SYSDYM

Vorstudie zur Systemdynamikmodellierung inklusive Anwendungstest zur Analyse von Umsetzungshemmnissen bezüglich Klimaschutz- und Klimaanpassungsmaßnahmen

Hintergrund

Der Wandel der Gesellschaft in eine nachhaltige Zukunft ist aufgrund der vielseitigen Einflüsse, Wechselwirkungen und Pfadmöglichkeiten sehr komplex und somit schwer zu erfassen, vorherzusagen oder zu steuern. Die Methode der Systemdynamik-(SD)-Modellierung eignet sich dazu das Verhalten von dynamischen, komplexen Systemen zu analysieren, indem es die Systemstruktur beleuchtet, die das Systemverhalten auslöst. Beispiele für solche Systeme sind die Umsetzung von Klimaanpassungs- und Klimaschutzmaßnahmen, die Dynamik der Covid-19 Pandemie oder die Entwicklung hin zu einer nachhaltigen Gesellschaft. Die qualitative Systemdynamik versucht durch gemeinsame Prozesse wie Gruppenmodellierungen („Group Model Building“) die Wirkungszusammenhänge sowie vorherrschende Paradigmen und Strukturen eines Systems zu analysieren (1). Dabei wird das Systemwissen von Akteuren verschiedener Disziplinen in einem Wirkungs- bzw. Kausaldiagramm zusammengefasst um ein möglichst ganzheitliches Verständnis zu erlangen. In diesen Diagrammen werden die Wechselwirkungen von Einflussfaktorendurch Verbindungen (Pfeile mit Polaritäten) dargestellt, welche in verstärkenden und ausgleichenden Rückkopplungen zum nicht linearen, komplexen Verhalten des Systems führen. Die quantitative Systemdynamik hat den Anspruch die Auswirkungen dieser Systemzusammenhänge und Vielschichtigkeit von dynamischen Prozessen über Simulationen zeitlich aufzulösen. Dabei wird in Szenarien analysiert, welche gesellschaftlichen Faktoren und Politikinstrumente einen Einfluss auf die Dynamik des Systems haben und wie sich dieses im positiven Sinne beeinflussen lässt (2). Dies ist in Abbildung 1 veranschaulicht.

Abbildung 1: Systemdynamikmodellierungen teilen sich in zwei Bereiche, dem qualitativen Part, der versucht die Struktur des betrachteten Systems über die Einbindung der mentalen Modelle bzw. Systemverständnisse einzelner Akteure in einem Wirkungsdiagramm zu erfassen, sowie dem quantitativen Part, der das Ziel hat über Simulationen Hebel und Dynamiken des Systems genauer zu analysieren und z.B. die Wirksamkeit von Politikinstrumenten zu prüfen. Dabei ist das Simulationsmodell immer eine Vereinfachung des mentalen Modells (vorhandenen Systemverständnis) und dieses wiederum des betrachteten komplexen Systems.

Ziel

Übergeordnetes Ziel des Projektes war es die Methoden der SD-Modellierungen als inter- und transdisziplinäre Methode für die zukünftige Anwendung am Institut zu explorieren, um komplexe Systeme und dynamische Prozesse der nachhaltigen Entwicklung besser zu verstehen. Ein solches Verständnis von komplexen Vorgängen verschiedener räumlicher Skalenebenen ist auch als Grundlage für ein Gelingen der Nachhaltigkeitstransformation sozio-ökologisch-technischer Systeme von zentraler Bedeutung. Im einjährigen Projekt SYSDYM wurden dabei über ein Screening der Literatur sowohl die Möglichkeiten als auch Grenzen der SD-Modellierung für die Forschungsfragen des IÖR zusammengetragen. Kern des Projektes war es auch erste Anwendungen der qualitativen und quantitativen SD-Modellierung für die Verwendung am IÖR zu testen.

Forschungsfragen

Inwieweit können SD-Modellierungen ein ganzheitliches Systemverständnis komplexer und dynamischer Prozesse von Nachhaltigkeitsentwicklungen abbilden?

