پویایی سیستم، یک ابزار مدیریتی برای تصمیم گیری در مورد سیستمهای پویا است که با بهره گرفتن از مدلسازی ریاضی، امکان شبیهسازی، فهم و درک سیستمهای پیچیده را فراهم می کند؛ به عبارت دیگر، روشی برای فهم رفتار پویا و مستمر در سیستمهای پیچیده به شمار میرود. پویایی سیستم بر پایه دو رکن اساسی بنا نهاده شده است؛ اول اینکه، دید این روش به سیستمها در بستر زمان است. به عبارت دیگر، همواره باید رفتار سیستم در طول زمان مورد بررسی قرار گیرد. رکن دوم، توجه به بازخوردها در هر سیستم است که تبادل اطلاعات بین بخشهای مختلف سیستم را نشان میدهد [۸]. متغیرهای حالت و نرخ که از اجزای اصلی مدلهای پویایی سیستم هستند؛ چگونگی ارتباط اجزای یک سیستم را بر اساس حلقههای بازخورد توصیف می کنند. پس از مدلسازی، از نرمافزار کامپیوتری برای شبیهسازی شرایط مختلف سیستم استفاده شده و سناریوهای مختلف تغییرات سیستم را در طول زمان، مشخص می کنند. با توجه به اینکه در پویایی سیستم، مسائل و مشکلات جهان واقعی مدل می شود؛ لذا، باید مهارت های لازم جهت توسعه تفکر سیستمی کسب کرده و نحوه درک رفتار سیستمهای پیچیده و نحوه استفاده از این تکنیک را دانست.
با توجه به این که این روش در این پژوهش مورد استفاده قرار میگیرد؛ در اینجا به اختصار، مزایای آن که علل انتخاب آن برای این پژوهش بود؛ بیان شده است.
-
- طراحی شده برای پاسخگویی به رفتارهای پیچیده و غیر خطی سیستمها
-
- توان وارد کردن رفتار و ارادهی انسانی در مدلهای این روش
-
- به علت اینکه اساس آن بر رویکرد سیستمی است مفاهیم سیستمی که در مسائل پیچیده مدیریتی فراوان دیده می شود؛ در این روش قابل درک است.
-
- توان مدلسازی دانش و یادگیری در این روش
-
- عمومیت روش
-
- تعداد زیاد و فزایندهی کاربران
-
- ارائه جزئیات کمّی
-
- ارتباط با سطح محتوایی سیستم
- سادگی به کارگیری مدل و وجود نرمافزارهای مناسب
فرایند مدلسازی، با شناسایی مشکل و تعریف مسئله آغاز می شود و با مشاهده پدیده به عنوان یک کل و استخراج رفتار مرجع آن که مبین تغییرات آن در گذشته است؛ پارهای از مفاهیم در ذهن فرد مدلساز در قالب مدلهای ذهنی شکل میگیرد که با کمک دانش سیستمی و همچنین، اطلاعات و دانش دریافتی از افراد صاحبنظر و مبانی نظری موضوع پژوهش، مدلهای ذهنی را به گزارههای قابل فهم که در قالب مدلهای تشریحی بیان میشوند؛ تبدیل مینماید که این گزارهها، همان فرضیه های پویا هستند.
پس از مرحله فرضیهسازی، متغیرهای اصلی در قالب متغیرهای مستقل و وابسته همراه با آنها و نحوه تأثیرگذاری آنان بر یکدیگر شناسایی شده و سپس، با طراحی یک مدل مفهومی از مسئله پژوهش به عنوان یک پدیده، حلقههای علّت و معلولی شکل میگیرند. در ادامه، فرایند تبدیل پدیده به مدل که سبب تکمیل چرخه تصمیم گیری نیز میشود؛ نمودارهای جریان که زیربنای مدلسازی ریاضی در پویایی سیستم است؛ طراحی و ساخته می شود.
در گام بعدی، متغیرهای حالت، نرخ، واسطه و همچنین، بازخوردها و روابط بین متغیرهای نرخ و حالت شناسایی شده و با اعمال مقادیر به متغیرها و ثابتهای مدل، فرمولها و مدلهای ریاضی نوشته شده که پس از اجرای مدل توسط نرمافزار، شبیهسازی صورت میگیرد. بدین ترتیب، با بررسی روند تغییرات رفتار پدیده در گذشته و با مشاهده ادامه روند این تغییرات در آینده و انجام آنالیز حساسیت روی متغیرهای مدل، ضمن اعتبارسنجی آن، سیاستهای اجرایی مناسب پیشنهاد میگردد . شکل ۷-۲، فرایند مدلسازی را در مفهوم پویایی سیستم نشان میدهد [۸].
