Table Of ContentEditor I Herausgeber:
Prof. Salomon Klaczko-Ryndziun
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich,
Schweiz I Switzerland
Co-Editors I Mitherausgeber:
Prof. Ranan Banerji, Temple University, Philadelphia
Prof. George Feldmann, Stanford University, Palo Alto
Prof. Mohamed Abdelrahman Mansour, ETH, Zürich
Prof. Ernst Billeter, Universität Fribourg, Fribourg
Prof. Christoph Burckhardt, EPF, Lausanne
Prof. lvar Ugi, Technische Universität München
lnterdisciplinary Systems Research Interdisziplinäre Systemforschung
Analysis - Modelling -Simulation Analyse-Formalisierung-Simulation
The system science has been developed from several Die Systemwissenschaft hat sich aus der Verbindung
scientific fields: control and communication theory, mehrerer Wissenschaftszweige entwickelt: der Rege
model theory and computer science. Nowadays it fu/ lungs-und Steuerungstheorie, der Kommunikationswis
fills the requirements which Norbert Wiener formulated senschaft, der Modelltheorie und der Informatik. Sie
originally for cybernetics; and were not feasible at his erfüllt heute das Programm, das Norbert Wiener mit
time, because of insufficient development of computer seiner Definition von Kybernetik ursprünglich vorgelegt
science in the past. hat und dessen Durchführung zu seiner Zeit durch die
Research and practical application of system science noch ungenügend entwickelte Computerwissenschaft
involve works of specia/ists of system science as weil stark eingeschränkt war.
as of those from various fields of application. Up to Die Forschung und die praktische Anwendung der Sy
now, the efficiency of this co-operation has been proved stemwissenschaft bezieht heute sowohl die Fachleute
in many theoretical and practical works. der Systemwissenschaft als auch die Spezialisten der
Theseries 'lnterdisciplinary Systems Research' is in Anwendungsgebiete ein. ln vielen Bereichen hat sich
tended to be a source of information for university diese Zusammenarbeit mittlerweile bewährt.
students and scientists involved in theoretical and ap Die Reihe «Interdisziplinäre Systemforschung» setzt
plied systems research. The resder shall be informed sich zum Ziel, dem Studenten, dem Theoretiker und
about the most advanced state of the art in research, dem Praktiker über den neuasten Stand aus Lehre und
application, lecturing and metatheoretical criticism in Forschung, aus der Anwendung und der metatheore
this area. lt is also intended to enlarge this area by in tischen Kritik dieser Wissenschaft zu berichten.
cluding diverse mathematical modefing procedures Dieser Rahmen soll noch insofern erweitert werden, als
developed in many decades for the description and op die Reihe in ihren Publikationen die mathematischen
timization of systems. Modellierungsverfahren mit einbezieht, die in verschie
ln cantrast to the former tradition, which restricted the densten Wissenschaften in vielen Jahrzehnten zur
theoretical control and computer science to mathemati Beschreibung und Optimierung von Systemen erarbeitet
cians, physicists and engineers, the present series em wurden.
phasizes the interdisciplinarity which system science Entgegen der früheren Tradition, in der die theoretische
has reached until now, and which tends to expand. City Regelungs-und Computerwissenschaft auf den Kreis
and regional planners, psychologists, physiologists, der Mathematiker, Physiker und Ingenieure beschränkt
economists, ecologists, food scientists, sociologists, war, liegt die Betonung dieser Reihe auf der lnterdiszi
political scientists, /awyers, pedagogues, philologists, plinarität, die die Systemwissenschaft mittlerweile er
managers, diplomats, military scientists and other spe reicht hat und weiter anstrebt. Stadt-und Regionalpla
cialists are increasingly confronted or even charged ner, Psycholog_en, Physiologen, Betriebswirte, Volks
with problems of system science. wirtschafter, Okologen, Ernährungswissenschafter,
The /SR series will contain research reports-including Soziologen, Politologen, Juristen, Pädagogen, Mana
PhD-theses -lecture notes, readers for lectures and ger, Diplomaten, Militärwissenschafter und andere Fach
proceedings of scientific symposia. The use of /ess ex leute sehen sich zunehmend mit Aufgaben der System
pensive printing methods is provided to assure that the forschung konfrontiert oder sogar beauftragt.