Ist die gemeinsame Generierung von Wirkungs- bzw. Kausaldiagrammen mit verschiedenen Akteuren in der Praxis zielführend um ein gemeinsames Verständnis von Umsetzungshemmnissen, neuen Einsichten und entsprechende Lösungsansätze zu entwickeln? Wenn ja, wie hoch ist der Aufwand?

Kann SD-Modellierung die interdisziplinäre Zusammenarbeit und das gegenseitige Verständnis verschiedener Forschungsdisziplinen am IÖR bezüglich der Nachhaltig-keitstransformation unter Nutzung qualitativer und quantitativer SD-Ansätze stärken?

Welche Skalenebenen der Raumentwicklung lassen sich durch SD-Modellierung adressieren?

Projektergebnisse

  • Ausführliche Literaturrecherche zur Methodik der Systemdynamikmodellierung mit Fokus auf nachhaltige Entwicklungen von sozio-ökologisch-technischen Systemen
  • Durchführung von Workshops zum Test der Anwendbarkeit und Nutzen der qualitativen Systemdynamik (Gruppenmodellierung/partizipatorische Systemdynamikmodellierung/Group Model Building) mit Personen aus der Wissenschaft (IÖR und TU Dresden)
  • Durchführung von Workshops zum Test der Anwendbarkeit und Nutzen der qualitativen Systemdynamik mit Personen aus der Praxis (Wohnungsgenossenschaften EWG Dresden und WBG Zukunft Erfurt)
  • Analyse geeigneter Anwendungsfelder für die Systemdynamikmodellierung am IÖR über Befragungen, Workshops und Literaturrecherche
  • Erstellung eines ersten aggregierten SD Simulationsmodells (quantitative SD), das die geringe Umsetzungsdynamik der energetischen Sanierung beleuchtet (3)
  • Synthese der Projekterkenntnisse in einem abschließenden Workshop zur interdisziplinären Diskussion wie Systemdynamikmodellierung am IÖR zukünftig zur Adressierung der Forschungsfragen genutzt werden kann

Literatur

Empfohlene Literatur zum Einlesen in die Grundlagen von System Dynamics (Systemdynamik) und Systemdenken (System Thinking)

  • Donella H. Meadows: „Die Grenzen des Denkens - Wie wir sie mit System erkennen und überwinden können“, 2019 (ISBN: 978-3-96238-135-6)
    (in Englisch: Donella H. Meadows: „Thinking in Systems: A Primer“, 2008 (ISBN: 9781603580557))
    - Basics in System Thinking and System Dynamics Modeling -
  • David Peter Stroh: „Systems Thinking for Social Change: A Practical Guide to Solving Complex Problems, Avoiding Unintended Consequences, and Achieving Lasting Results”, 2015 (ISBN: 9781603585804
    - Basics in (qualitative) System Thinking -
  • Peter S. Hovmand: “Community Based System Dynamics”, 2014 (ISBN: 978-1-4614-8763-0)
    - Basics in participatory modeling (Group Model Building) -
  • Andrew Ford: “Modeling the Environment, Second Edition: An Introduction To System Dynamics Modeling Of Environmental Systems Andrew Ford”, 1999 (ISBN 1559636017)
    - Basics in quantative (and qualitative) System Dynamics Modeling -

Quellen:

((1) Doylea, J.K., Ford, D.N.: Mental models concepts for system dynamics research, System Dynamics Review 14, 3-29, 1998
(2) Honti, G., Dörgő, G., Abonyi, J.: Review and structural analysis of system dynamics models in sustainability science, Journal of Cleaner Production, Volume 240, 2019
(3) Schünemann, C.; Sidorova, A.; Gkini, C.; Kopainsky, B.: Using system dynamics modelling to analyse the interplay of policies and societal motivation for promoting energetic renovation. In: Proceedings of the 2021 System Dynamics Conference, Virtually Chicago, USA, July 26-30 2021. System Dynamic Society, 1-30, 2021.

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