrukturen: Steuerung, Regelung.- 2.4.4 Die Funktion als zentraler Begriff in der Systemtechnik.- 2.4.5 Die Funktionsanalyse.- 2.4.6 Kategorien von Funktionen.- 2.4.7 Elementarfunktionen.- 3. Das Wesen der Planung aus systemorientierter Sicht.- 3.1 Planung als Teilprozeß zweckrationaler Handlung.- 3.1.1 Die Bedeutung der Planung.- 3.1.2 Der Planungsbegriff.- 3.1.3 Die Gliederung der zweckrationalen Handlung.- 3.1.4 Synthese zu Grundfunktionen der zweckrationalen Handlung.- 3.2 Merkmale der Planung und deren Ausprägungen.- 3.2.1 Merkmalgruppe "Zustand der Planung" (Beschaffenheits-Merkmale).- 3.2.1.1 Inhalt der Planung (objektorientierte/verrichtungsorientierte Gliederung).- 3.2.1.2 Formale Beschaffenheit der Planung (Abstraktionsebene, Detaillierungsgrad, Planungshierarchie).- 3.2.1.3 Flexibilität der Planung (Dynamik).- 3.2.2 Merkmalgruppe "Funktion der Planung" (Wirk-Merkmale).- 3.2.2.1 Quantitative funktionsbezogene Merkmale der Planung (Planungshorizont, Geltungsbereich).- 3.2.2.2 Qualitative funktionsbezogene Merkmale der Planung (Ablauf der Planung, Qualität des Ergebnisses).- 3.2.3 Merkmalgruppe "Verhalten der Planung" (abgeleitete Merkmale).- 3.2.3.1 Verarbeitungsweise (Durchführung der Planung).- 3.2.3.2 Angemessenheit des Aufwands (Kosten der Planung).- 3.2.4 Merkmalsystematik der Planung samt Ausprägungen.- 4. Kreatives Denken im Rahmen des Problemlösungsprozesses (denkpsychologische Grundlagen).- 4.1 Psychologische Ansätze der Kreativität.- 4.2 Arten kreativen Denkens.- 4.3 Dualität und Einheit von Analyse und Synthese.- 4.4 Das Wesen produktiven Denkens als Prozeß.- 4.4.1 Grundlagen.- 4.4.2 Phasen des produktiven Denkens.- 4.5 Ansätze zur Bewertung kreativer Leistung.- 4.5.1 Bewertungskriterien.- 4.5.2 Bezugsebenen.- 4.6 Situationsbedingungen beim Problemlösungsverhalten.- 4.6.1 Persönlich versus neutral getönte Probleme.- 4.6.2 Stress und Kreativität.- 4.6.3 Beschäftigungsdauer und Kreativität.- 4.6.4 Alter sowie Geschlecht des Problemlösers und Kreativität.- 4.6.5 Einzelkreativität - Gruppenkreativität.- 4.6.6 Eigenschaften und Verhaltensweisen des Problemlösers.- 4.6.7 Organisatorische Einbettung kreativer Tätigkeit.- 4.7 Darstellungsmedien zur Umsetzung kreativen Denkens.- 5. Methoden und Techniken der Systemplanung.- 5.1 Überblick: Pläne in der Systemtechnik.- 5.2 Vorgehensmodelle (Vorgehenslogik) der Systemtechnik.- 5.2.1 Zugrundeliegende Theorie.- 5.2.2 Vorgehensstrategien.- 5.2.3 Suchstrategien.- 5.2.4 Diskussion des entwickelten Vorgehensmodells (Modellvergleich und Kritik).- 5.3 Der Anstoß im Rahmen der Systemplanung (Erkennen eines Problems/Bedarfes).- 5.4 Situationsanalyse.- 5.4.1 Bedarfsanalyse (Need Assessment).- 5.4.2 Umweltanalyse (Environment Analysis).- 5.4.2.1 Delphi Methode: Prognose Delphi.- 5.4.2.2 Szenario-Methode.- 5.5 Problemdefinition.- 5.5.1 Festlegen der Systemfunktion.- 5.5.2 Zielformulierung.- 5.6 Problemanalyse.