Systemdynamik - Einführung

Systemdynamik: Software und Anleitungen

Um dynamische Prozesse zu beschreiben, beispielsweise die Reaktionsgeschwindigkeiten, die Kinetik, das Einstellen von Gleichgewichten, die Regelung durch Enzyme oder die Geschwindigkeit mit der ein Autokatalysator wirkt, eignet sich die Methode der Systemdynamik. Sie verwendet Software, welche selbst anspruchsvollste Simulationen mit wenigen grafischen Symbolen und im Allgemeinen mit den vier mathematischen Grundoperationen lösen kann. Dass auf so einfache Art und Weise Systeme von Differentialgleichungen lösbar sind, hat die Ursache in den numerischen Verfahren, welche von der Simulationssoftware und den heute sehr leistungsfähigen PCs verwendet werden (Euler- und Runge-Kutta-Verfahren). Der Anwender merkt von den raffinierten mathematischen Verfahren nichts und kann sich ganz auf die chemischen und biochemischen Probleme konzentrieren.

Eine Reaktionsgeschwindigkeit wird beispielsweise beschrieben:
0. Ordnung: v=k
1. Ordnung: v=k.c
2. Ordnung: v=k.c₁.c₂

VENSIM® ist ein Werkzeug, welches die Systemdynamik effizient einsetzt. Es ist ein Softwaretool für die kontinuierliche Simulation auch komplexer dynamischer Systeme. Damit ist es möglich mit wenigen Einflussfaktoren anschauliche und realitätsnahe Modelle von komplexen Systemen zu erstellen und Erfahrungen mit ihrem Verhalten zu sammeln. Es sind noch andere Programme auf dem Markt (STELLA (Windows, MAC), Dynasys (Windows), Powersim (Windows), Berkeley Madonna (Windows, MAC), Simile (Windows, MAC, Linux) etc.). Der wichtigste Grund, weshalb hier VENSIM® verwendet wird ist:

Das sehr professionelle Programm VENSIM PLE ist für Ausbildungszwecke gratis (für MAC und PC). Bei der Installation muss der Button von Demo auf Academic umgestellt werden.

Ein Buch als Einführung mit VENSIM PLE:
Peter Bützer, Markus Roth, Die Zeit im Griff, Systemdynamik in Chemie und Biochemie, ISBN: 978-3-03755-058-8, 2006; Fr. 25.-

Eine deutsche Einführung in die Grundlagen des Programms VENSIM®:
VENSIM®: Eitel von Maur, Einführung in VENSIM 1.62

Verein in der Schweiz: Systemdynamik im Unterricht, sysdyn, www.sysdyn.ch

Ein Hinweis:
Systemdynamik ergänzt hervorragend die Messdatenerfassung im Labor mit Computern oder Taschenrechnern, da damit zeitliche Abläufe elegant erfasst werden können (Sensoren von Vernier, MINDSTORMS®, RoboLab etc.).