رویکردی برای تحلیل سیستم­ها / آرمان صدرالدین

رویکردی برای تحلیل سیستم­ها /اختصاصی / تحریریه اخبار مهندسی صنایع ایران

آرمان صدرالدین / دانش آموخته مهندسی صنایع / دانشگاه صنعتی اصفهان

سیستم­ های پیچیده از تعداد زیادی از کمیت­ ها تشکیل شده­ اند که سطح بالاتری از  تعامل غیر­خطی را به نمایش می­ گذارند.

مولفه­ های اساسی سیستم­های پیچیده عبارت­ است از:

• سیستم ­های پیچیده از عناصر منفرد تشکیل شده­اند.
• تعامل عناصر با گذشت زمان باعث تغییر در این سیستم ­ها می ­شود. این تعاملات منحصر به فرد، و تکرارشونده هستند و پتانسیل نظام­ مندی را دارا می­ باشند. همچنین این سیستم ­ها عمدتا غیرخطی هستند.
• سیستم­ های پیچیده بی­ثباتند.
• سیستم ­های پیچیده زمان­مند و پویا هستند.
• سیستم ­های پیچیده مرزهای نفوذپذیر و مبهمی دارند.

یکی از شناخته­ شده ­ترین روش­های تحلیل سیستم­ های پیچیده، رویکرد دینامیک سیستمی می­ باشد. این رویکرد با بهره ­گیری از تفکر سیستمی، مسایل سیستم­های پیچیده را با بهره ­گیری از مدلسازی­های ریاضی کشف می­کند. به واسطه­ ی داینامیک بودن تحلیل­های مبتنی بر این رویکرد، از یک سوی محدوده ­ی مساله­ ها در سیستم ­های پیچیده به خوبی مشخص می­ شود و از سوی دیگر وضعیت موجود و خواسته ­ی مطلوب بر اساس آنالیزهای محاسباتی ارایه می­ شود.

روش دینامیک سیستمی که در سال 1961 توسط پروفسور Jay W. Forrester  در کتاب «  Industrial Dynamics» معرفی و ارایه شد، یکی از روش­های تحلیل سیستم است که با استفاده از آن می­توان به مدلسازی سیستم­های اقتصادی- اجتماعی پیچیده پرداخت. روش دینامیک سیستمی به سرعت در حال رشد می­ باشد، با توجه به توانایی بالای این روش در نمایش دنیای واقعی علاقه بسیاری از پژوهندگان را به خود جلب کرده است. این روش پیچیدگی سیستم، حلقه­ های فیدبک و سیستم­های غیرخطی را تحت بررسی قرار می­ دهد. از ویژگی­های اساسی یک سیستم نظام­ مندی و زمان­ مندی آن می­باشد. .

روش دینامیک سیستمی متدولوژی­ مطالعه و مدیریت سیستم­های بازخوردی پیچیده­ای چون سیستم­های موجود در حوزه کسب و کار، سیستم­های اقتصادی، مطالعات جمعیتی و سایر سیستم­های اجتماعی می­ باشد. این متدولوژی برای بررسی و مطالعه تمامی انواع سیستم­های بازخوردی استفاده می­ شود. اگرچه واژه «سیستم» در مورد بسیاری از وضعیت­ها به کار رفته است، اما «بازخور» در این زمینه صفتی مشخصه محسوب می­ شود. .

در دینامیک سیستمی از ترکیب دیاگرام­ها، گراف­ها و معادلات تشکیل شده، تحلیل­گر مدل­هایی ساخته می­ سازد و چگونگی تغییر متغیرها در طول زمان را بازنمایی می­ کند.

شناسایی و تعریف مساله، اولین گام در حل مساله با استفاده از متدولوژی دینامیک سیستمی شناخت و تعریف مساله می­ باشد. در این گام باید ماهیت مساله بطور کامل مشخص گردد و کاملا دریافت که چرا مشکل به وجود آمده است و هدف از طرح صورت مساله برای این مشکل از طرف مخاطب چه بوده است. در این گام باید افق زمانی مناسبی برای سیستم خود تعریف نمود، افقی که قرار است سیستم مورد نظر در آن بازه بررسی شود. شناخت مساله تنها از طریق هم­زیستی با سیستم و همچنین بررسی سیستم­ های مشابه و پیگیری تغییرات متغیرهای آن سیستم­ ها در طول زمان حاصل می­ شود. .