- 5.6.1 Problemdefinitionsanalyse.- 5.6.2 Vorläufige Durchführbarkeitsanalyse.- 5.6.3 Vorläufige Analyse der Verträglichkeit und Akzeptierbarkeit.- 5.6.4 Datenanalyse (Analyse des informationsmäßigen Ausgangsmaterials).- 5.7 Systemsynthese.- 5.7.1 Zugrundeliegende Theorie.- 5.7.2 Methoden und Techniken der Systemsynthese.- 5.7.2.1 Brainstorming.- 5.7.2.2 Brainwriting.- 5.7.2.3 Synektik.- 5.7.2.4 Ideen Delphi.- 5.7.2.5 Eigenschaftslisten.- 5.7.2.6 Funktionszerlegung (Ermittlung von Teilfunktionen).- 5.7.2.7 Morphologie (Ideenmatrix, Morphologischer Kasten).- 5.7.2.8 Analogiemethode (Bionik).- 5.7.2.9 Funktionsausweitung, Progressive Abstraktion, Suchfeldauflockerung, Idealkonzept nach Nadler.- 5.7.2.0 Problemlösungsbaum, Relevanzbaum (Relevance Tree).- 5.7.3 Allgemeine Richtlinien, nichtschematisierte Techniken.- 5.8 Systemanalyse (im engeren Sinn).- 5.8.1 Überblick über die Methoden der Systemanalyse.- 5.8.2 Methoden und Techniken der Systemanalyse.- 5.8.2.1 Durchführbarkeitsanalyse (Feasibility Study).- 5.8.2.2 Systemstrukturanalyse.- 5.8.2.3 Zuverlässigkeitsanalyse (Reliability Analysis).- 5.9 Systemoptimierung.- 5.9.1 Nicht-formalisierte (qualitative) Optimierung.- 5.9.2 Heuristische (quantitative) Optimierung (Suchmethoden der Optimierung).- 5.9.3 Analytische und iterative (quantitative) Optimierung.- 5.9.3.1 Konventionelle Methoden der analytischen Optimierung.- 5.9.3.2 Optimierung bei regionalen Nebenbedingungen (statische Modelle der Optimierung) Lineare und Nichtlineare Programmierung.- 5.9.3.3 Optimierung bei mehrfacher Zielsetzung.- 5.9.3.4 Optimierung bei funktionalen Nebenbedingungen (dynamische Modelle der Optimierung), Variationsrechnung.- 5.9.3.5 Methoden der optimalen Regelung (Optimal Control Theory).- 6. Systembewertung und Auswahlentscheidung.- 6.1 Aspekte des Bewertungsproblems.- 6.2 Zugrundeliegende Theorie.- 6.2.1 Der Wert (Begriffsbestimmungen).- 6.2.2 Voraussetzungen für rationale Entscheidungsprozesse.- 6.2.2.1 Vollständigkeit der Ordnung.- 6.2.2.2 Konsistenz.- 6.2.3 Bewertungskriterien.- 6.2.4 Die Entscheidungssituation.- 6.3 Methoden der ganzheitlichen (holistischen) Bewertung; Prioritätensetzung (Gewichtung, Präferenzierung).- 6.3.1 Rangordnungsverfahren (Q-Sort).- 6.3.2 Singulärer Vergleich (Reference Comparison).- 6.3.3 Direkte Bewertung, globale Intervallskalierung (Direct Rating).- 6.3.4 Sukzessiver Vergleich (Successive Rating).- 6.3.5 Paarweiser Vergleich (Paired Comparison).- 6.4 Methoden der analytischen Bewertung.- 6.4.1 Kosten-Nutzen-Analyse, KNA (Cost-Benefit-Analysis, CBA).- 6.4.2 Kosten-Wirksamkeits-Analyse, KWA (Cost-Effectiveness-Analysis, CEA).- 6.4.3 Kosten-Nutzwert-Analyse, Nutzwertanalyse, NWA (Cost-Utility-Analysis, CUA).- 7 Quantitative Modelle in der Systemtechnik.- 7.1 Die Bedeutung der Mathematik in der Systemwissenschaft.- 7.1.1 Überblick über mathematische Modelle.- 7.1.2 Das Aufstellen von Modellen.- 7.1.3 Anforderungen an ein Modell.