Järjestelmän dynamiikka

Järjestelmädynamiikka  on monimutkaisten järjestelmien tutkimuksen suunta, joka tutkii niiden käyttäytymistä ajassa ja riippuen järjestelmän elementtien rakenteesta ja niiden välisestä vuorovaikutuksesta. Sisältää: syy-seuraussuhteet, palautesilmukat , reaktioviiveet, ympäristövaikutukset ja muut. Erityistä huomiota kiinnitetään tällaisten järjestelmien tietokonemallintamiseen . .

Historia

Jay Forrester loi järjestelmädynamiikan 1950-luvun puolivälissä MIT: ssä . Hänen alkuperäinen tavoite oli soveltaa tieteellistä ja teknistä asiantuntemusta yritysten menestyksen ja epäonnistumisen perussyihin. Ideat, jotka johtivat järjestelmädynamiikan luomiseen, saivat alkunsa hänen yhteistyöstään General Electric Companyn kanssa 1950-luvulla. Tuolloin GE:n johtajat olivat ymmällään yhden Kentuckyn tehtaan työntekijöiden määrän vaihteluista , jotka kestivät kolme vuotta. Suhdanteiden on havaittu olevan riittämätön selitys näille vaihteluille. Laskemalla manuaalisesti tehtaan rakennemalli, joka sisälsi organisaatiomallin työntekijöiden palkkaamista ja irtisanomista koskevien päätösten tekemiseksi, Forrester pystyi osoittamaan, että työntekijöiden määrän epävakaus johtui yrityksen sisäisestä rakenteesta, eikä se ollut aiheellista. kaikkiin ulkoisiin tekijöihin, kuten suhdanteisiin [1] . Tämä työ oli järjestelmädynamiikan alku.

1950-luvun lopulla ja 1960-luvun alussa Forrester ja jatko-opiskelijoiden ryhmä kehittivät järjestelmädynamiikkaa manuaalisista laskelmista muodollisiin tietokonesimulaatioihin. Keväällä 1958 Richard Bennett loi ensimmäisen järjestelmädynamiikan mallinnuskielen, jota hän kutsui SIMPLE:ksi (Simulation of Industrial Management Problems with Lots of Equations, or Simulation of Industrial Management Problems with Lots of Equations). Vuonna 1959 Phyllis Fox ja Alexander Puh kirjoittivat ensimmäisen version DYNAMOsta (DYNAmic MOdels), SIMPLE:n parannellun version, joka teki System Dynamics Languagesta alan standardin seuraavien 30 vuoden ajaksi. Vuonna 1961 Forrester julkaisi ensimmäisen klassikkokirjan Industrial Dynamics.

1960-luvun lopulle asti järjestelmädynamiikkaa sovellettiin yksinomaan yritysjohtamisongelmiin. Kuitenkin vuonna 1968 Forrester tapasi John Collinsin, Bostonin entisen pormestarin , minkä seurauksena kirja "City Dynamics" paljastaa menetelmän soveltamisen kaupungin mallintamiseen dynaamisena järjestelmänä .

Pian sen jälkeen syntyi toinen järjestelmädynamiikan sovellusalue. Vuonna 1970 Forrester kutsuttiin Rooman klubin kokoukseen Berniin , Sveitsiin . Rooman klubi on järjestö, jonka tehtävänä on ennustaa ihmisen kehityksen polkua ja tunnistaa mahdollisia kriisitilanteita, esimerkiksi maapallon rajallisten resurssien ja eksponentiaalisesti kasvavan väestön aiheuttamaa globaalia kriisiä. Tässä kokouksessa Forresterilta kysyttiin mahdollisuudesta soveltaa järjestelmädynamiikkaa ihmiskunnan simulointiin. Hänen vastauksensa oli tietysti myönteinen. Lentokoneessa, matkalla kotiin, Forrester luonnosteli ensimmäisen kaavion maailman sosioekonomisen järjestelmän mallista. Hän kutsui tätä mallia WORLD1:ksi. Palattuaan Yhdysvaltoihin Forrester viimeisteli tämän mallin Rooman klubin jäsenten vierailua varten MIT:ssä. Uusin World Dynamicsissa kuvattu malli tunnetaan nimellä WORLD2.

