Komponentenbasierte Systemmodellierung und Systemanalyse: Erweiterung des System-Dynamics-Ansatzes zur Nutzung im strategischen Management

321 Pages·2004·7.307 MB·German

by  Martin Liehr (auth.)

Martin Liehr
Komponentenbasierte Systemmodellierung
und Systemanalyse
GABLER EDITION WISSENSCHAFT
Martin Liehr
Komponentenbasierte
Systemmodellierung und
Systemanalyse
Erweiterung des System-Dynamics-Ansatzes
zur Nutzung im strategischen Management
Mit einem Geleitwort von Prof. Dr. Peter Milling
Deutscher
Universit~its-Verlag
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Dissertation Universitat Mannheim, 2003
1. Auflage Januar 2004
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© Deutscher Universitats-Verlag!GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2004
Lektorat: Brigitte Siegel! Stefanie Loyal
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Umschlaggestaltung: Regine Zimmer, Dipl.-Designerin, Frankfurt/Main
Gedruckt auf saurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier
ISBN-13:978-3-8244-8024-1 e-ISBN-13:978-3-322-81683-2
DOl: 10.1007/978-3-322-81683-2
Geleitwort
Eine der Basishypothesen des System-Dynamics-Ansatzes postuliert,
dass der Einsatz formaler Modelle maBgeblich zur Verbesserung der QuaIi
tat von Entscheidungen beitragen kann. Aufbau und Analyse soleh forrnaler
Systemmodelle - das sind in aller Regel Simulationsmodelle - ermoglichen
ein vertieftes Verstandnis der jeweiligen Problemsituation sowie eine
umfassendere Oberpriifung der ProblemlOsungsalternativen. Die Schwierig
keiten, die dem verbreiteten Einsatz formaler SystemmodeIIierung und
Systemanalyse entgegenstehen, sind der erforderliche Sachverstand auf
Seiten der Nutzer sowie der erhebliche Zeitaufwand fur die Entwicklung,
der mit dies em Vorgehen verbunden ist.
Wenn es gelange, Systemmodelle nicht fUr die jeweils spezifische Pro
blemsituation maBgeschneidert aus Elementarteilen aufzubauen, sondern
stattdessen quasi standardisierte, bereits ganze Baublocke umfassende
Komponenten zu verwenden, konnten die angesprochenen Barrieren deut
lich entscharft werden. Eine solche Vorgehensweise schlagt Martin Liehr in
seiner hier vorgelegten Arbeit vor; er untersucht, inwieweit und mit
welchen praktischen Anforderungen komponentenbasierte Modelle ver
wendet werden konnen. Die Implikationen einer solehen gegliickten Erwei
terung des System-Dynamics-Ansatzes, insbesondere fur das strategische
Management, waren betrachtIich, da Verfahren zur Entscheidungsunter
stiitzung, die bislang nur sporadisch zum Einsatz kommen, im groBeren
Umfang Verwendung finden konnten.
Ein wesentliches Element fur die Wiederverwendbarkeit von Modellen
ist die komponentenbasierte Hierarchisierung, die Liehr im Zusammenhang
mit der entsprechenden Perspektive sozialer Systeme behandeit. Die Strati
fizierung von Systemmodellen sowie die hierarchische Modellierung von
System Dynamics biiden die Ansatzpunkte, die zur Losung der ange
sprochenen Problematik verfolgt werden. Bei seiner Darstellung geht der
Verfasser von Grundkenntnissen der Systemmodellierung und -analyse
beim Leser aus und verzichtet auf eine ausfuhrIiche EinfUhrung in System
Dynamics. Er setzt mit seiner Argumentation auf einer Ebene an, die eine
VI
gewisse Vertrautheit mit der Entwicklung formaler Modeller und der
DurchfOhrung von Simulationsanalysen unterstellt.
Die Arbeit stellt einen bemerkenswerten Beitrag zur verbreiterten An
wendung formaler Modelle im strategischen Management von Unternehmen
dar.
Peter Milling
Vorwort
Diese Arbeit widme ich meinen Eltern, Kathrin und Peter Liehr, fiir die
groBe Unterstutzung und das mir entgegengebrachte Verstandnis und Ver
trauen wahrend meiner schulischen und akademischen Ausbildung.
Das Verfassen einer Dissertation bedarf der Mithilfe anderer und im
Falle einer externen Promotion der besonderen Betreuung und Integration.
Mein Dank gilt daher zunachst meinem Doktorvater und akademischen
Lehrer Professor Dr. Peter Milling. Er ermoglichte es mir, eine methodische
und praxisorientierte Arbeit in einem so faszinierenden Gebiet wie der
Systemmodellierung und -simulation anzufertigen und gewahrte mir aus
reichenden Gestaltungsspielraum wie auch die notwendige fachliche Unter
stutzung. Weiterhin habe ich Rerrn Professor Dr. Gosta Ihde fiir die
Ubernahme des Zweitgutachten zu danken. Auch die Zusammenarbeit mit
Accenture und meinen dortigen Kollegen war ebenso wie die Graduierten
forderung des Landes Baden-Wurttemberg eine wichtige Unterstutzung fur
mein Promotionsvorhaben.
Zu Dank verpflichtet bin ich auBerdem Dr. Achim Korten fur die zahl
reichen, kritischen Diskussionen. Gerne denke ich auch an den gemein
samen Endspurt mit Dr. Joachim Stumpfe zuruck, der mir ein wertvoller
Begleiter gewesen ist. OLt. Thomas Reuther (M.A.) mochte ich fur seine
unzahligen Anregungen und Impulse ganz besonders danken, die mir stets
den Blick fur das Wesentliche scharft en.
In ganz besonderem Mafie Anteil am Gelingen meines Promotionsvor
habens hat meine Freundin Catharina Franke. Ihre unermudlichen Er
munterungen, ihr Vertrauen und ihr geduldiger Rat halfen mir uber so
manches Rindernis im Laufe der Promotion hinweg.
Martin Liehr
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis ...........•.•..................................................................... XIII
Tabellenverzeichnis .......................•..............................................•................ XVII