- 7.1.4 Mißverständnisse mit Modellen.- 7.1.5 Kategorien von Modellen.- 7.1.6 Modellvereinfachung.- 7.2 Operations Research Modelle.- 7.3 Kybernetische Modelle, regelungstheoretische Modelle (Modelle der Theorie der Differential- und Differenzensysteme).- 7.3.1 Lineare Differential- und Differenzensysteme.- 7.3.2 Die Übertragungsfunktion des Menschen.- 7.4 Automatentheoretische Modelle.- 7.4.1 Modelle der Automatentheorie.- 7.4.2 Klassifizierung der Automaten.- 7.5 Simulationsmodelle.- 7.5.1 Zugrundeliegende Theorie.- 7.5.2 Klassifizierung von Simulationsmodellen.- 7.5.3 Simulationssprachen (Programmiersysteme zur EDV-gestützten Simulation).- 7.5.4 Simulation mittels Analogrechner/Hybridrechner.- 7.5.5 Vor- und Nachteile der Simulation.- 8. Systemsimulation.- 8.1 Gründe für den Einsatz der Simulationstechnik.- 8.2 Theoretische Grundlagen der Simulationstechnik.- 8.2.1 Erzeugung von Zufallszahlen.- 8.2.2 Ermittlung beliebig verteilter Zufallszahlen (Prozeßgeneratoren).- 8.2.3 Zeitabläufe bei der Simulation.- 8.2.4 Bestimmung der Anzahl an erforderlichen Simulationsläufen.- 8.2.5 Suchen der optimalen Lösung.- 8.3 Vorgehen in der Simulationstechnik.- 8.4 System Dynamics: Simulatonsmodelle soziotechnischer Systeme.- 8.4.1 Beschreibung von System Dynamics.- 8.4.2 System Dynamics als Strukturierungsmodell.- 8.4.2.1 Stufen des Vorgehens.- 8.4.2.2 Darstellungssymbolik von System Dynamics.- 8.4.2.3 Darstellung als Gleichungssystem.- 8.4.3 System Dynamics als Regelkreistheorie.- 8.4.3.1 Systemrang.- 8.4.3.2 Richtung von Regelkreisen (Gegenkopplung, Mitkopplung).- 8.4.3.3 Verknüpfung von Regelkreisen (Mehrgrößenregelung).- 8.4.3.4 Verzögerung.- 8.4.3.5 Verstärkung.- 8.4.4 Ergänzende Informationen zu System Dynamics.- 8.4.4.1 Programmiertechnische Bemerkungen.- 8.4.4.2 Allgemeine Betrachtungen von System Dynamics Modellen.- 8.4.5 Programmiersysteme für komplexe kybernetische Modelle.- 8.4.5.1 Der DYNAMO-Compiler.- 8.4.5.2 DAS CSMP-Programmiersystem.- 8.5 Simulationsbeispiel "Dynamik des Ausbildungsprozesses" (unter Verwendung von DYNAMO und von CSMP).- 9. Methoden der Abwicklung von komplexen Vorhaben (Projektmanagement-Methoden).- 9.1 Systematik der Methoden der Netzplantechnik.- 9.2 Vorgehenslogik der Systemrealisierung.- 9.3 Ablaufplanung mittels stochastischer Netzpläne.- 9.4 Parameterstochastische Netzpläne (PERT-Methode).- 9.5 Ablaufstochastische Netzpläne (GERT-Methode, Erweiterungen).- 9.5.1 Typen ablaufstochastischer Netzwerkes.- 9.5.2 Darstellung stochastischer Netzwerke.- 9.5.3 Analytische Berechnung stochastischer Netzpläne.- 9.5.4 Simulative Auswertung stochastischer Netzpläne.- Abschließende kritische Bemerkungen zur Anwendung systemtechnischer Methoden.- Appendix 1 Elemente der Simulationssprache CSMP III.- Appendix 2 Elemente der Simulationssprache GPSS.