authors' results may be affered for discussion in the Die /SR-Reihe wird Forschungsberichte-einschliess
shortest time to a broad, interested community. /n ar lich Dissertationen -, Vorlesungsskripten, Readers zu
der to assure the reproducibility of the published results Vorlesungen und Tagungsberichte enthalten. Die Ver
the coding /ists of the used programs should be in wendung wenig aufwendiger Herstellungsverfahren soll
cluded in reports about computer simulation. dazu dienen, die Ergebnisse der Autoren in kürzester
The international character of this series is intended to Frist einer möglichst breiten, interessierten Öffentlich
be accomp/ished by including reports in German, Eng keit zur Diskussion zu stellen. Um auch die Reprodu
lish and French, both from universities and research zierbarkeif der Ergebnisse zu gewährleisten, werden in
centers in the whole world. To assure this goal, the edi Berichten über Arbeiten mit dem Computer wenn im
tors' boardwill be composed of representatives of the mer möglich auch die Befehlslisten im Anhang mitge
different countries and areas of interest. druckt.
Der internationale Charakter der Reihe soll durch die
Aufnahme von Arbeiten in deutsch, englisch und franzö
sisch aus Hochschulen und Forschungszentren aus aller
Weft verwirklicht werden. Dafür soll eine entspre
chende Zusammensetzung des Herausgebergremiums
sorgen.
ISR3
lnterdisciplinary Systems Research
Interdisziplinäre Systemforschung
c. Scbönebeck:Der Beitrag komplexer
Stadtsimulationsmodelle (vom Porrester
Typ) zur Analyse und Pr~a A. Birkhäuser
I~R-~-:ihe Nr. l • c. Einseie
Archivexemplar o
J. Pfeitter
Darf unter keinenUmständen von dieser Stelle weggenommen werden
Satz: Titelei: Birk.häuser AG, Basel
Druck: (Offset) Birkhäuser AG ,Basel
Papier: weiss holzfrei Werkdruck SK3, 90gr~
(Broschur) Birkhäuser AG,Basel
Einband:
Kinline Shantunq 240 grm2
Leinwand:
(Peyer • Co.)
Schutzumschlag: __
Phätolit hos: Inter-Repro, Basel
Klischees:
Zeichner:
1000 Expl.
Auflage:
Erscheinungsdatum:
Preis: Fr./DM 24.-- (HK 6.85)
Birkhäuser Verlag,Basel
Einlagerung:
1. 7 .197 4
Vertrag:
Claus Schöneback
Der Beitrag komplexer
Stadtsimulationsmodelle
(vom Forrester-Typ)
zur Analyse und Prognose
großstädtischer Systeme
Springer Basel AG 1975
ISBN 978-3-7643-0750-9 ISBN 978-3-0348-5756-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-0348-5756-7
Nachdruck verboten
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen und der Reproduk
tion auf photostatischem Wege oder durch Mikrofilm, vorbehalten
© Springer Basel AG 1975
Ursprünglich erschienen bei Birkhauser Verlag Basel, 1975
Umschlaggestaltung: Albert Gomm swb/asg
Vorwort
Unsere Großstädte haben nach dem zweiten Weltkrieg gewaltige Strukturveränderun
gen erfahren: Wiederaufbau, Motorisierung, Industrialisierung und Bevölkerungskon
zentration haben Probleme geschaffen, die noch nicht annähernd gelöst sind. Denkt
man heute an die Städte und ihre Zukunft, so stehen traurig düstere Visionen im Vor
dergrund.
Angesichts dieser Situation ist es dringend notwendig, Planungs- und Analysetechni
ken auf ihren Beitrag zur Lösung unserer städtischen Probleme zu untersuchen. Eine
der bekanntesten Planungsmethoden zur Modeliierung komplexer dynamischer Syste
me ist das von Jay W. Farrester entwickelte Konzept des System Dynamics. Diese Mo
dellkonzeption, die darauf ausgerichtet ist, komplexe soziale Beziehungen als ver
maschte Regelkreise zu interpretieren, ist von Farrester auch zur Modeliierung groß
städtischer Systeme verwendet worden. Seine in dem Buch «Urban Dynami es- nieder
gelegten Untersuchungen haben sowohl grosse Begeisterung als auch eisige Ableh
nung gefunden.
Herrn Schöneback kommt das Verdienst zu, einen wesentlichen Beitrag zur internatio
nalen Diskussion über die Akzeptierbarkeit von Farresters Methode erbracht zu haben.
Seine Untersuchung der Modellstruktur beschränkt sich nicht nur auf eine Erörterung
des Modells. Vielmehr gelingt es ihm zu zeigen, dass die Farrestersehe Apriori-Hypot
hese der lnsensitivität sozialer Systeme zumindest im Falle des betrachteten Modells
sehr fragwürdig wird.
