Verkehrsplanung und Verkehrstechnik | Institut für Verkehrswissenschaften

Technische Universität Wien

Was sind Ursache-Wirkungsdiagramme?

Erläuterung

Ursache-Wirkungsdiagramme (Causal-Loop-Diagrams) können als eine einfache Sprache interpretiert werden, mit der dynamische Systeme beschrieben, analysiert und kommuniziert werden können. Ursache-Wirkungsdiagramme bestehen aus den drei Bausteinen Elemente (Entitäten), Wechselbeziehungen (Links) inkl. Polarität und Zeitverzögerungen. Ursache-Wirkungsdiagramme sind nicht sequentiell aufgebaut, d.h. es gibt keinen Beginn und kein Ende sondern i.A. geschlossene Kreisläufe (Rückkoppelungen). Ursache-Wirkungsdiagramme sind ein nützliches Werkzeug, um gedankliche Modelle zu kommunizieren. Ursache-Wirkungsdiagramme können dazu benutzt werden, um die Struktur eines Systems und damit sein grundlegendes Verhalten zu bestimmen.

In einem Ursache-Wirkungsdiagramm wird ein System durch seine Elemente und die zwischen diesen bestehenden Wechselbeziehungen beschrieben. Die Elemente müssen dabei „nicht spezifizierte“ Quantitäten darstellen. D.h., es muss eine Aussage möglich sein, ob ein Element zu- oder abnimmt. Die Beziehungen zwischen den Elementen werden mit einem Pfeil und einer zugeordneten Polarität dargestellt. Die Polarität zeigt an, wie sich eine Entität verhält, wenn sich die beeinflussende Entität verändert. Ein mit einem Plus markierter Pfeil kennzeichnet eine gleichgerichtete Wechselbeziehung zwischen zwei Variablen. D.h., steigt der Wert der ersten Variable, dann steigt auch der Wert der zweiten Variable, bzw. sinkt der Wert der ersten Variable, dann sinkt auch der Wert der zweiten Variable. Ein mit einem Minus markierter Pfeil kennzeichnet eine gegengerichtete Wechselbeziehung zwischen zwei Variablen. D.h., steigt der Wert der ersten Variable, dann sinkt der Wert der zweiten Variable, bzw. sinkt der Wert der ersten Variable, dann steigt der Wert der zweiten Variable.

Einfaches Beispiel

Abbildung 1: Einfaches Ursache-wirkungsdiagramm Population
Einfaches ursache-Wirkungsdiagramm Population

Abbildung 1 zeigt ein einfaches Ursache-Wirkungsdiagramm der Entwicklung einer Population. Die drei Entitäten Population, Zahl der Geburten und Zahl der Todesfälle, aus welchen das System besteht, stellen nicht spezifizierte Quantitäten dar. Es ist möglich, Aussagen zu machen, ob die Population, die Zahl der Geburten oder die Zahl der Todesfälle zu- oder abnehmen. Zwischen der Population und der Zahl der Geburten besteht eine gleichgerichtete Wechselbeziehung. Steigt die Population, dann steigt auch die Zahl der Geburten. Es besteht umgekehrt aber auch eine gleichgerichtete Wechselbeziehung zwischen der Zahl der Geburten und der Population. Steigt die Zahl der Geburten, dann steigt auch die Population. Der damit geschlossene Kreislauf ergibt eine sich selbst verstärkende Rückkopplung. Eine selbst verstärkende Rückkoppelung ist durch das Fehlen oder eine gerade Anzahl an gegengerichteten Wechselbeziehungen gekennzeichnet. Mit jedem Durchlauf des Regelkreises nimmt die Population weiter zu.

Zwischen der Population und der Zahl der Sterbefälle besteht ebenfalls eine gleichgerichtete Wechselbeziehung. Nimmt die Population zu, dann nimmt auch die Zahl der Todesfälle zu. Umgekehrt besteht zwischen der Zahl der Todesfälle und der Population eine gegengerichtete Wechselbeziehung. Steigt die Zahl der Todesfälle, dann nimmt die Population ab. Der geschlossene Kreislauf ergibt eine stabilisierende Rückkoppelung. Eine stabilisierende Rückkoppelung ist durch eine ungerade Anzahl an gegengerichteten Wechselbeziehungen gekennzeichnet. Damit ein System einen dynamischen Gleichgewichtszustand erreichen kann, muss es mindestens einen Regelkreis mit einer stabilisierenden Rückkoppelung beinhalten. Kommt in einem System dagegen keine stabilisierende Rückkoppelung vor, dann kommt es zwangsläufig zu exponentiellem Wachstum und langfristig zu einer Selbstzerstörung des Systems.

Anmerkung: Das Zeichen „+“ hat im Zusammenhang mit Ursache-Wirkungsdiagrammen nichts mit wertend gut oder positiv zu tun! Umgekehrt hat das Zeichen „-“ im Zusammenhang mit Ursache-Wirkungsdiagrammen nichts mit schlecht oder negativ zu tun!

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