Systeemdenken (en duurzaamheid)

Transcriptie

1 Systeemdenken (en duurzaamheid) 14 december 2016 Ad Havermans

2 Wat: systeemdenken Systeem: een netwerk van relaties tussen componenten die met elkaar in interactie staan en elkaar beïnvloeden. Of. een verzameling met elkaar in wisselwerking staande onderdelen, die als een geheel functioneert, gericht op een bepaald doel (functie) Je kunt (bijna) overal systemen in zien: ons lichaam, een bedrijf, een ecosysteem,... Een ecosysteem is een systeem, waarin leven een belangrijke component is. 2

3 Waarom systeemdenken belangrijk is bij duurzaamheid 1. Zien van samenhangen (in ruimte en tijd). 2. Zien waar de kern van een probleem ligt. 3. Consequenties van (eigen) handelen/ingrijpen zien. 4. Onvoorspelbaarheid door complexiteit inzien / begrijpen dat simpele, eendimensionale oplossingen niet bestaan als het om duurzaamheid gaat. 5. Reductionisme biedt onvoldoende oplossingen. Systeemdenken sluit aan bij holistische benaderingen (Gaia, Earth System Science, De ontdekking van de aarde) 6. 3

4 Systeem aarde Basismodel systeem aarde Sociaal systeem Ecologisch systeem Twee subsystemen Relaties daartussen Elk subsysteem kan verder worden gedetailleerd 4

5 Verder gedetailleerde subsystemen met relaties 5

6 Basiskenmerken systeem Componenten: tastbaar en niet tastbaar Processen: wisselwerking, afhankelijkheid Systeem: open, gesloten, geïsoleerd Systeem en subsysteem Doel/functie Systeemgrens 6

7 Basiskenmerken systeem: Componenten / subsystemen Een component is een systeemelement dat niet verder wordt opgesplitst. Voor een bepaalde kijk op het systeem is opsplitsing niet nodig Een subsysteem bestaat uit componenten en hun activiteiten of wisselwerkingen Een systeem kent een grens met haar omgeving. Wat wel / niet tot het systeem behoort heeft te maken met de kijk die op het systeem nodig is. 7

8 Voorbeeld Het landschap kan worden beschouwd als een systeem dat bestaat uit 3 subsystemen: Abiotisch (is weer op te delen in ) Biotisch De menselijke samenleving 8

9 BRON: ATLAS VAN NEDERLAND DEEL 16 klimaat gesteente sediment reliëf grondwater bodem vegetatie fauna mens atmosfeer lithosfeer hydrosfeer biosfeer noösfeer

10 Basiskenmerken systeem: processen Processen: transformatie van input tot output. Zowel binnen het systeem als tussen systeem en omgeving Geeft wisselwerkingen (componenten beïnvloeden elkaar wederzijds) en afhankelijkheden 10

11 Basiskenmerken systeem: open, gesloten, geïsoleerd Open: systeem wisselt energie, materie en informatie uit met de omgeving. Geïsoleerd: geen enkele uitwisseling. Gesloten: geen uitwisseling van materie, wel energie / informatie 11

12 Maak opdracht 2 Gesloten systeem Open systeem Materie Afval Zonne energie Materie Laagwaardige energie/warmte Fossiele Laagwaardige energie energie/warmte Natuurlijk systeem Incl mens als biologisch wezen Benut onuitputtelijke energiebron Put geen hulpbronnen uit Geen afval want is voedsel Menselijk systeem Put fossiele energie uit Put hulpbronnen uit Afvalprobleem

13 Relatiecirkels Doel: nagaan welke (oorzaak-gevolg) verbanden er tussen de variabelen (=componenten of processen) van een systeem / duurzaamheidsprobleem zijn 13

14 Relatiecirkels Werkwijze: 1. Welke variabelen kent het probleem? Benoem die als zelfstandig naamwoord. 2. Kies alleen variabelen die kunnen toe- of afnemen. 3. Beperk het aantal variabelen tot 5 à Zoek de variabelen die voor hun toe- of afname afhankelijk zijn van een andere variabele. Teken tussen deze variabelen pijlen. 5. Alle onderkende variabelen zijn aan elkaar gekoppeld. Een enkele pijl van oorzaak naar gevolg. Een dubbele pijl bij wederzijdse beïnvloeding. 6. Vertel het verhaal bij de relatiecirkel.