Dennoch sollten die kritischen Betrachtungen des Verfassers und insbesondere sein
Vorwurf, dass die dem Modell zugestandene Wertschätzung stärker in der augentäu
scharisch eindrucksvollen Verwendung graphischer Computerausdrucke, komplexer
Flussdiagramme und umfangreicher Rechnerprogramme begründet sei als durch die
Gültigkeit seiner empirischen Hypothesen, nicht zu negativen Einstellungen gegenüber
komplexen dynamischen Computermodellen führen. Sind die Hypothesen derartiger
Modelle unsinnig, so gilt dies auch für ihre mit einem Computer ermittelten lmplikatio
nen. <Unsinn rein-Unsinn raus> ist eine heute vielzitierte Sentenz zur Kennzeichnung
des Computerfetischismus. Aber es gilt auch: Sinn rein-Sinn raus. Wenn also ein
sinnvolles empirisch testbares komplexes dynamisches Hypothesensystem vorliegt, ist
der Einsatz von Computern zur Gewinnung planungstechnisch wertvoller Modellimpli
kationen unerlässlich. Die Entwicklung solcher Hypothesensysteme großstädtischer Zu
sammenhänge in Form komplexer Modelle stellt die eigentliche Aufgabe dar. Realtime
Computer, Bildschirmausgabe und Simulationssprache bleiben nur technisches Bei
werk.
Die Kritik des Verfassers an Farresters Hypothesen ist ein Beitrag auf dem Weg zur Ent
wicklung relevanter großstädtischer Planungsmodelle. Denn Kritiken machen die Unzu
länglichkeit eines angebotenen Modells bewusst und stimulieren Energien zur Entwick
lung neuer Ansätze.
Praxisrelevante dynamische Modelle zur Stadtentwicklung und -planung, d. h. Modelle,
die durch mathematische Kalküle mit zeitverzögerten Argumenten beschrieben werden
und damit zu Zeitverlaufsprognosen verwendet werden können, gibt es meines Wissens
bis heute kaum. Ihre Verwirklichung wäre eine wertvolle Bereicherung des Planungsin
strumentariums zur Lösung unserer großstädtischen Probleme.
Professor Dr. E. Zwicker
- 2 -
Inhalt sverzei chn i s
Seite
Einleitung 5
1.0 Innovation der Methodik versus politischer Innovation 9
1.1 Definition und Überblick 9
1.2 Planung als fortschrittlichste Problemlösungsstrategie 11
1.2.1 Rationalität und Irrationalität der Planung 12
1.3 Die Technokratieproblematik 14
1.3.1 Schelsky's "best oneway": a) derpolitische Bias
b) der methodelogische Bias und eine mögliche
Konsequenz 15
2.0 Simulation 19
2.1 Eingrenzung des Begriffes 19
2.2 Zur Modellmethode 19
2.3 Zur Testproblematik im Bereich sozialwissenschaftlicher
Modellbildung 21
2.4 Analytische und simulatorische Modelle 27
3.0 System Dynamics 30
3.1 HistorischerÜberblick 30
3.2 Exkurs: Der Nachweis einer "technischen" Unzulänglichkeit
in Urban Dynamics 32
3.3 Das Informationsrückkoppelungssystem - eine Übersicht 34
3.3.1 Der negative Regelkreis erster Ordnung 35
3.3.2 Der positive Regelkreis erster Ordnung 38
3.4 Zur Präzisierung des Informationsrückkoppelungssystems
in Hinblick auf die lmplikationen sozialer Systeme 39
3.5 Die konzeptbasierte Modellbildung in Abgrenzung zur da-
tenbasierten Vergehensweise 44
3.6 Desiderata 46
- 3 -
Seite
4.0 Urban Dynami es 48
4.1 Einleitende Kritik und Bestimmung des Arbeitsschwer-
punktes 48
4.2 Wichtige Strukturmerkmale des Ste,dtsimulationsmodells UD 53
4.2.1 Forrester's "normalized modal" 58
4 .2.1.1 Der Industrie- und Wohnungsfi lterprozeß
in UD 58
4.2.1.2 Die Bevölkerungsentwicklung in Abhängig-
keit von den Grundsystembereichen Industrie
und Wohnungen 60
4.2.1.3 Zur Priorität des Systembereichs NE gegen-
über P H und WH 64
5.0 Eigene Untersuchungen zur Struktur von UD 67
5.1 Einleitung und Problemstellung 67
5.2 Die Subroutine Rechnen 76
5.3 Inhaltliche Interpretation des Ergebnisses der Neuberech-
