Logistyka.net.pl

Zrównoważony rozwój w transporcie - metody wnioskowania logicznego w modelowaniu

Logistyka - nauka

Arkadiusz BARCZAK
Politechnika Poznańska
Instytut Silników Spalinowych i Transportu ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań arkadiusz.barczak@put.poznan.pl

ZRÓWNOWAŻONY ROZWÓJ W TRANSPORCIE - METODY WNIOSKOWANIA LOGICZNEGO W MODELOWANIU
Streszczenie:
Badania dotyczące transportu prowadzone są w zasadzie z wykorzystaniem metod ilościowych.
Uwzględnienie problematyki zrównoważonego rozwoju transportu, a tym samym uwzględnienie w badaniach zagadnień dotyczących nauk społecznych oraz ochrony środowiska, powoduje, że koniecznym jest zastosowanie również metod jakościowych. Modelowanie procesów transportowych w kontekście zrównoważonego rozwoju jest procesem złożonym, warunkowanym interdyscyplinarnością problematyki oraz ciągłymi zmianami w technologiach informacyjnych. W artykule przestawiono istotę metody „case study research” (jakościowe studium przypadku), jako metody jakościowego podejścia do badań problemów transportu z uwzględnieniem problematyki zrównoważonego rozwoju. Omówiono również wykorzystanie modeli jakościowych w procesie wnioskowania logicznego.
Słowa kluczowe: zrównoważony rozwój w transporcie, metody jakościowe, case study research

WPROWADZENIE
Zrównoważony rozwój zdefiniowany jest jako rozwój, w którym potrzeby obecnego pokolenia mogą być zaspokajane bez umniejszania szans przyszłych pokoleń na ich zaspokajanie („Nasza wspólna przyszłość”, Raport Światowej Komisji do spraw Środowiska i Rozwoju, 1987).
Transport odgrywa jedną z najważniejszych ról we współczesnym świecie i jest częścią niemal każdej działalności człowieka. Transport warunkuje skutki gospodarcze, społeczne oraz środowiskowe i jest jednym z istotnych aspektów zrównoważonego rozwoju. Dla wielu przedsiębiorstw transport stanowi największe obciążenie w zakresie zużycia energii i jest głównym źródłem skażenia środowiska. Dla wielu lokalnych społeczności transport (kongestia, zanieczyszczenie, hałas, koszty utrzymania infrastruktury transportowej, koszty wypadków transportowych) stanowią dziedziny, dla których poszukiwane są nowoczesne rozwiązania będące w zgodzie z koncepcjami zrównoważonego rozwoju.
Ocena procesów w zakresie zrównoważonego rozwoju oraz procesów transportowych jest zazwyczaj prowadzona z wykorzystaniem wskaźników, a zatem za pomocą metod określanych jako metody ilościowe. Kompleksowe ujęcie zagadnień zrównoważonego rozwoju w transporcie z wykorzystaniem metod wskaźnikowych przedstawiono w [2], gdzie podano między innymi zestawy wskaźników wg typów/sektorów transportu, zestawy wskaźników dla miast i regionów oraz bazę wskaźników EUROSTAT. W najnowszych badaniach jest wskazywana konieczność i zasadność stosowania w badaniach zrównoważonego rozwoju transportu wskaźników syntetycznych [1, 6].

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka

Zrównoważony rozwój rozpatrywany jest w trzech wymiarach: ekonomicznogospodarczym, socjalno-społecznym oraz środowiska naturalnego. Dlatego procesy zrównoważonego rozwoju obejmują również takie dziedziny jak antropologia, nauki polityczne, psychologia, socjologia, ekonomia. Celowym jest więc zastosowanie w badaniach zrównoważonego rozwoju transportu metod jakościowych, w których aspekty społeczne stanowią immanentną część procesu modelowania, a nie, jak w przypadku badań ilościowych, są redukowane do pojęcia „human factor”.
PODEJŚCIE JAKOŚCIOWE W MODELOWANIU PROCESÓW ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU

Badania w dziedzinie transportu są prowadzone z wykorzystaniem metod ilościowych i dotyczą znalezienia odpowiedzi na pytania: „kto?”, „co?”, „ile?”, „kiedy?”. Podstawowe pytania związane z tworzeniem modeli procesów transportowych z uwzględnieniem problematyki zrównoważonego rozwoju to pytania: „DLACZEGO?”, „JAK?”, DLA
KOGO?”. Utworzone modele zazwyczaj przypisuje się do jednej z trzech grup: model opisowy (ang. descriptive), model eksploracyjny (ang. exploratory) oraz model wyjaśniający (ang. explanatory) [8]. Uzyskanie odpowiedzi na pytania „kto?”, „co?”, „ile?”, „kiedy?” związane jest z uzyskaniem weryfikacji hipotez przyjętych na podstawie znanej teorii.
Procesy transportowe są procesami złożonymi, w których udział człowieka jest elementem decydującym. Uzyskanie zatem odpowiedzi na pytania „DLACZEGO?”, „JAK?” oraz „DLA
KOGO?” wymaga opracowania odpowiedniej teorii.
Zrównoważony rozwój związany jest z badaniami, które łączą teoretyczną bazę wielu dziedzin nauki, co wymaga naukowego podejścia w zakresie modelowania. Istotne jest zatem uwzględnienie aspektów ontologicznych, epistemologicznych oraz metodologicznych w procesie modelowania procesów zrównoważonego rozwoju.
Podstawowe, powszechni akceptowane paradygmaty badawcze to: pozytywizm, realizm krytyczny, umiarkowany konstruktywizm oraz uczestnictwo [5]. Uogólniając, przyjmuje się podział paradygmatów na dwie główne kategorie: paradygmat pozytywistyczny oraz paradygmat fenomenologiczny, których porównanie przedstawiono w Tablicy 1. Aktualnie stosowane metody badania procesów transportowych wykorzystują założenia wynikające z paradygmatu pozytywistycznego.
Model zrównoważonego rozwoju to struktura zawierająca elementy ekonomii, nauk społecznych oraz środowiska naturalnego, wraz z relacjami dotyczącymi związków między tymi elementami. Przyjęcie zagadnień związanych z dziedzinami społecznymi powoduje konieczność zastosowania formalizmów jakościowych, a nie wyłącznie ilościowych.
Badania jakościowe obejmują gromadzenie, analizę i wykorzystanie różnorodnych materiałów empirycznych: studiów przypadku, osobistego doświadczenia, introspekcji, wywiadów, materiałów pochodzących z obserwacji. Osoba przeprowadzające badania jakościowe stosuje wiele wzajemnie powiązanych praktyk w celu zrozumienia istoty badanego zjawiska. Każda z wykorzystanych praktyk pozwala na postrzeganie badanego problemu z innej perspektywy.
Metody jakościowe zawierają kilka systemów badawczych, m.in. teorię ugruntowaną (ang. grounded theory) [7] oraz jakościowe studium przypadku (ang. case study research)
[3, 4 i 8].
Teoria ugruntowana opiera się na założeniu, że rzeczywistość społeczną najlepiej rozumieją zaangażowani w nią aktorzy. W związku z tym odrzuca tradycyjne funkcjonalistyczne podejście, w którym badacz analizuje zbiorowość przy użyciu wcześniej

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka
opracowanego modelu teoretycznego, ponieważ uznaje, iż powoduje to jedynie samopotwierdzanie się danej teorii (badacz utwierdza się we własnym zamyśle, bo znajduje to, co chce znaleźć).
Tablica 1. Porównanie paradygmatu pozytywistycznego i paradygmatu fenomenologicznego.
Kategoria
Paradygmat pozytywistyczny
Paradygmat fenomenologiczny