گام دوم مفهوم ­سازی مدل نام دارد. در این گام باید مرزهای سیستم مورد بررسی را مشخص کرد تا از سردرگمی رها شویم و حوزه مطالعه خود را مشخص کنیم. بنا به تعربف رایج در علوم مهندسی، یک سیستم یک مرز فرضی را در اطراف عواملی که با یکدیگر در ارتباطند ترسیم می­ کند. در این گام باید متغیرهای حالت و نرخ را تعیین نمود، متغیرهای حالت آن دسته از متغیرهایی هستند که محتوای آن­ها به تاریخ آن­ها بستگی دارد در حالیکه متغیرهای نرخ دارای مقادیر لحظه­ای می­ باشند و در صورت توقف زمان متغیرهای حالت دارای مقداری خواهند بود که درست در یک گام زمانی قبل داشته­ اند، حال آن­که متغیرهای نرخ مقدار صفر را اختیار می­ کنند. برای تعیین این متغیرها باید عوامل تاثیرگذار بر سیستم را به تفکیک بررسی نمود، همچنین در این گام متغیرهای کمکی سیستم نیز مشخص می­ گردند، این دسته از متغیرها باعث فهم بهتر مدل می­ شوند و جزئیات مدل را بیان می­ نمایند.

در گام سوم به تدوین مدل با استفاده از متغیرهای حالت، نرخ و کمکی بدست آمده از گام دوم می­ پردازیم. نمودار جریان را رسم نموده و معادلات این متغیرها را بدست آورده و در نرم­ افزار مربوطه وارد می­ نماییم.

در گام چهارم که شبیه­ سازی و اعتبارسنجی نام دارد، مدلی را که در نرم ­افزار وارد کرده­ایم را اجرا می­ کنیم و رفتار تک­ تک متغیرها را در طول زمان مشاهده می­ کنیم، حال باید از درستی مدل حاصله مطمئن شویم که روش­های متعددی برای تست مدل وجود دارد.[6] برای مثال، برای برآورد جمعیت از اطلاعات گذشته استفاده نموده و یکی از متغیرها را در زمان حال بدست می­ آوریم. در صورت برابری آن مقدار با میزان واقعی، آن مدل اعتبار لازم را دارا می­ باشد.

در گام پنجم که تحلیل حساسیت و ارایه راهکارها و سناریوها می­ باشد، نیز با توجه به رفتار سیستم و افق زمانی در نظر گرفته شده برای مطالعه شاخص ­هایی مطرح می­ شود، حال باید پرسش­های اساسی پژوهش مطرح و نحوه پاسخگویی به پرسش­های مطرح شده با استفاده از مدل ساخته شده روشن شود. برای پاسخگویی به پرسش­های مطرح شده، سیاست­هایی طراحی شده و اثر آن بر روی رفتار سیستم مشاهده می­ شود و با استفاده از رفتارهای مشاهده شده تصمیم نهایی گرفته می­ شود. در این گام که به طراحی سیاست مربوط می­ شود، دو روش موجود می­ باشد:

1-       تغییر سیاست­ها، یعنی ساختار را ثابت نگه داشته و سیاست خود را تغییر می­ دهیم. (سازش­گرا)

2-       تغییر ساختارها، کل ساختار را تعویض نمود و ساختاری جدید و سیاست­هایی متناسب با آن طراحی نمود که معمولا روش بهتری می­ باشد.

در گام ششم، پیاده­ سازی، با توجه به نتایج حاصله از گام پنجم و امکانات و پتانسیل­های موجود راهکار نهایی برگزیده شده و به مرحله اجرا در می­ آید.

به طور خلاصه 6 گام مطالعه دینامیک سیستمی در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1- مراحل 6گانه روش دینامیک سیستمی

منابع:

پورمعصومی، سعید ؛ شتاب بوشهری، سید نادر؛ ارباب­شیرانی، بهروز؛ مشایخی، علینقی؛ «یک مدل دینامیک سیستم برای تجزیه تحلیل سیستم اقتصاد-انرژی ایران»؛ مهندسی صنایع و مدیریت شریف، دوره 1-26، شماره 2، صفحه 71 تا 87، 1388.

همتا، نیما؛ جعفرزاده، احسان؛ بهلکه، یونس؛ یلمه، عبدالمجید؛ « بکارگیری متدولوژی پویایی­های سیستم در بررسی عوامل موثر بر قیمت مسکن شهر تهران»؛ هفتمین کنفرانس بین­ المللی مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، 1389.

پرویزیان، جمشید؛ «روش دینامیک سیستمی»؛ بهبود، سال 13، شماره 26، صفحه 21 تا 23، پاییز 1390.

Jay W .Forrester, “System Dynamics. System Thinking, and Soft OR”, System Dynamics Review, Vol. 10, No. 2, Summer 1994.

GP Richardson, System Dynamics, in Encyclopedia of Operations Research and Information Science, Saul Gass and Carl Harris, eds., Kluwer Academic Publishers, 1999/2011. Published by http://www.systemdynamics.org

John D .Sterman, Business Dynamics Systems Thinking and Modeling for a complex world; McGraw-Hill, 2000.