شکل۲-۷ فرایند مدلسازی [۸]
همانگونه که مشاهده می شود؛ از نتایج هر مرحله، اطلاعاتی حاصل می شود که می تواند منجر به اصلاح و تجدید نظر در مراحل قبلی شود. این ویژگی، ساختار بازخوردی در پویایی سیستم را بیان می کند. این فرایند، در بر گیرنده تکرار دائمی بین آزمایشها و یادگیری در دنیای مجازی و تجربهها و یادگیری در دنیای واقعی است. استراتژیها، ساختارها و قوانین تصمیم به کار رفته در دنیای واقعی را میتوان در دنیای مجازی ارائه نمود و مورد آزمون قرار داد. تجربهها و آزمونهای به عمل آمده، مدلهای ذهنی را تغییر داده و منجر به طراحی استراتژی های جدید و قوانین تصمیمهای جدید و اصلاحات بیشتر در هر دو مدل رسمی و ذهنی منجر میگردند. مدلسازی، چرخهای مستمر بین دنیای مجازی و دنیای واقعی است. پویایی سیستم به دلیل قابلیت مدلسازی در افزایش تعداد پارامترها و تغییر پارامترها در افق زمانی کوتاهمدت و بلندمدت از اهمیت فوقالعادهای برخودار است و می تواند به عنوان یک ابزار قدرتمند در دست مدیران قرار گیرد و از طرفی، چون مسئله به صورت یک سیستم کلی در نظر گرفته می شود؛ نتایج آن، فراتر از بررسیهای موردی برای هر کدام از اجزا خواهد بود [۸].
فرایندمدلسازی وتحلیل حساسیتهادرپویایی سیستمهابه صورت گامهای تقریباًاستانداردی است که عبارتند از :
- بیان مسئله
مهمترین مرحله در مدلسازی، بیان مسئله است. در بیان مسئله، دو پارامتر اصلی مورد توجه عبارتند از:
-
- اهداف:معمولاً،مدلسازتوصیف اولیه مسئله راازطریق مذاکره باتیم کارفرما،بررسی داده های موجوددربایگانی،جمعآوری داده،مصاحبه ومشاهده مستقیم براساس اهداف اصلی تدوین وتعیین می کند.
- افق زمانی: انتخاب افق زمانی، به طور قابل ملاحظهای، درک از مسئله را تحت تأثیر قرار میدهد. در مدلسازی بر اساس پویایی سیستم، معمولاً، افقهای زمانی بلندمدت، مدّ نظر قرار میگیرد که این، قدرت زیادی به مدل میدهد .
- تدوین فرضیه های پویا
به محض اینکه،مسئله طی یک افق زمانی مناسب شناسایی ومشخص گردید؛مدلسازانبایدشروع به تدوین نظریهای به نام فرضیه پویابه منظورشرح رفتارنمایند. فرضیه مورد نظر، باید توضیحی از مشخصه پویایی مسئله بر حسب بازخوردهای مهم و ساختار انباشت و جریان سیستم را ارائه نماید.
- جدول شرایط مدل:
در این جدول، متغیرهای تأثیرگذار بر مدل، نمایش داده می شود.
- نمودارعلی حلقوی[۴۷]:
درفرایندمدلسازی بعدازتشخیص متغیرهای مؤثربرمدل دریک نمودار،ضمن تعیین روابط علّی بین دو متغیر،جهت تأثیرآنها مشخص میگردد. به هریک ازارتباطهای علّی، یک علامت مثبت (+) یا منفی (-)، اختصاص داده می شود. ملاک تعیین علامت یک اتصال علّت و معلولی، همجهت بودن یا ناهمجهت بودن تغییرات دو متغیر است یک ارتباط مثبت بدین معنا است که وقتی افزایشی/ کاهشی در یک علت رخ میدهد؛ آنگاه، معلول نیز بیشتر/ کمتر ازآنچه که قبلاً بوده است؛ افزایش/ کاهش مییابد.نمودارهای علّت و معلول،مجموعه مناسبی برای نشان دادن همبستگیهای متقابل وفرایندهای بازخوردی هستند. این نمودارها،درابتدای پروژه های مدلسازی به منظوردستیافتن به مدلهای ذهنی و همچنین، برای ایجاد ارتباط بین نتایج حاصل از مدلسازی به کار میروند.