Podstawowe założenia badawcze

Zjawiska badane są w sposób obiektywny

Zjawiska badane są w sposób subiektywny

Obserwator jest niezależny od badanego podmiotu

Obserwator jest częścią badanego

Oceny naukowe są uwarunkowane interesami poszczególnych ludzi
Zainteresowanie znaczeniem
Zainteresowanie wyłącznie faktami poszczególnych faktów
Poszukiwanie praw przyczynowoPoszukiwanie znaczenia
Zalecenia dla osoby skutkowych zaobserwowanych faktów przeprowadzającej
Redukcja złożonych procesów do
Globalne zrozumienie badanie zdarzeń elementarnych obserwowanych procesów
Tworzenie modeli poprzez
Formułowanie hipotez i ich weryfikacja wnioskowanie logiczne
Wykorzystanie kilku metod
Wykorzystanie metody ilościowej jakościowych do oceny zjawiska pod najlepiej opisującej dane zjawisko
Preferowana metoda różnymi kątami badawcza
Zgromadzenie jak największej ilości
Prowadzenie dogłębnej analizy danych w celu generalizacji wniosków niewielkiej ilości danych Źródło: [5].
Nie ma wartościowania „dobry/zły”

Jakościowe studium przypadku jest metodą badania, w której badacz dąży do wszechstronnego opisu pewnej zbiorowości lub jednostki z uwzględnieniem bogatego zestawu zmiennych, gdzie interesują go zarówno wartości zmiennych, jak i zależności między nimi. Przedmiot badania ma charakter jednostkowy. Do badania przystępuje się bez wstępnych hipotez, z zamiarem dokładnego zbadania złożonego zjawiska w jego rzeczywistym kontekście.
Główne zadania jakościowego studium przypadku związane są z wyznaczeniem granic przypadku oraz zdefiniowaniem jego kontekstu, sformułowaniem pytań badawczych (co do formy, treści, adresata), prowadzenie analizy (z wykorzystaniem przykładowo: metod kodowania, metod klastrowania, drzew decyzyjnych oraz macierzy relacyjnych), odnajdywaniem wzorców w zgromadzonych danych i formułowanie teorii dotyczących badanego przypadku [3]. Wyniki otrzymane za pomocą metod jakościowych są podstawą do tworzenia modeli dla metod ilościowych.
Decyzja, czy zastosować metodę jakościowego studium przypadku uwarunkowana jest istotnością poszukiwania odpowiedzi na pytania „JAK?”, „DLACZEGO?” oraz „DLA
KOGO?” [4, 8], jak również faktem, czy badania prowadzane są nad zjawiskami (procesami) w warunkach rzeczywistych przy ograniczonym wpływie osób badających na przebieg tych zjawisk (procesów). Ze względu na swą złożoność, procesy zachodzące w transporcie są odpowiednie dla zastosowania metody jakościowego studium przypadku podczas tworzenia modeli teoretycznych.
Procesy zrównoważonego rozwoju to inaczej fundamentalne dążenia człowieka do poprawy jakości jego życia w skali globalnej, ale przede wszystkim w skali lokalnej. Pojęcie zrównoważenia obejmuje zintegrowane działania, a tym samym konieczność podejmowania skoordynowanych decyzji pomiędzy różnymi sektorami oraz grupami interesów.

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka

Opracowywane przez lokalne władze plany zrównoważonego rozwoju powinny być zrozumiałe i akceptowane przez lokalne społeczności. Podejmowane przez lokalne władze uchwały w zakresie zrównoważonego rozwoju transportu dotyczą różnych obszarów życia lokalnej społeczności, w tym edukacja, środowisko, zdrowie, jakość życia, bezpieczeństwo publiczne, rekreacja i komunikacja.
Wraz z wejściem w życie ustawy z dnia 6 grudnia 2006 roku o zasadach prowadzenia polityki rozwoju [10], a w szczególności art. 3 ust.3 oraz art. 4 ust. 1 tej ustawy, nałożony został na rady gmin obowiązek prowadzenia polityki rozwoju, rozumianego w szerokim pojęciu jako rozwój zrównoważony. Wiele rad gmin przyjęło uchwały, które explicite dotyczą zrównoważonego rozwoju.
Obecnie w badaniach z zastosowaniem jakościowego studium przypadku stosuje się komputerowe wspomaganie, które uwalnia badacza od rozwiązywania licznych problemów analitycznych i tekstowych, umożliwia opracowanie spójnego sposobu kodowania informacji oraz udostępnia graficzną prezentację wyników.
PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA JAKOŚCIOWEGO STUDIUM PRZYPADKU