Mallin elementit

Järjestelmädynaaminen malli koostuu joukosta abstrakteja elementtejä, jotka edustavat mallinnetun järjestelmän tiettyjä ominaisuuksia. Erotetaan seuraavat elementtityypit [2] :

• Tasot  kuvaavat järjestelmän sisältämien määrien kumuloituneita arvoja. Näitä voivat olla varastossa olevat tavarat, matkalla olevat tavarat, pankkikassat, tuotantoalueet, työntekijöiden määrä. Tasot eivät koske vain fyysisiä määriä. Esimerkiksi tietoisuuden taso on olennainen päätöstä tehtäessä. Tyytyväisyys, optimismi ja negatiiviset odotukset vaikuttavat taloudelliseen käyttäytymiseen. Tasot ovat muuttujien arvoja, jotka kertyvät saapuvien ja lähtevien virtojen välisen eron seurauksena. Kaaviot esitetään suorakulmioina.
• Virrat  ovat tason muutosnopeuksia. Esimerkiksi materiaalivirta, tilaukset, käteinen, työvoima, laitteet, tiedot. Näytetään kiinteinä nuolina.
• Päätösfunktiot (portit)  ovat virtojen riippuvuuden funktioita tasoista. Päätösfunktio voi olla yksinkertaisen yhtälön muodossa, joka määrittää virtauksen vasteen yhden tai kahden tason tilaan. Esimerkiksi kuljetusjärjestelmän suorituskyky voidaan ilmaista kuljetettavien tavaroiden lukumääränä (taso) ja vakiona (viive kuljetusaikaa kohti). Monimutkaisemmassa esimerkissä rekrytointipäätös voi liittyä käytettävissä olevan työvoiman määrään, tilausten keskimääräiseen saapumisasteeseen, koulutuksessa olevien työntekijöiden määrään, uusien työntekijöiden määrään, tilauskantoihin, varastotasoihin sekä laitteiden ja materiaalien saatavuuteen. . Kuvattu kahdella kolmiolla perhosen muodossa.
• Tietokanavat yhdistävät portit tasoihin. Kuvattu katkovilla nuolilla.
• Viivelinjat (delay)  - simuloivat virtausten viivettä. Tunnusomaista keskimääräisen viiveen ja epävakaan reaktion tyypin parametrit. Toinen parametri kuvaa elementin vastetta tulosignaalin muutokseen. Erityyppisillä viivelinjoilla on erilaiset dynaamiset vasteet.
• Apumuuttujat  sijaitsevat tietokanavissa tasojen ja päätösfunktioiden välillä ja määrittelevät jonkin toiminnon. Näytetään ympyränä.

Mallinrakennusperiaatteet

Sosioekonomista järjestelmää voidaan kuvata useilla järjestelmädynaamisilla malleilla. Malliin sisällytettävien tekijöiden valinta riippuu kysymyksistä, joihin vastataan. Yleisessä tapauksessa mallin rakentamisen perustaa on kuitenkin mahdotonta rajoittaa mihinkään kapeaan tieteenalaan. Malliin tulee sisällyttää tekniset, oikeudelliset, organisatoriset, taloudelliset, psykologiset, työperäiset, rahalliset ja historialliset tekijät. Niiden kaikkien on löydettävä paikkansa määritettäessä järjestelmän elementtien vuorovaikutusta. Mikä tahansa tekijä voi vaikuttaa ratkaisevasti järjestelmän toimintaan.

