وبلاگ انجمن برنامه ریزی و تحلیل سیستم ها

[۱] برای سیستم تعاریف مختلفی شده است از جمله:

1. گروهی از عناصر مستقل اما مرتبط است که روی هم یک کل را تشکیل می­دهند.
2. ابزاری است که اجزاء متقابلا” موثر بر یکدیگر را تشکیل می­دهد که برای عملکرد خاصی کنار هم قرار گرفته­اند.
3. مجموعه­ای از روش­ها و قوانین است که حاکم بر رفتار می­باشند.
4. روند یا فرآیند به دست­آوردن یک هدف است.
5. گروهی از اعضاء یا ارگان­ها که به شکل آناتومیک یا فیزیولوژیک به یکدیگر مرتبط­اند.
6. یک ساختار سازمان­یافته برای تنظیم یا طبقه­بندی.
7. نمونه­ای از ماده که در آن فازهای مختلف با یکدیگر در تعادل­اند.
8. یک موجود زنده که از آن به ترکیبی از اجزاء از درون به یکدیگر وابسته برای تشکیل یک کل تصور می­شود.
9. یک منش منظم؛ نظم به معنای روش­مند بودن و ساختار داشتن.

به نظر می­رسد تعریف اول بیشتر با اهداف دینامیک سیستمی همخوان باشد. با این حال در این روش علمی، مرزهای سیستم مستقل از هدف مطالعه نیستند. در واقع “کل” محصور در مرزهای سیستم یک مفهوم ابژکتیو است.

شکل ۱ مراحل شش گانه یک مطالعه سیستمی

همانگونه که دیده میشود اولین گام در یک مطالعه سیستمی، توصیفی است که مبتنی بر مشاهده نزدیک سیستم و شناخت عوامل مؤثرتر بر یا تاثیرپذیر از متغیرهایی باشد که هدف مطالعه سیستمی تنظیم یا کنترل آنها است. توصیف درست تنها از طریق همزیستی با سیستم، جست و جوی دیدگاه­های مختلف کسانی که در یک سیستم زندگی می­کنند، پی­گیری تغییرات متغیرهایی که در نگاه اول می­توان از یک سیستم شناسایی کرد در طول زمان­های گذشته، و بررسی مطالعه سیستم­های مشابه امکان­پذیر است. با این حال هرگونه توصیفی ممکن است دارای کاستی­هایی باشد که در گام­های بعدی مطالعه روشن شده، لازم است بر طرف شوند. حاصل یک توصیف دقیق از یک سیستم می­تواند در گام دوم به کار رود و به انتخاب دقیق متغیرهای سطح و نـــرخ کمک کند. متغیرهای سطح آن دسته از متغیرها را تشکیل می­دهند که محتوای آنها به تاریخ آنها بستگی دارد در حالیکه متغیرهای نرخ دارای مقادیر لحظه­ای هستند. از این­رو اگر زمان متوقف شود متغیرهای سطح دارای مقداری هستند که درست یک گام زمانی قبل دارا بوده­اند در حالیکه مقدار متغیرهای نرخ صفر می­شود. از این آزمون می­توان برای تمیز این متغیرها از یکدیگر استفاده کرد. متغیرهای نرخ و سطح را به ترتیب می­توان به عملکردهای مشتقگیر و انتگرالگیر تشبیه نمود. در عمل، متغیرهایی چون حساب­های بانکی، موجودی انبارها، جمعیت، موجودی کالاهای سرمایه­ای، میزان سواد عمومی و … را می­توان به عنوان متغیرهای سطح به کار برد در حالی که برداشت یا واریز روزانه، میزان ورود و خروج کالا، مرگ و میر و زاد و ولد، نرخ سالانه فرسودگی و … را می­توان متغیرهای نرخ به حساب آورد. با وجودی که متغیرهای سطح معمولاً از جنس “واحد” و متغیرهای نرخ از جنس “واحد بر زمان” می­باشند برای تشخیص متغیرهای نرخ و سطح نمی­توان از بُعد آنها استفاده کرد چرا که میزان متوسط یک متغیر نرخ، با بُعد “واحد بر زمان” یک متغیر سطح تشکیل می­دهد.