W artykule zastosowano metodę jakościowego studium przypadku, poddając badaniu teksty uchwał rad gmin dotyczące planowania zrównoważonego rozwoju odnośnie transportu.
Badania mają charakter poglądowy, ilustrujący możliwości i zasadność wykorzystania metod jakościowych, a w szczególności metody jakościowego studium przypadku, w modelowaniu problematyki zrównoważonego rozwoju transportu na poziomie lokalnych społeczności.
W badaniach wykorzystano program NVivo 9, który jest aktualnie jednym z najbardziej zaawansowanych programów typu CAQDAS (Computer-Assisted Qualitative Data Analysis
Software) [7].
Gmina i jej zadania
Gmina jest wspólnotą samorządową związaną z określonym terytorium kraju [9]. Na terenie gminy władzę uchwałodawczą oraz kontrolną stanowi rada gminy, natomiast władzę wykonawczą, w zależności od typu gminy sprawuje wójt (gmina wiejska), burmistrz (gmina miejsko-wiejska) albo prezydent miasta (gmina miejska). Zakres działania gminy dotyczy spraw publicznych o znaczeniu lokalnym na terenie gminy. Wynika z tego, że zakres zadań, którymi zajmuje się gmina jest bardzo rozległy i obejmuje między innymi: gospodarkę przestrzenną, zarządzanie sieciami dróg, transport publiczny, ochronę zdrowia, edukację, ochronę środowiska, pomoc społeczną oraz wiele innych.
NVivo 9
NVivo [12] to program komputerowy działający w środowisku Windows, służący do prowadzenia badań z wykorzystaniem metod jakościowych. Zaimplementowane w programie algorytmy umożliwiają analizę dokumentów tekstowych, pozwalają na organizację i analizę niestrukturalizowanych danych, w tym danych nienumerycznych. Oprogramowanie NVivo pozwala na konstruowanie modeli, testowanie teorii, identyfikację trendów oraz zastosowanie wielu metod analizy jakościowej, w tym między innymi teorii ugruntowanej oraz jakościowego studium przypadku.
W Internecie wyszukane zostało 11 przykładowych uchwał rad gmin miejskich z lat
2007-2010 dotyczące planowania zrównoważonego rozwoju. Dokumenty w różnych formatach plików (PDF - Portable Document Format, DOC - Microsoft Word, RTF - Rich
Text Format, TXT - pliki tekstowe) zostały zaimportowane do programu NVivo, a następnie poddane badaniom.

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka

Rys. 1. Hierarchiczna struktura węzłów w przyjętym modelu kodowania (fragment zrzutu ekranu interfejsu graficznego programu NVivo 9). Źródło: opracowanie własne.

Rys. 2. Wyniki analizy częstości występowania wyrazów w węzłach pod-kategorii „Transport” (fragment zrzutu ekranu interfejsu graficznego programu NVivo 9). Źródło: opracowanie własne.

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka

Rys. 3. Dendrogram prezentujący wyniki klastrowania w ramach pod-kategorii „Transport” (fragment zrzutu ekranu interfejsu graficznego programu NVivo 9). Źródło: opracowanie własne.

Przyjętą, hierarchiczną strukturę węzłów (ang. node), ze szczegółową strukturą podkategorii „Transport”, pokazano na Rys. 1. Przeprowadzono tzw. kodowanie (ang. coding) dokumentów źródłowych (uchwał rad gmin), czyli do utworzonych węzłów przypisane zostały fragmenty uchwał, które w bezpośredni sposób odnoszą się do danego zagadnienia.