A. Systemorientiertes Entscheiden auf Basis von Modellierung und
Simulation ..................................................................................................... 1
I. Entscheidungsunterstiitzung durch Simulationsmodelle .............................. 1
II. Zum Einsatz von System-Dynamics-Modellen im strategischen
Management. ............................................................................................. 5
III. Ein Ansatz zur Erstellung komponentenbasierter System-Dynamics-
Modelle ................................................................................................... 13
B. Konzepte generischer Strukturen als Fundament
komponentenbasierter Systemmodellierung ...................•....•..................•.•. 16
I. Ableitung von Modellstrukturen aus generischem Systemverhalten ........... 17
1. Isomorphe und homomorphe Abbildungsbeziehungen ......................... 18
2. Typologisierung von Verhaltensmustern sozialer Systeme ................... 21
3. Verhalten-Struktur-Transformationen ................................................. 26
II. Konzepte generischer Strukturen in System Dynamics .............................. 30
1. Entwicklung der Konzepte generischer Strukturen in System
Dynamics ........................................................................................... 32
2. Spezifizierung des Konzeptes der Mikrostrukturen ............................. 40
3. Ausgewahlte Kataloge vordefinierter Mikrostrukturen ........................ 49
III. Operationalisierung generischer Strukturen .............................................. 55
1. General Models als Referenzmodelle .................................................. 55
2. Systemarchetypen als Simulationsmodelle .......................................... 64
3. Mikrostrukturen als wiederverwendbare Modellkomponenten ............. 75
x
Inhaltsverzeichnis
C. Grundsiitze komponentenbasierter System-Dynamics-ModeIlierung ......... 89
I. Zerlegbarkeit und Problembezug von Ausgangsmodellen ......................... 90
II. Dokumentation zur Auswahl von Komponenten ....................................... 96
I. Generische Strukturen als Klassen, Modellkomponenten als
Objekte .............................................................................................. 97
2. Auswahl und Konkretisierung von Modellkomponenten .................... 103
3. Ein Dokumentationsschema fUr wiederverwendbare
Modellkomponenten ........................................................................ 106
III. Systemverstandnis durch Komponentenvalidierung ................................ III
1. Validierung als Prozess der Vertrauensbildung .................................. 112
2. Theoretische Uberlegungen zur Validierung wiederverwendbarer
Modellkomponenten ........................................................................ 116
3. Tests fUr komponentenbasierte Simulationsmodelle .......................... 120
IV. Wiederverwendbarkeit durch komponentenbasierte Hierarchisierung ...... 125
I. Soziale Systeme in hierarchischer Perspektive .................................. 126
2. Stratifizierung von Systemmodellen ................................................. 133
3. Hierarchische Modellierung in System Dynamics ............................. 137
V. Ein Vorgehensmodell zur Erstellung komponentenbasierter
Simulationsmodelle ............................................................................... 142
1. Das Auflosungsniveau bei der Modellierung sozialer Systeme .......... 143
2. Komponentenbasierte System-Dynamics-Modellierung ..................... 145
D. Entwicklung und Analyse komponentenbasierter
Simulationsmodelle am Beispiel der Supply Chain ................................... 154
I. Die systemische Perspektive des Supply-Chain-Konzeptes ..................... ISS
II. Wiederverwendbare Modellkomponenten fUr die Supply Chain .............. 162
I. Die Beschaffungskomponente .......................................................... 165
2. Die Auftragsabwicklungskomponente ............................................... 179
3. Die Produktionskomponente ............................................................ 185
4. Die Distributionskomponente ........................................................... 192
Inhaltsverzeichnis XI
III. Veranderung der horizontalen Auflosung ................................................ 196
1. Verkntipfung von Modellkomponenten ............................................. 197
2. Simulationsanalysen von desintermediaren zu mehrstufigen
Supply-Chain-Modellen ................................................................... 204
IV. Veranderung der vertikalen Auflosung und Stratifizierung
komponentenbasierter Modelle .............................................................. 217
1. Endogenisierung von Parametern ..................................................... 218
2. Detaillierung von Bestandsvariablen ................................................ 229
3. Simulationsanalysen stratifizierter Supply-Chain-Modelle ................ 236
E. Praktische Implikationen des Einsatzes wiederverwendbarer
Modellkomponenten .................................................................................. 246
Literaturverzeichnis ....................................................................................... 253
Anhang (Gleichungssysteme der Modellkomponenten) .................................. 281