Dr. Gerold Patzak, Maschinenbau- und Betriebswissenschaftsstudium, danach Konzentration auf das Gebiet des Systems Engineering. Seit 1975 Universitätsprofessor für Systemtechnik und Methodologie an der Technischen Universität Wien. Zahlreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen.
Inhaltsverzeichnis
Einführung in die Problemstellung.- 1 Der Systemansatz als Planungsphilosophie.- 1.1 Der Systemansatz.- 1.2 Systemdenken.- 1.3 Systemwissenschaft: Systemtheorie, Systemtechnik.- 1.3.1 Systemwissenschaft.- 1.3.2 Systemtheorie.- 1.3.3 Systemtechnik.- 1.3.3.1 Von der Einzellösung zum Lösungsfeld.- 1.3.3.2 Warum Systemtechnik?.- 1.3.3.3 Allgemeine Formulierung des Systemplanungsproblems (Aufgabe).- 1.3.3.4 Allgemeine Formulierung des Systemplanungsprozesses (Ablauf).- 2. Systemtheoretische Grundlagen (Ansätze einer allgemeinen Theorie der Systeme).- 2.1 Das System.- 2.1.1 Der Systembegriff.- 2.1.2 Klassifikationssystematik für Systeme.- 2.1.2.1 Beziehung eines Systems mit seiner Umwelt.- 2.1.2.2 Komplexität von Systemen (strukturelle Merkmale).- 2.1.3 Systemgrenzen.- 2.1.4 Variabilität von Systemen, Verhalten gegenüber Umwelteinflüssen.- 2.1.5 Verfahrenstechnische Klassifizierung von Systemen (Systemtypen).- 2.2 Eigenschaften/Merkmale von Systemen und Systemkomponenten.- 2.3 Systemstrukturen und deren Darstellung.- 2.3.1 Strukturarten.- 2.3.2 Aufbaustrukturgliederung.- 2.3.3 Ablaufstrukturgliederung.- 2.3.3.1 Gliederungsarten.- 2.3.3.2 Die Beziehung zwischen Ablaufstruktur und Funktion.- 2.3.3.3 Graphische Darstellung von Ablaufstrukturen.- 2.3.3.4 Mathematische Darstellung von Ablaufstrukturen.- 2.4 Relation und Funktion in der Systemtechnik.- 2.4.1 Die Relation.- 2.4.2 Arten von Relationen in der Systemtechnik.- 2.4.3 Elementare Modelle von Ablaufstrukturen: Steuerung, Regelung.- 2.4.4 Die Funktion als zentraler Begriff in der Systemtechnik.- 2.4.5 Die Funktionsanalyse.- 2.4.6 Kategorien von Funktionen.- 2.4.7 Elementarfunktionen.- 3. Das Wesen der Planung aus systemorientierter Sicht.- 3.1 Planung als Teilprozeß zweckrationaler Handlung.- 3.1.1 Die Bedeutung der Planung.- 3.1.2 Der Planungsbegriff.- 3.1.3 Die Gliederung der zweckrationalen Handlung.- 3.1.4 Synthese zu Grundfunktionen der zweckrationalen Handlung.- 3.2 Merkmale der Planung und deren Ausprägungen.- 3.2.1 Merkmalgruppe ¿Zustand der Planung¿ (Beschaffenheits-Merkmale).- 3.2.1.1 Inhalt der Planung (objektorientierte/verrichtungsorientierte Gliederung).- 3.2.1.2 Formale Beschaffenheit der Planung (Abstraktionsebene, Detaillierungsgrad, Planungshierarchie).- 3.2.1.3 Flexibilität der Planung (Dynamik).- 3.2.2 Merkmalgruppe ¿Funktion der Planung¿ (Wirk-Merkmale).- 3.2.2.1 Quantitative funktionsbezogene Merkmale der Planung (Planungshorizont, Geltungsbereich).- 3.2.2.2 Qualitative funktionsbezogene Merkmale der Planung (Ablauf der Planung, Qualität des Ergebnisses).- 3.2.3 Merkmalgruppe ¿Verhalten der Planung¿ (abgeleitete Merkmale).- 3.2.3.1 Verarbeitungsweise (Durchführung der Planung).