- نمودارانباشت و جریان[۴۸]:
انباشتها و جریانها به همراه بازخورد، دو مفهوم اصلی در تئوری سیستمهای پویا به شمار میآیند. منظور از انباشت، در واقع، همان تجمعات است. انباشتها یا متغیرهای حالت، نشاندهنده وضعیت سیستم هستند و حاوی اطلاعاتیاند که بر اساس آن، تصمیمات، اتخاذ و اقداماتی صورت میگیرد. انباشتها، باعث ماندگاری اطلاعات در سیستمها می شود و حافظهای را برای آنها فراهم میآورد .متغیرهای نرخ یا جریان، متغیرهایی هستند که باعث افزایش یا کاهش متغیرهای حالت سیستم میشوند. از دیدگاه ریاضی، رابطه متغیر حالت با متغیر نرخ مانند رابطه انتگرال با مشتق است که در نمودارهای علّت و معلولی، این انباشتگی نمایش داده نمی شود نمودارهای علّت و معلول، بر ساختار بازخوردی یک سیستم تأکید می کنند و نمودار انباشت و جریان بر ساختار فیزیکی اساسی آنها. در واقع، نمودارهای انباشت و جریان، همان حلقههای علّی هستند که قابلیت فرموله شدن را نیز دارند. این نمودار، متغیرهای حالت، نرخ و شیوه اتصال آنها را نشان میدهد و برای نشان دادن ساختمان کلی سیستم و روابط اطلاعاتی جریانی در سیستم بسیار کارساز است
- فرموله کردن
پس ازآنکه،فرضیه پویای اولیه،تدوین شد؛بایدآن راآزمون کرد. قبل ازآزمون مدل،لازم است فرمولهاومعادلات مربوطبه متغیرهای سطح (انباشتها) و متغیرهای نرخ (جریانها) و سایر متغیرهای مدل، تعیین گردد تا بر اساس این معادلات، شبیهسازی مناسبی در جهت آزمون مدل صورت گیرد. در واقع، با وارد کردن معادلات، مدلهای ذهنی به دنیای واقعی پیوند داده می شود.
- آزمون و اعتبارسنجی مدل
پس ازتبدیل مدل ذهنی به نمودار علّت و معلول و سپس، تبدیل آنها به نمودارهای انباشت و جریان و فرموله کردن آن، در نهایت، برای شبیهسازی و اجرا از نرمافزار استفاده می شود. برای شبیهسازی سیستمهای پویا، نرمافزارهای متعددی موجود است که مشهورترین آنها نرمافزارهای Vensim, Powersim, Ithink هستند. در پژوهش حاضر، از نرمافزارVensim PLE version 6، برای مدلسازی و شبیهسازی استفاده شده است. این نرمافزار، محصول مؤسسهVentana Systemsاست که با توجه به سادگی و جامعیت خود، به محبوب ترین نرمافزار در این زمینه تبدیل شده است.نرمافزارVensim، نوعی ابزار مدلسازی بصری است که قادر به مجسم نمودن، پردازش، شبیهسازی، تحلیل و بهینهسازی مدلهای مربوط به سیستمهای پویااست.در این نرمافزار، معادلات ریاضی و اعداد مربوط به هر کدام از پارامترها وارد شده و سپس، تجزیه و تحلیلهای مورد نظر روی مدل انجام می شود و نتایج حاصل به دست میآید.Vensim، همچنین، رویکرد بینظیری رابرای نمایش خروجی دارد که بدین ترتیب، امکان مشاهده مداوم نتایج شبیهسازی را برای هر کدام از متغیرها، میسر می کند.درطول شبیه سازی،رفتارپویابرای تمام متغیرهادرمدل ذخیره می شود. میتوان متغیر مورد علاقه را انتخاب کرده و با کلیک روی ابزار تجزیه و تحلیلی مناسب، نتایج کاملتری را مشاهده کرد.
برای ایجاد اطمینان در زمینه معنیدار بودن و مفید بودن مدل و یا به عبارتی، اعتبارسنجی در مدلهای پویایی سیستم، سه دسته تست معرفی شده اند. در جدول ۱-۲، توضیح مختصری از آنها آورده شده است:
جدول ۲-۱اعتبارسنجی مدلهای پویایی سیستم