15 Voorbeeld relatiecirkel Natuur- en milieuvormingswerkers duurzaam aan het werk. CNV 2012 Maak opdracht 3

16 Mindmaps Doel is: in kaart brengen wat allemaal meespeelt bij een bepaald duurzaamheidsprobleem door te inventariseren welke thema s te maken hebben met dat probleem aan te geven welke relaties tussen deze thema s bestaan 16

17 Werkwijze mindmaps 1. Brainstorm. Noteer (in willekeurige volgorde) wat allemaal verband houdt met het probleem 2. Cluster de gevonden onderwerpen 3. Plaats het hoofdprobleem centraal op een vel papier. 4. Koppel aan dat probleem per subthema de overige onderwerpen. Doe dat steeds door een onderwerp in een blokje erbij te plaatsen en de relatie met andere blokjes door pijlen te tekenen. Relatie, beïnvloeding Wederzijdse relatie

18 Mindmaps opmerkingen Hoe ervaren ook, altijd zijn meerdere pogingen nodig om een mindmap goed te tekenen. Ze digitaal maken heeft grote voordelen. Zet de mindmap eerst globaal op; daarna pas verder detailleren. Mindmaps kunnen op verschillende niveaus c.q. met verschillende mate van detail worden getekend.

19 Voorbeeld mindmap op verschillend niveau van detaillering 19

20 20

21 21

22 22

23 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 Maak opdracht 4 28

29 Processen Omvorming (transformatie) van input tot output Input/output = materie,energie en/of informatie Processen bepalen gedrag van een systeem. Zicht op processen geeft inzicht in hoe een systeem zich ontwikkelt. Proces is verandering in de tijd. 29

30 Gedragspatroongrafiek Verloop van een proces in de tijd geeft zicht op ontwikkeling systeem Maat voor de ontwikkeling van een proces Tijd

31 Gedragspatroongrafiek Processen kunnen krimp en groei laten zien. Krimp/groei kunnen zijn: Lineair: de omvang van de groei (krimp) is per tijdseenheid gelijk. Exponentieel: er is sprake van groei met per tijdseenheid eenzelfde percentage

32 Exponentiële groei Risico van exponentiële groei is het overschrijden van het draagvermogen van een systeem (overshoot) Risico wordt vaak te laat herkend a.g.v. vertragingen in het systeem Dan risico van ineenstorting (collapse) van het systeem 32

33 Gedragspatroongrafiek Welke maateenheden worden gebruikt hangt af van de tijdschaal c.q. het proces Maak nu opdracht 5 Maat (cm, kg, ) voor de ontwikkeling van een proces Tijd: uren, dagen, jaren, eeuwen.

34 Kringlopen=circulair proces De output van een proces is input voor een volgend proces. Output kan weer terug komen als input voor het oorspronkelijke proces. M.a.w. de output van een systeem vormt de input voor datzelfde systeem: een circulair proces of kringloop Voorbeelden: de kringloop van water, - nutriënten, - CO 2,.. 34

35 De waterkringloop 35

36 CO 2 kringloop (lang) 36

37 Kringlopen (E: feedback loop) Kunnen zowel in ruimte als tijd van een zeer verschillende schaal zijn. Voorbeelden: Ruimte: bos kent korte (lokale) waterkringloop maar is ook onderdeel van een regionale waterkringloop Tijd: koolstof wordt door fotosynthese kortstondig vastgelegd, maar kan ook miljoenen jaren vast zitten in steenkool Maak de opdracht van 6 37

38 Terugkoppeling (feedback) Dient het resultaat van een proces (de output) weer als input voor datzelfde proces dan wordt gesproken van terugkoppeling. Onderscheiden worden: Positieve terugkoppeling (positive feedback) ook wel meekoppeling Negatieve terugkoppeling (negative feedback) ook wel terugkoppeling 38

39

40 Bretherton diagram. Basismodel systeemaarde t.b.v. bouwen modellen

41 Negatieve terugkoppeling De output van een systeem neutraliseert de input van het systeem waardoor het wordt gestabiliseerd Leidt tot zelfregulatie van een systeem Voorbeelden: Verwarmingsthermostaat Onze lichaamstemperatuur De meeste natuurlijke systemen 41

42 Positieve terugkoppeling In plaats van stabilisatie leidt positieve terugkoppelig een systeem steeds verder weg van zijn uitgangssituatie Voorbeelden: Exponentiële groei van de menselijke bevolking De populatie-explosie van exoten in een nieuw ecosteem Erosie Ze zijn in de natuur zeldzaam Maar gewoon in natuurlijke systemen die door menselijk toedoen zijn veranderd 42

43 Tipping point/kantelpunt Systemen bezitten meerdere functioneringstoestanden. Positieve terugkoppeling kan systeem nabij drempel brengen waardoor systeem van de ene in de andere functioneringstoestand overgaat (tipping point) Eenmaal terecht gekomen in een bepaalde functioneringstoestand is terugkeer naar eerdere situatie lastig ook al zijn omstandigheden weer als oorspronkelijk. De overgang is meestal abrupt Een kleine verstoring kan soms voldoende zijn voor een drempelpassage. Zijn zeer moeilijk te voorzien.

