Systemtechnik -- Planung komplexer innovativer Systeme

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.