nung der Anfangswerte in UD 81
5.4 Exkurs: Das Gleichgewichtskonzept in UD 83
5.5 Der Einfluß der Modellstruktur in Hinblick auf die Begren-
zung der Systembereiche U, L, MP, PH, WH, UH, MB, Dl 85
5.6 Weitere Ergebnisse der Subroutine Rechnen 86
5.6.1 Der Einfluß der ELMT- Bewertungsfunktion auf die
Systemdynamik 91
5.6.2 Eine weitere Untersuchung zur Bedeutung der ELMT-
Bewertungsfunktion im Kontext von UD 92
5.6.3 Der Einfluß der PHLMT- und WHLMT-Bewertungs-
funktionen auf die Systemdynamik 94
5.7 Thesenartige Zusammenfassung aller bisherigen Ergebnisse 95
6.0 Zur Systemdynamik von 'Lowell Dynamics' 97
6.1 Das 'begrenzte Land' -Konzept - Anderson' s Versuch einer
wirk Ii chkei tsnäheren räum Ii chen Abgrenzung 98
- 4 -
Seite
7.0 Die Ergebnisse der Forrester'schen Modellexperimente im
Kontext der bisherigen Untersuchungen 101
7.1 Einleitung 101
7.2 Kurze Charakterisierung der von Farrester getesteten
Planungsprogramme 101
7.3 Die stagnierende Stadt als Bezugspunkt der weiteren
Betrachtung 103
7.4 Programmanalysen - Ergebnisse und Konzeption 104
7.4. 1 Zu den Auswirkungen möglicher Flächennutzungs-
änderungen: Industrie versus Wohnungen 104
7.4.2 DasAusbildungsprogramm 106
7 .4.3 Der funktionale Bias des 'closed boundary '-Konzepts
(dargestellt am Beispiel der Ergebnisse des Ausbi 1-
dungsprogramms) 107
8.0 Kritische Wertung der Ergebnisse des Stadtsimulationsmodells
UD unter Berücksichtigung der Interpretation durch Farrester 110
8.1 Methodelogische Kritik 111
8.2 Inhaltliche Kritik und der Versuch einer politischen Wertung 112
Li teraturverzei chni s 118
- 5 -
Einleitung
'Wer in Amerikas Großstädten übervölkerte Elendsviertel schaffen, das
Verbrecherturn fördern und die Arbeitslosigkeit erhalten will, kann solch
diabolische Pläne auf legalen Wegen verfolgen: Er muß dazu die Slums
sanieren, mehr Sozialwohnungen bauen und das Wohlfahrtsgeld für die
Armen reichlich fließen lassen.
Nicht etwa ein reaktionärer Wahlredner, sondern ein nüchterner Wissen
schaftler hat diese provozierende Behauptung aufgestellt - und mathe
matisch exakt begründet: Jay W. Forrester, Professor für Management
am amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT), prä
sentiert die paradoxe These als Ergebnis umfangreicher Computer-Be
rechnungen.' (Der Spiegel, 1971a, 172)
Vergegenwärtigt man sich die scheinbar problemlose Metamorphose von
einem 'reaktionären Wahlredner' zum 'nüchternen Wissenschaftler'
und fragt sich nach dem Katalysator, so heißt dieser im Spiegel-Kon
text: Mathematik und Computer. Dementsprechend steht die unkriti
sche Rezeption der Ergebnisse im Vordergrund; es wird nicht mehr über
politisch kontroverse Probleme berichtet, sondern über einen der pol iti
schen Sphäre enthobenenwissenschaftlichen Beweis.
Dies macht die Problematik deutlich, die sich aus der Anwendung
hochentwickelter Methoden und Technologien zur Lösung gesellschaftl i
eher Probleme ergibt ( 1).
Damit sei der übergeordnete Rahmen, in dem alle weiteren Untersuchun
gen eingebettet sind, abgesteckt. Zunächst wird zum Begriff der S imu
lation Stellung genommen, um anschließend in Anlehnung an G. Klaus
und S. Harbordt die für die Simulation konstitutive Modellmethode zu
problematisieren; es zeigt sich, daß die Beurteilung der Gültigkeit von
sozialwissenschaftl ichen Modellen weitgehend dem Vorverständnis des
Betrachters ob I iegt, da geeignete, d.h. intersubjektive Testverfahren
nicht zur Verfügung stehen.
(1) Auf Urban Dynamics bezogen warnt lngram (1970, 206): 'The
danger isthat this model will be accepted as an overall objective
model of the city which it is not.'