44 Drempels Maak de opdracht van 7 Schellnhuber 2004

45 Causale lussen voor complexere situaties De toename van een variabele leidt tot de toename van een andere variabele (Z=zelfde of Engels S=same ook wel +) Toename in oorzaak=toename in effect De toename van een variabele leidt tot de afname van een andere variabele (T=tegenovergesteld of Engels O=opposite ook wel -) Toename in oorzaak=afname in effect Toename kan ook afname zijn en afname toename 45

46 Versterkende lus als 2 variabelen in dezelfde richting werken Z Rente V Kapitaal Z 46

47 Positieve feedback lus Salaris Prestatie, Prestatie Salaris Hoe meer salaris ik krijg Hoe meer ik mijn best doe Hoe meer salaris ik krijg Z Hoe meer ik mijn best doe Salaris V Prestatie Hoe meer salaris ik krijg Hoe meer ik mijn best doe Z 47

48 Negatieve feedback lus Balans systeem Vermoeidheid Slaap, Slaap Vermoeidheid Hoe meer ik slaap Hoe minder vermoeid ik ben Hoe minder vermoeid ik ben Hoe vermoeider ik ben Hoe minder ik slaap Hoe minder ik slaap Hoe vermoeider ik ben - 48

49 Hoe lees je een causaal lusmodel? Causale relatie tussen 2 variabelen Honger T B Z Hoeveelheid eten De Z betekent dat 2 variabelen in dezelfde richting bewegen De T betekent dat 2 variabelen in tegenovergestelde richting bewegen. Aard van lus. Geeft aan of de lus balans of versterkend is 49

50 Causale lusgrafiek Geeft de feedbackstructuur van een systeem aan. Geeft zicht op de hypothese m.b.t. de oorzaak van de dynamiek de belangrijke feedbacks 50

51 Gecombineerde feedbacklussen Geboortes Sterftes

52 Een complexer model (klimaat zelfregulatie) Verdamping wolken regen hoeveelheid water verdamping Z T Z Z V Z B Z Z V T Z Z

53 Vertragingen Systemen reageren vaak vertraagd Atmosfeer warmt op door hoger CO 2, oceanen doen dat zeer vertraagd. Risico: te laat anticiperen op veranderingen. Maak de opdracht van 8 Z CO 2 Z Temperatuur atmosfeer V Vertraging Temperatuur oceaan Z 53

54 Kenmerken van complexe systemen Sterke koppelingen Alles beïnvloedt al het andere Je kunt niet één ding doen Dynamisch Verandering speelt zich af op vele tijdschalen Neveneffecten Vele voor de hand liggende oplossingen mislukken of verergeren de situatie Onaannemelijke effecten Oorzaak en gevolg liggen ver uiteen in tijd en ruimte Uitruileffecten Het lange termijn gedrag van deze systemen is vaak verschillend van het korte termijn gedrag 54

55 Archetypen Veel voorkomende systeemtypen. Terugkerende vaste patronen van problemen. Stellen in staat snel structuren en samenhangen te doorzien. sneller, gerichte acties te ondernemen. Hoge transferwaarde. 55

56 Voorbeelden archetypen 1 56

57 Voorbeelden archetypen 2 Maak de opdracht van 9 57

58 Duurzaamheidsproblemen zijn wicked problems Problemen wijzigen zich terwijl naar oplossing wordt gezocht Door oplossingen ontstaan nieuwe problemen Complex en sterke verwevenheid Globaal/mondiaal

59 Duurzame ontwikkeling Afstemming van maatschappelijke ontwikkelingen op de draagkracht van de planeet op de lange termijn. Eist kennis van de grenzen. Zie Rockström voor 1 e globale aanzet.

60 Literatuur Meadows, D. Thinking in systems. A primer. Earthscan London Anderson, V. and L. Johnson. Systems thinking basics. From concepts to causal loops. Pegasus Massachusetts VandenPlas E. e.a. Natuur-en milieuvormingswerkers aan het werk. Een educatief kompas richting duurzame ontwikkeling. CVN Antwerpen 2011 (ook als pdf) Vries, Bert de, Sustainability science. Cambridge university press 2013.