Systemanalyse: Konzepte, Klassifikation & Optimierung

Allgemeines Konzept von Systemen

Das Wort „System“ beschreibt eine Vielzahl von Dingen: Objekte, Methoden, Gruppen. Im Mittelpunkt steht das Wesentliche: zu wissen, was jedes Element ausmacht.

Klassifikation von Systemen

Systeme können nach zwei Hauptkriterien klassifiziert werden:

1. Berechenbarkeit
2. Grad der Komplexität

Ansatz nach Berechenbarkeit

Dieser Ansatz unterscheidet zwischen deterministischen und probabilistischen Systemen.

• Wenn es möglich ist, die Funktionsweise eines Systems sicher zu regeln, spricht man von einem deterministischen System. Dies trifft oft auf Systeme mit wenigen Subsystemen und klaren Zusammenhängen zu.
• Wenn es hingegen nicht möglich ist, die Funktionsweise sicher zu regeln, wird es als probabilistisches System bezeichnet.

Ansatz nach Komplexität

Dieser Ansatz unterteilt Systeme in drei Kategorien:

• Einfache Systeme
• Komplexe Systeme
• Sehr komplexe Systeme

Analyse von Ursache und Wirkung

Systeme können hinsichtlich ihrer Ein- und Ausgänge analysiert werden. Elemente, die als Ursachen interagieren, produzieren Ausgänge, die als Effekte betrachtet werden. Das System verhält sich dabei wie ein Feld von Funktionen, das Eingabeelemente in Ergebnisse oder Ausgaben umwandelt.

Wirkungs- und Verzögerungsanalyse

In einem landwirtschaftlichen System beispielsweise ist der Effekt einer Eingabe (z.B. Aussaat) nicht sofort sichtbar, d.h., es gibt kein sofortiges Pflanzenwachstum. Die Zeitspanne zwischen der Eingabe (Aussaat) und dem Zeitpunkt, an dem die Ernte reif und bereit ist, wird als Phänomen der verzögerten Wirkung bezeichnet.

Beispiel: Gaspedal eines Flugzeugs

Diese Umstände lassen sich anhand eines repräsentativen Systems, wie dem Gaspedal eines Flugzeugs, klarer verstehen. In einem Diagramm würde man sehen:

• Die Geschwindigkeit des Flugzeugs (Effekt oder Ausgang) bleibt im Wesentlichen gleich, nachdem das Gas (Ursache oder Eingabe) gegeben wurde.
• Die Geschwindigkeit nimmt deutlich ab, nachdem die Drosselklappenstellung auf „geschlossen“ verschoben wurde.

Anhand dieses komplexeren Beispielsystems können wir leicht verstehen, dass Informationen über solche Verzögerungen benötigt werden, um prädiktive oder simulierte Aussagen über den Ausgangspegel zu einem bestimmten Zeitpunkt basierend auf einer Eingabe zu treffen.

Optimierungsanalyse

In jedem System besteht die Möglichkeit, eine optimale Mischung von Eingaben zu finden, die die gewünschten Ergebnisse liefert und gleichzeitig das gesamte System optimiert.

Beispiel: Pool streichen

Ein konkretes Beispiel ist das Projekt, einen Pool zu streichen. Angenommen, wir sind für das Projekt verantwortlich und müssen die Anzahl der Maler einstellen. Die Frage, die sich stellt, ist:

• Sind vier Maler besser als zwei?
• Sind acht besser als vier?
• Oder sind zwölf besser als acht?

Es mag den Anschein haben, dass die Effizienz des Projekts mit einer größeren Anzahl von Malern steigt, aber das ist im Allgemeinen nicht der Fall. Ein Diagramm kann hier die optimale Anzahl von Malern aufzeigen, die das Projekt in der kürzesten Zeit abschließen.