- 3.2.3.2 Angemessenheit des Aufwands (Kosten der Planung).- 3.2.4 Merkmalsystematik der Planung samt Ausprägungen.- 4. Kreatives Denken im Rahmen des Problemlösungsprozesses (denkpsychologische Grundlagen).- 4.1 Psychologische Ansätze der Kreativität.- 4.2 Arten kreativen Denkens.- 4.3 Dualität und Einheit von Analyse und Synthese.- 4.4 Das Wesen produktiven Denkens als Prozeß.- 4.4.1 Grundlagen.- 4.4.2 Phasen des produktiven Denkens.- 4.5 Ansätze zur Bewertung kreativer Leistung.- 4.5.1 Bewertungskriterien.- 4.5.2 Bezugsebenen.- 4.6 Situationsbedingungen beim Problemlösungsverhalten.- 4.6.1 Persönlich versus neutral getönte Probleme.- 4.6.2 Stress und Kreativität.- 4.6.3 Beschäftigungsdauer und Kreativität.- 4.6.4 Alter sowie Geschlecht des Problemlösers und Kreativität.- 4.6.5 Einzelkreativität ¿ Gruppenkreativität.- 4.6.6 Eigenschaften und Verhaltensweisen des Problemlösers.- 4.6.7 Organisatorische Einbettung kreativer Tätigkeit.- 4.7 Darstellungsmedien zur Umsetzung kreativen Denkens.- 5. Methoden und Techniken der Systemplanung.- 5.1 Überblick: Pläne in der Systemtechnik.- 5.2 Vorgehensmodelle (Vorgehenslogik) der Systemtechnik.- 5.2.1 Zugrundeliegende Theorie.- 5.2.2 Vorgehensstrategien.- 5.2.3 Suchstrategien.- 5.2.4 Diskussion des entwickelten Vorgehensmodells (Modellvergleich und Kritik).- 5.3 Der Anstoß im Rahmen der Systemplanung (Erkennen eines Problems/Bedarfes).- 5.4 Situationsanalyse.- 5.4.1 Bedarfsanalyse (Need Assessment).- 5.4.2 Umweltanalyse (Environment Analysis).- 5.4.2.1 Delphi Methode: Prognose Delphi.- 5.4.2.2 Szenario-Methode.- 5.5 Problemdefinition.- 5.5.1 Festlegen der Systemfunktion.- 5.5.2 Zielformulierung.- 5.6 Problemanalyse.- 5.6.1 Problemdefinitionsanalyse.- 5.6.2 Vorläufige Durchführbarkeitsanalyse.- 5.6.3 Vorläufige Analyse der Verträglichkeit und Akzeptierbarkeit.- 5.6.4 Datenanalyse (Analyse des informationsmäßigen Ausgangsmaterials).- 5.7 Systemsynthese.- 5.7.1 Zugrundeliegende Theorie.- 5.7.2 Methoden und Techniken der Systemsynthese.- 5.7.2.1 Brainstorming.- 5.7.2.2 Brainwriting.- 5.7.2.3 Synektik.- 5.7.2.4 Ideen Delphi.- 5.7.2.5 Eigenschaftslisten.- 5.7.2.6 Funktionszerlegung (Ermittlung von Teilfunktionen).- 5.7.2.7 Morphologie (Ideenmatrix, Morphologischer Kasten).- 5.7.2.8 Analogiemethode (Bionik).- 5.7.2.9 Funktionsausweitung, Progressive Abstraktion, Suchfeldauflockerung, Idealkonzept nach Nadler.- 5.7.2.0 Problemlösungsbaum, Relevanzbaum (Relevance Tree).- 5.7.3 Allgemeine Richtlinien, nichtschematisierte Techniken.- 5.8 Systemanalyse (im engeren Sinn).- 5.8.1 Überblick über die Methoden der Systemanalyse.- 5.8.2 Methoden und Techniken der Systemanalyse.- 5.8.2.1 Durchführbarkeitsanalyse (Feasibility Study).- 5.8.2.2 Systemstrukturanalyse.- 5.8.2.3 Zuverlässigkeitsanalyse (Reliability Analysis).- 5.9 Systemoptimierung.- 5.9.1 Nicht-formalisierte (qualitative) Optimierung.- 5.9.2 Heuristische (quantitative) Optimierung (Suchmethoden der Optimierung).