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka

Przykładowo [11], fraza „brak dostatecznej ilości parkingów” została zakodowana w węzłach
„Transport Autobusowy” oraz „Transport Drogowy”, fraza „zły stan techniczny i estetyczny dworców PKP i PKS” została zakodowana w węzłach „Transport Kolejowy” oraz „Transport
Autobusowy”, natomiast fraza „budowa systemu ścieżek rowerowych poprawiających dostępność do miejskich terenów rekreacyjnych” została zakodowana w węźle „Transport
Rowerowy”.
Chmura znaczników
W celu zbudowania modelu zależności w dziedzinie transportu, przeprowadzono analizę częstości występowania wyrazów w węzłach znajdujących się w pod-kategorii „Transport” należącej do kategorii „Dziedzina Naukowa”. Na Rys. 2 przedstawiono wyniki tej analizy w postaci chmury znaczników (ang. tag cloud). W ramach chmury znaczników wyrazy są uszeregowane alfabetycznie, natomiast wielkości i grubości czcionek użyte do zaprezentowania poszczególnych wyrazów są uzależnione od częstości występowania danego wyrazu w badanych dokumentach (w tym przypadku w wybranej grupie węzłów). Taki sposób prezentacji wyników analizy umożliwia łatwe znalezienie danego wyrazu zarówno alfabetycznie, jak i według ważności tego wyrazu w analizowanym przykładzie.
Analiza chmury znaczników pozwala stwierdzić, że najczęściej występującym wyrazem w dziedzinie transportu i logistyki jest wyraz „brak”, występuje również cała gama wyrażeń charakteryzujących aktualny stan zasobów transportowych gmin: niebezpieczny, niefunkcjonalne, nieprzejrzysty, nierozwiązany, niewystarczający.
W ramach chmury znaczników występuje również liczna grupa wyrazów związanych z poprawą infrastruktury transportowej gminy, między innymi: „bezpieczeństwa”, „modernizacja”, „rozbudowa”, „sprawności”, czy „zapewnienie”, co może być podstawą do oceny logiki tez przyjętych przez autorów badanych dokumentów.
Przy analizie wyników należy zwrócić uwagę, że oprogramowanie NVivo 9 nie ma zaimplementowanego języka polskiego (zaimplementowane jest wsparcie dla języka angielskiego, niemieckiego, francuskiego, hiszpańskiego, portugalskiego japońskiego oraz chińskiego), dlatego w wynikach występują wyrazy w różnych odmianach (np. „miejskiego” i „miejskiej”, czy „powiązania” i „powiązań”).
Klastering
Wykorzystując program NVivo, przeprowadzono również analizę skupień (ang. clustering) wyrazów dotyczących transportu. Metoda klasteringu polega na przeprowadzeniu klasyfikacji bez nadzoru, która grupuje wyrazy ze względu na ich podobieństwo we względnie jednorodne klasy. Tak wyodrębnione klasy wyrazów pozwalają na ujednolicenie przedmiotu badania, co ułatwia wyodrębnienie zasadniczych cech zjawisk objętych badaniem.
Umożliwia to również zredukowanie liczby danych pierwotnych do kilku podstawowych kategorii, które mogą zostać poddane dalszej analizie, co w konsekwencji może doprowadzić do odkrycia nieznanej uprzednio struktury analizowanych danych i wpłynąć na poprawę jakości tworzonego modelu.
Wyniki klastrowania przedstawiono na Rys. 3 w postaci dendrogramu, czyli diagramu o strukturze drzewa, który ukazuje związki pomiędzy podobnymi elementami przedmiotu badania. Na rysunku, dla wybranych zestawów liści dendrogramu, zastosowany został efekt lupy, z których można między innymi wywnioskować, że nieprzejrzysty transport osobowy należy rozbudować zgodnie z wymaganiami ochrony środowiska naturalnego, transport kolejowy winien być wygodny i efektywny, najbardziej proekologiczny rodzaj transportu, to transport rowerowy. Przedstawione przykłady świadczą o możliwości wnioskowania odnośnie logiki tez przyjętych przez autorów badanych dokumentów.