Pääsääntöisesti tärkeimmät johtamistarpeita vastaavat mallit sisältävät 30-3000 muuttujaa. Alaraja on lähellä minimiä, joka kuvastaa pääasiallisia järjestelmän käyttäytymistyyppejä, jotka kiinnostavat päätöksentekijöitä. Ylärajaa rajoittaa kykymme havaita järjestelmä ja kaikki sen suhteet.

Erityistä huomiota tulisi kiinnittää sellaisiin tutkittavan järjestelmän näkökohtiin kuin:

• aikariippuvuudet,
• saada,
• tiedon vääristyminen.

Mallia rakennettaessa sen muuttujien tulee vastata mallinnetun järjestelmän muuttujia ja mitata samoissa yksiköissä. Esimerkiksi tavaravirrat tulisi mitata luonnollisina, ei rahayksiköinä. Kassavirrat huomioidaan erikseen. Hintojen yhdistävät hyödyke - ja raha - indikaattorit . On mahdotonta esittää tavaroita vastaavina rahamäärinä, muuten hintojen arvoa ja sitä, että rahan liikkuminen ei ole synkronista tavaroiden liikkumisen kanssa, ei oteta huomioon. Tavaratilaukset eivät ole tavaroita, lähetetyt tavarat eivät vastaa maksettavia laskuja, eivätkä jälkimmäiset käteistä.

Talousjärjestelmän mallissa tulisi käyttää todellisia hintoja, ei mukautettuja tai indeksoituja. Todellisilla hinnoilla ja niiden vaihteluilla on tärkeitä psykologisia seurauksia esimerkiksi palkkojen määrittelyssä.

Järjestelmädynaamisen mallin ei tarvitse olla vakaa . Jotkin olemassa olevista sosioekonomisista järjestelmistä ovat matemaattisesti epävakaita. Niillä ei ole taipumusta tasapainotilaan edes ulkoisten häiriöiden puuttuessa. Yhteiskunnalliset järjestelmät ovat erittäin epälineaarisia ja vastustavat suurimman osan ajasta rajoituksia, jotka liittyvät työvoiman puutteeseen, rahavarojen vähenemiseen, inflaation voittamiseen, yritystoiminnan laskuun ja tuotantovälineiden puutteeseen. [2]

Katso myös

• dynaaminen järjestelmä
• Agenttipohjainen mallinnus
• sosiaalinen dynamiikka

Muistiinpanot

1. ↑ Michael J. Radzicki ja Robert A. Taylor (2008). "Origin of System Dynamics: Jay W. Forrester and the History of System Dynamics" Arkistoitu 27. huhtikuuta 2019 Wayback Machinessa . Julkaisussa: US Department of Energy's Introduction to System Dynamics . Haettu 23. lokakuuta 2008.
2. ↑ 1 2 J. Forrester. Yrityskybernetiikan perusteet (teollinen dynamiikka). M.: "Edistyminen", 1971.

Kirjallisuus

• Forrester, Jay W. (1961). Teollinen dynamiikka. MIT Press . ISBN 0-262-06003-5 .
• Meadows, Donella H. , Dennis L. Meadows , Jørgen Randers, William W. Behrens III (1972). Kasvun rajat . New York: Universe Books. ISBN 0-87663-165-0 .
• Sterman, John (2000). Liiketoiminnan dynamiikka. Irwin McGraw Hill. ISBN 0-07-231135-5
• Goodman, Michael (1989). Opintomuistiinpanot järjestelmädynamiikasta. Pegasus. ISBN 1-883823-40-4
• Forrester D. Maailman dynamiikka. — M .: AST, 2003
• Peter Senge Viides tieteenala. Itseoppivan organisaation taide ja käytäntö. - M .: Olimp-Business, 2003
• Forrester D. Teollinen dynamiikka. - M .: Edistys, 1971
• Averin G.V. Järjestelmädynamiikka . – Donetsk: Donbass, 2014

Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4058802-6 NKC : ph846528