- 5.9.3 Analytische und iterative (quantitative) Optimierung.- 5.9.3.1 Konventionelle Methoden der analytischen Optimierung.- 5.9.3.2 Optimierung bei regionalen Nebenbedingungen (statische Modelle der Optimierung) Lineare und Nichtlineare Programmierung.- 5.9.3.3 Optimierung bei mehrfacher Zielsetzung.- 5.9.3.4 Optimierung bei funktionalen Nebenbedingungen (dynamische Modelle der Optimierung), Variationsrechnung.- 5.9.3.5 Methoden der optimalen Regelung (Optimal Control Theory).- 6. Systembewertung und Auswahlentscheidung.- 6.1 Aspekte des Bewertungsproblems.- 6.2 Zugrundeliegende Theorie.- 6.2.1 Der Wert (Begriffsbestimmungen).- 6.2.2 Voraussetzungen für rationale Entscheidungsprozesse.- 6.2.2.1 Vollständigkeit der Ordnung.- 6.2.2.2 Konsistenz.- 6.2.3 Bewertungskriterien.- 6.2.4 Die Entscheidungssituation.- 6.3 Methoden der ganzheitlichen (holistischen) Bewertung; Prioritätensetzung (Gewichtung, Präferenzierung).- 6.3.1 Rangordnungsverfahren (Q-Sort).- 6.3.2 Singulärer Vergleich (Reference Comparison).- 6.3.3 Direkte Bewertung, globale Intervallskalierung (Direct Rating).- 6.3.4 Sukzessiver Vergleich (Successive Rating).- 6.3.5 Paarweiser Vergleich (Paired Comparison).- 6.4 Methoden der analytischen Bewertung.- 6.4.1 Kosten-Nutzen-Analyse, KNA (Cost-Benefit-Analysis, CBA).- 6.4.2 Kosten-Wirksamkeits-Analyse, KWA (Cost-Effectiveness-Analysis, CEA).- 6.4.3 Kosten-Nutzwert-Analyse, Nutzwertanalyse, NWA (Cost-Utility-Analysis, CUA).- 7 Quantitative Modelle in der Systemtechnik.- 7.1 Die Bedeutung der Mathematik in der Systemwissenschaft.- 7.1.1 Überblick über mathematische Modelle.- 7.1.2 Das Aufstellen von Modellen.- 7.1.3 Anforderungen an ein Modell.- 7.1.4 Mißverständnisse mit Modellen.- 7.1.5 Kategorien von Modellen.- 7.1.6 Modellvereinfachung.- 7.2 Operations Research Modelle.- 7.3 Kybernetische Modelle, regelungstheoretische Modelle (Modelle der Theorie der Differential- und Differenzensysteme).- 7.3.1 Lineare Differential- und Differenzensysteme.- 7.3.2 Die Übertragungsfunktion des Menschen.- 7.4 Automatentheoretische Modelle.- 7.4.1 Modelle der Automatentheorie.- 7.4.2 Klassifizierung der Automaten.- 7.5 Simulationsmodelle.- 7.5.1 Zugrundeliegende Theorie.- 7.5.2 Klassifizierung von Simulationsmodellen.- 7.5.3 Simulationssprachen (Programmiersysteme zur EDV-gestützten Simulation).- 7.5.4 Simulation mittels Analogrechner/Hybridrechner.- 7.5.5 Vor- und Nachteile der Simulation.- 8. Systemsimulation.- 8.1 Gründe für den Einsatz der Simulationstechnik.- 8.2 Theoretische Grundlagen der Simulationstechnik.- 8.2.1 Erzeugung von Zufallszahlen.- 8.2.2 Ermittlung beliebig verteilter Zufallszahlen (Prozeßgeneratoren).- 8.2.3 Zeitabläufe bei der Simulation.- 8.2.4 Bestimmung der Anzahl an erforderlichen Simulationsläufen.- 8.2.5 Suchen der optimalen Lösung.- 8.3 Vorgehen in der Simulationstechnik.- 8.4 System Dynamics: Simulatonsmodelle soziotechnischer Systeme.