Logistyka 4/2011
Logistyka - nauka

PODSUMOWANIE
Uwzględnienie problematyki zrównoważonego rozwoju w transporcie (problematyka społeczna i ekologiczna) powoduje, że wykorzystaniem wyłącznie metod ilościowych w badaniach jest niewystarczające.
W artykule omówiono istotę tworzenia modelu badanego procesu przy zastosowania jakościowego studium przypadku.
Przedstawiono przykład realizacji jakościowego studium przypadku w badaniu problemów zrównoważonego rozwoju transportu wybranych gmin (na podstawie uchwał rad gmin dotyczących planowania zrównoważonego rozwoju gminy), przy wykorzystaniu programu komputerowego NVivo. Wskazano, że wyniki analizy jakościowej, przedstawione w postaci chmury znaczników oraz dendrogramu, umożliwiają przeprowadzenie wnioskowania odnośnie logiki tez przyjętych przez autorów badanych dokumentów.
Wyniki uzyskane w badanym przykładzie wskazują na możliwości praktycznej realizacji jakościowych studiów przypadków odnośnie uchwał rad gmin w zakresie zrównoważonego rozwoju, w tym zrównoważonego rozwoju transportu, co pozwoli na ocenę kompetencji władz lokalnych gmin przez organy nadrzędne, organizacje pozarządowe oraz lokalne społeczności.

LITERATURA
[1] Barczak A., Zarys metodyki projektowania syntetycznych wskaźników zrównoważonego rozwoju transportu, Logistyka, 3/2011, str. 93-100.
[2] Borys T., Analiza istniejących danych statystycznych pod kątem ich użyteczności dla określenia poziomu zrównoważonego rozwoju transportu wraz z propozycją ich rozszerzenia, Raport z realizacji ekspertyzy, Jelenia Góra-Warszawa, listopad 2008.
[3] Denzin N. K., Lincoln Y. S., Metody badań jakościowych, PWN, Warszawa 2009.
[4] Eisenhardt K. M., Graebner M. E.: Theory Building from Cases: Opportunities and Challenges, Academy of Management Journal, 2007, Vol. 50, No. 1, pp. 25-32.
[5] Mangan J., Lalwani Ch., Gardner B., Combining quantitative and qualitative methodologies In logistics research, International Journal of Physical Distribution and Logistics Management, Vol.
31, No. 7, 2004, pp. 565-578.
[6] OECD, Handbook on constructing composite indicators: Methodology and user guide, OECD
[7] Silverman D., Prowadzenie badań jakościowych, PWN, Warszawa 2008.
[8] Yin R. K., Case Study Research, SAGE Publications Inc., Thousand Oaks 2009.
[9] Dz. U. z 1990 r. Nr 16, poz. 95.
[10] Dz. U. z dnia 11 grudnia 2006 r.
[11] Uchwała Nr 411/XXIX/08 Rady Miasta Płocka z dnia 25 listopada 2008 roku z załącznikami.
[12] NVivo 9, http://www.qsrinternational.com/

SUSTAINABLE DEVELOPMENT IN TRANSPORT - INFERENCE METHODS IN MODELING
Abstract:
Usually, research conducted in the domain of transportation focus on quantitative methods.
Meanwhile, taking into the consideration the transport sustainable development, which is immanently related to social and environmental domains, necessitate also the application of quantitative methods. Therefore, the modeling of transportation processes in the aim of accomplishing a sustainable development is a complex task, not only because of its interdisciplinarity but also because of the permanent development of the information technology.
In the article, the „case study research” method is presented which is suited to deal with the qualitative aspects of transport sustainable development models and also, to draw conclusions from those models.
Key words: transport sustainable development, qualitative methods, case study research

Logistyka 4/2011