Visualisierungstechniken

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte: In diesem Bereich werden wir nach und nach verschiedene Techniken und Graphiken zur Visualisierung, d.h. zur Illustration komplexer Sachverhalte und Zusammenhänge darlegen. Besondere Beachtung findet hierbei im Rahmen der Analyse und Modellierung von technischen und wirtschaftlichen Zusammenhängen die Visualisierung von Strukturen, Systemen und Prozessen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der visuellen Aufbereitung von Daten. Während einfache statische funktionale Zusammenhänge gut durch zweidimensionale Grafiken (Häufigkeitsverteilung, Nachfragefunktion, Zinsentwicklung, etc.) veranschaulicht werden können, ist die kompakte und prägnante Repräsentation höherdimensionaler dynamischer Daten sehr anspruchsvoll.

Visualisierung von Strukturen, Systemen und Prozessen

Obwohl unhandlich und sperrig sowie allgemein unbeliebt, beschreibt hierbei die formale mathematische Definition eines Graphen schon die wesentlichen Komponenten einer graphischen Darstellung in einem wirtschaftlichen oder technischen Kontext. Wir beginnen mit der formalen Grundlage, der Definition eines Graphen:

Definition Graph: Ein Graph G besteht aus einer Knotenmenge V (engl. vertices: Knoten, Ecken) und einer Kantenmenge E (engl. edges: Kanten). Die Kantenmenge E des Graphen G=[V,E] besteht aus Paaren [x,y], wobei x und y Knoten aus V sind. Man schreibt auch E ⊆ VxV.

Die Knoten werden durch Kreise, manchmal auch Rechtecke oder Quadrate, dargestellt. Die Kanten werden durch Linien dargestellt. Eine Linie verbindet zwei Kreise. Die Knoten stehen für Objekte. Die Kanten für Beziehungen. Sind zwei Konten durch eine Kante verbunden, so stehen die Objekte in Beziehung zueinander. Stehen zwei Objekte in einer Beziehung zueinander, so sind sie verbunden. Die Beziehung kann durch Pfeilspitzen orientiert bzw. gerichtet werden oder ohne Pfeilspitzen als ungerichtet angesehen werden. Achtung: (1) Zwischen zwei Objekten können auch mehrere Verbindungen eingetragen sein, etwa bei der Darstellung alternativer Verkehrswege zwischen Städten: Luft, Wasser, Schiene, Straße. (2) Beziehungen / Relationen müssen nicht binär zwischen Objekten sondern können auch n-är zwischen n Objekten geführt werden. In beiden Fällen muss die graphischen Repräsentation der Relation allerdings spezifisch gekennzeichnet sein.

Leitfaden zur Visualisierung von Strukturen, Systemen und Prozessen

Auch wenn in den nachfolgenden Betrachtungen als Personengruppen auch Kunden genannt werden, orientiert sich der Leitfaden eher an dem Ziel einer konsistenten, prägnanten und kompakten Darstellung von komplexen Sachverhalten und nicht an einer visuellen Unterstützung einer Vermarktung von Waren.

• 1. Zielgruppe erkennen: Kollegen, Anleger, Auszubildender, Benutzer, Experte, Laie; Kunde, Leser, Besucher, Wähler, Gäste, Verbraucher, Käufer, Verkäufer, Interessent, Benutzer, Kommentator; homogen, heterogen;
• 2. Zielsetzung festlegen: Erhebung des IST, Beschreibung des IST, Erarbeitung des SOLL, Beschreibung des SOLL, Anleitung zur Nutzung, Dokumentation eines Schadens, etc.;
• 3. Betrachtungsgegenstand festlegen und von Umgebung abgrenzen Die Zuordnung von Komponenten, Aspekten nach komplementären und konträren Merkmalsausprägungen erleichtert die Reduktion des Beschreibungsmodells / Sachverhaltes:
  drinnen / draußen, wichtig / unwichtig, technisch / wirtschaftlich, natürlich / technisch, statisch / dynamisch, äußerlich / innerlich, explorativ / deskriptiv / repräsentativ, etc.;
• 4. Betrachtungsinhalt, Betrachtungsebenen, Betrachtungsperspektiven festlegen: Struktur mit Komponenten, Veränderung eines Objektes, Bewegung eines Objektes, Fluss eines Objektes, Ablauf von Aktivitäten, Eintreten von Ereignissen, Verantwortlichkeiten, aggregierte und singuläre Aspekte, Haupt- und Nebenfunktionen;
• 5. Grafikstil festlegen: Skizze, Entwurf, Bauplan, Schema, Perspektive, grob, fein, Handzeichnung, Computerzeichnung;
• 6. Knotentyp festlegen: Form: Kreis, Quadrat, Rechteck, Stern, Raute; Farbe; Rand: gestrichelt, gepunktet, durchgezogen; Personen, Maschinen, Speicher, Tabellen, Städte, PKW, LKW, Haus, Parkplatz, Lager;
• 7. Verbindungstyp festlegen: Kanten mit / ohne Pfeilspitzen (einseitig, beidseitig); einfache / mehrfache Verbindungen Linie: gestrichelt, gepunktet, durchgezogen; Stärke; Farbe; Beschriftungen; Bewertungen;
• 8. Stil festlegen: Typ und Attribute (Größe, Farbe, fett, kursiv, etc.) festlegen.
• 9. Spezialeffekte: Schattierung, Personalisierung, manueller Nachtrag, manuelle Korrektur;

Achtung

• Wenn die Größen der Knoten sich signifikant unterscheiden: Was soll mit dem Größenunterschied ausgedrückt werden ?
• Wenn gestrichelte und ungestrichelte Linien genutzt werden: Warum sind die einen gestrichelt und die anderen durchgezogen ?
• Wenn die Linien unterschiedliche Farben, Stärken oder Formen, vgl. Sankey-Diagramm, haben: Warum ?
• Wenn zwischen zwei Knoten mehrere (parallele) Linien verlaufen: Warum ? Warum unterscheiden sie sich (nicht) ?
• Wenn Linien mit und ohne Pfeilspitzen genutzt werden: Worin unterscheiden sich die dargestellten Beziehungen?
• Drücken alle Pfeile gleicher Gestalt die gleiche Beziehung, genauer den gleichen Beziehungstyp, zwischen den Knoten aus ? Aktivität A muss vor Aktivität B ausgeführt werden, Mitarbeiter A kann auf Ressource R zugreifen (nutzen, verbrauchen), nach der Fertigung auf Maschine M wird das Erzeugnis in Lager L zwischengelagert, nach der Erstellung des Lieferscheines, Übergabe der Waren wird die Rechnung als offener Posten gebucht, etc.

Visualisierung von Daten, Strukturen und Relationen

Die Visualisierung von Daten, Strukturen und Relationen ist ebenso anspruchsvoll wie die Visualisierung von Strukturen, Systemen und Prozessen. Ziel ist dabei die Aufdeckung, Zusammenfassung, Darstellung und Vermittlung von Relationen zwischen Datenpunkten und / oder Datenmengen. Verschiedene Techniken, etwa Sankey-Diagramme oder Entity-Relationship-Diagramme , werden in beiden Bereichen eingesetzt. Klassische Anwendungsbereiche der visuellen Datenanalyse sind:

• Shopper Tracking
• Logfile Analysis
• Demand Analysis
• Social Profiling
• Preference Analysis

In explorativen Studien dienen sie der Sammlung von Ideen und Vermutungen. Nach der Prüfung / Verifikation der einhergehenden Hypothesen dienen sie der Vermittlung von Erkenntnissen über Zusammenhänge von Datenpunkten und Datenmengen.

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