- 8.4.1 Beschreibung von System Dynamics.- 8.4.2 System Dynamics als Strukturierungsmodell.- 8.4.2.1 Stufen des Vorgehens.- 8.4.2.2 Darstellungssymbolik von System Dynamics.- 8.4.2.3 Darstellung als Gleichungssystem.- 8.4.3 System Dynamics als Regelkreistheorie.- 8.4.3.1 Systemrang.- 8.4.3.2 Richtung von Regelkreisen (Gegenkopplung, Mitkopplung).- 8.4.3.3 Verknüpfung von Regelkreisen (Mehrgrößenregelung).- 8.4.3.4 Verzögerung.- 8.4.3.5 Verstärkung.- 8.4.4 Ergänzende Informationen zu System Dynamics.- 8.4.4.1 Programmiertechnische Bemerkungen.- 8.4.4.2 Allgemeine Betrachtungen von System Dynamics Modellen.- 8.4.5 Programmiersysteme für komplexe kybernetische Modelle.- 8.4.5.1 Der DYNAMO-Compiler.- 8.4.5.2 DAS CSMP-Programmiersystem.- 8.5 Simulationsbeispiel ¿Dynamik des Ausbildungsprozesses¿ (unter Verwendung von DYNAMO und von CSMP).- 9. Methoden der Abwicklung von komplexen Vorhaben (Projektmanagement-Methoden).- 9.1 Systematik der Methoden der Netzplantechnik.- 9.2 Vorgehenslogik der Systemrealisierung.- 9.3 Ablaufplanung mittels stochastischer Netzpläne.- 9.4 Parameterstochastische Netzpläne (PERT-Methode).- 9.5 Ablaufstochastische Netzpläne (GERT-Methode, Erweiterungen).- 9.5.1 Typen ablaufstochastischer Netzwerkes.- 9.5.2 Darstellung stochastischer Netzwerke.- 9.5.3 Analytische Berechnung stochastischer Netzpläne.- 9.5.4 Simulative Auswertung stochastischer Netzpläne.- Abschließende kritische Bemerkungen zur Anwendung systemtechnischer Methoden.- Appendix 1 Elemente der Simulationssprache CSMP III.- Appendix 2 Elemente der Simulationssprache GPSS.
Klappentext
Die Vorarbeiten zu diesem Buch gehen bis in die Sechzigerjahre zurUck. Ich habe mich damals eingehend mit den Problemen der Zuverlassigkeit technischer Systeme einschlieBlich deren Gestaltung befaBt. Zu gleicher Zeit beschaftigte ich mich mit dem Problemkreis der Abwicklung komplexer Vorhaben, dem Projekt-Management. FUr beide Wissensgebiete schien mir sehr bald eine neue allgemeingUltige Denkweise notwendig, die im Rahmen des Systems Engineering damals entwickelt wurde und eine einheitliche Betrachtung der unterschiedlichen Sachverhalte ermoglichte. Die Anwen dung allgemeingUltiger Denkweisen in den Ingenieurwissenschaften war um so dringender, je starker die Zuwendung zu hochkomplexen interdiszipli naren Problemstellungen erfolgte, deren Losung eine adaquate methodische Behandlung erforderlich machte. Es lag daher nahe, sich mit dem gesamten LosungsprozeB fUr komplexe, fachUbergreifende Problemstellungen zu beschaftigen. Dies erfolgte in Form einer handlungsorientierten Zusammenschau der Methoden der System technik, aufbauend auf einer erklarungsorientierten Aufbereitung system wissenschaftlicher Denkstrukturen. Wesentlich schien dabei die Einheit lichkeit der Problembehandlung tiber aIle Lebensphasen des Systems hin weg, d.h. den gesamten Planungs- und RealisierungsprozeB umfassend.
