Definition Was ist ein Sankey-Diagramm?

Das Sankey-Diagramm ist eine spezielle Art von Flussdiagramm, das Mengenflüsse wie Material-, Kosten- oder Energieflüsse visualisiert. Die Breite der Verbindungspfeile ist proportional zur durchfließenden Menge. Pfeile können in kleinere Pfeile aufgeteilt oder zu größeren zusammengeführt werden.

Beim Sankey-Diagramm handelt es sich um eine besondere Art von Flussdiagramm. Es ist nach dem irischen Ingenieur Captain Matthew Henry Phineas Riall Sankey benannt. Er verwendete diese Darstellungsform im Jahr 1898 zur Visualisierung der Energieflüsse und Energieverluste von realen und idealen Dampfmaschinen. Erfunden hat Sankey diese Diagrammart allerdings nicht. Diagramme in dieser Darstellungsart wurden bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts verwendet und zeigten beispielsweise den Truppenfluss von Napoleons Truppen in Russland.

Charakteristisch für das Sankey-Diagramm sind mengenproportionale Pfeile. Die Breite der Verbindungspfeile des Diagramms ist proportional zur jeweils durchfließenden Menge. Je breiter die Pfeile sind, desto größer ist der jeweilige Mengenfluss. Sankey-Diagramme eignen sich besonders gut zur Visualisierung von Mengenflüssen wie Material-, Kosten- oder Energieflüssen. Die Pfeile des Sankey-Diagramms können in mehrere kleinere Pfeile aufgeteilt oder zu größeren Pfeilen zusammengeführt werden. Die Breite der Pfeile bleibt dabei maßstabsgerecht. Neben den Flussmengen transportieren die Diagramme noch weitere Informationen wie Strukturen und Abläufe in einem System oder die Art und Systematik der Mengenflüsse.

Durch den zunehmenden Einsatz von Effizienzmanagementverfahren und -analysen für Mengenflüsse wie Energie- oder Materialflüsse haben Sankey-Diagramme in jüngster Vergangenheit an Bedeutung gewonnen. Das Erstellen von Sankey-Diagrammen per Hand ist schwierig und aufwendig. Es erfordert aufgrund der Maßstabstreue eine hohe grafische Genauigkeit. Im Computerumfeld existieren zahlreiche Tools und Softwarelösungen, mit denen sich Sankey-Diagramme automatisiert aus Datentabellen erstellen und anpassen lassen.

Systematik und Aufbau eines Sankey-Diagramms

Eine einheitliche Definition und allgemeingültige Regeln zur Erstellung von Sankey-Diagrammen existieren nicht. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Varianten der Visualisierung von Mengenflüssen mit Sankey-Diagrammen. Folgende Annahmen und Vorgaben sind allerdings typisch für das Sankey-Diagramm:

• Sankey-Diagramme bilden Mengenflüsse mithilfe von Pfeilen ab

• Knoten (Quellen oder Senken) werden mit Pfeilen verbunden

• das Layout des Diagramms bildet die Reihenfolge oder den zeitlichen Ablauf der Mengenflüsse ab

• die verwendeten Pfeilbreiten sind proportional zur jeweils dargestellten durchfließenden Menge

• die Mengengrößen und dementsprechend auch die Pfeilbreiten lassen sich addieren (zusammenführen) und aufteilen

• es wird die Mengenerhaltung (zum Beispiel Energieerhaltung oder Massenerhaltung) vorausgesetzt (die Summe der eingehenden und ausgehenden Mengenflüsse bleibt gleich)

Vom Grundprinzip handelt es sich bei Sankey-Diagrammen um Visualisierungen gerichteter Graphen. Die Knoten stellen die einzelnen Zwischenstufen eines Sankey-Diagramms dar, die Kanten (Pfeile) verbinden diese Knoten gerichtet. Die Gewichtungen der Kanten sind mengenproportional und lassen sich addieren oder aufteilen. Abhängig von der Art und zeitlichen Dimension der Mengenflüsse können die Diagramme sowohl azyklische als auch zyklische Prozesse darstellen.

Typische Anwendungsbereiche von Sankey-Diagrammen

Sankey-Diagramme visualisieren Mengenflüsse und kommen in zahlreichen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Einer der häufigsten Anwendungsbereiche ist die Visualisierung von Energieflüssen. Mithilfe der Diagramme lassen sich die Energiezuflüsse und Energieabflüsse eines Systems anschaulich und leicht verständlich darstellen. Ineffizientes Verhalten, Einsparpotenziale und Ressourcenverschwendung können leicht identifiziert und adressiert werden. Sankey-Diagramme werden auch zur Prozesssteuerung und zum Effizienzmanagement von Materialflüssen beispielsweise in der Produktion oder in der Logistik verwendet.

Im sozialwissenschaftlichen Bereich lassen sich Sankey-Diagramme nutzen, um zeitliche Veränderungsprozesse in bestimmten Gruppen zu visualisieren. Eine typische Anwendung ist die Darstellung der Wählerwanderung zwischen verschiedenen politischen Parteien.

Auch im Finanzbereich kommt die Darstellungsform des Sankey-Diagramms zum Einsatz. Mithilfe der mengenproportionalen Pfeildarstellungen lassen sich beispielsweise Finanzflüsse oder Budgets veranschaulichen und analysieren.

Die Vor- und Nachteile des Sankey-Diagramms

Die Darstellungsform des Sankey-Diagramms bietet zahlreiche Vorteile. Im Vergleich zu herkömmlichen Flussdiagrammen oder zu Balken- und Kreisdiagrammen eignen sich Sankey-Diagramme besonders gut zur mengenabhängigen Darstellung von Material- und Energieflüssen. Aufgrund der mengenproportionalen Pfeildarstellung und dem Grundsatz der Mengenerhaltung sind wichtige oder unbedeutende Flussmengen auf einen Blick zu identifizieren. Verbesserungspotenziale können schnell erkannt werden. Die Pfeildarstellung ermöglicht zudem die Veranschaulichung komplexer technischer Zusammenhänge und Abläufe.

Sankey-Diagramme sind aber auch mit einigen Nachteilen verbunden. Das Erstellen von Sankey-Diagrammen erfordert eine hohe grafische Genauigkeit, die manuell nur schwer und aufwendig zu erreichen ist. Daher werden in der Regel Softwarelösungen oder unterstützende Tools benötigt. Besonders herausfordernd kann es werden, wenn Mengen in den Diagrammen sehr groß oder sehr klein sind. Unter Umständen ist es dann nicht mehr möglich, die mengenproportionale Darstellungsbreite der Pfeil einzuhalten. Kleinste Details lassen sich kaum vernünftig visualisieren. Werden zu viele Knoten, Abzweigungen und Informationen in ein Sankey-Diagramm gepackt, kann es für den Betrachter schnell verwirrend und unübersichtlich wirken. Zudem erschweren der hohe Abstraktionsgrad des Sankey-Diagramms und die für einige Betrachter ungewohnte Visualisierungsform unter Umständen die Verständlichkeit der dargestellten Informationen.

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