با داشتن هر یک از متغیرهای سطح و متغیرهای نرخی که آنها را تغییر می­دهند می­توان مدل را تکمیل کرد. قابل توجه آنکه توصیه می­شود تشکیل چرخه­های علّی تا پایان ساخت مدل به تعویق افتد. چرا که اگر از چرخه­­های علّی شروع کنیم می­توان بدیل­های متعدد و بی­حاصلی را آزمود که می­توانند هریک از متغیرها را به تعداد زیادی متغیر خارج از مرزهای سیستم مرتبط سازند. در حالیکه اگر ابتدا متغیرهای سطح و نرخ انتخاب شوند و مدل ساخته شود می­توان تعبیر یگانه­ای از چرخه­های علّی به نمایش در آورد.

نکته قابل توجه دیگر آنکه ساخت یک مدل مقدم بر جمع­آوری هرگونه اطلاعات آماری یا تحلیلی است. در واقع مدل حاصل انبوهی از اطلاعات نیست بلکه به کمک مدل می­توان چراغی افروخت و در پرتو نور آن اطلاعات لازم را از یک سیستم گرفت.

با داشتن مدل می­توان به شبیه­سازی، گام سوم، پرداخت. شبیه­سازی عبارتست از اجرای مدل به ­ازای گذر زمان. از همین جا می­توان تفاوت عمده­ای را بین سیستم­های دینامیکی در مفهومی که معمولاً در علم ریاضی به آن اشاره میشود و در علوم مهندسی­ قائل شد. در حالی که  در الگوهای ریاضی سیستم­های دینامیکی، زمان معمولاً یک متغیر پیوسته است در شاخه­های مختلف مهندسی زمان پیوسته، با ظهور عناصر دیجیتال در درون یک سیستم جای خود را به یک متغیر گسسته با بازه­های زمانی که گاه از یک چندم ثانیه تجاوز نمی­کند سپرد. در مسایل اقتصادی- اجتماعی اما، هر چند شبیه­­سازی براساس متغیر گسسته زمان انجام می­شود معمولاً بازه­های تغییر از یک هفته کوچکتر نیستند و گاه به بزرگی چند سال یا دهه نیز می­شوند. این انتخاب یکی ناشی از اهداف کلان یک مطالعه دینامیک سیستمی در مسایل  اقتصادی است و دیگر آنکه تغییرات متغیرها در یک سیستم اقتصادی- اجتماعی معمولاً دارای دوره­های تناوب چندماه یا چند ساله است. از نکته اخیر می­توان راهنمایی برای انتخاب بازه زمانی به دست آورد. به عنوان قاعده­ای سرانگشتی، بازه زمانی لازم است از نصف حداقل تأخیر مرتبه اول موجود در یک سیستم کوچکتر باشد. این انتخاب تضمین می­نماید که تغییرات تناوبی متغیرهای سطح کاملاً پوشش داده شده، مثلاً از یک نقطه ماکزیمم به نقطة ماکزیمم بعدی یک متغیر، پرشی انجام نشده است به طوری­که تغییرات آن متغیر در نقاط مینیمم خود نادیده گرفته شده باشد.

حاصل شبیه­سازی را می­توان در دو بازه تاریخی گذشته و آینده تفسیر نمود. مقادیر حال متغیرهای سطح با­ید حداقل با تقریب قابل قبول از اجرای مدل برای گذشته­ای که منجر به حال می­شود به دست آیند. با این آزمون می­توان از صحت مدل اطمینان نسبی حاصل کرد. هرچند کمتر می­توان به مدلی دست یافت که بتواند مقادیر متغیرهای سطح را در زمان­های مختلف دقیقاً به دست دهد، انتظار می­رود یک مدل قابل قبول روند تغییرات این مقادیر را کما­بیش دنبال کند. با اطمینان از صحت نسبی مدل، می­توان به مقادیری که مدل برای متغیرهای سطح در آینده نزدیک پیش­بینی می­کند نظر انداخت و چگونگی تحول متغیرهای وضعیت را مشاهده کرد. قید “نزدیک” در اینجا از آن رو اهمیت دارد که اولاً دینامیک سیستمی قابلیتی فراتر از دیگر شاخه­های علوم برای پیش­بینی نمی­دهد، ثانیا” ارزش هرگونه تصوری از آینده را با توجه به مقیاس زمانی مدل، به آینده­ای که در آن ساختار مدل، اجزاء و شرایط آن، و نسبت متغیرهای ” درون­زا” و” برون­زا” در آن تغییر نمی­یابد، محدود نماید.

روند تغییر متغیرهای سطح و ساختار مدل می­تواند مبنای پیشنهاد­هایی برای تغییر “ساختار مدل” یا “سیاست­ها” باشد: گام چهارم. تغییر ساختار مدل بیشتر متوجه چگونگی ارتباط اجزاء آن با یکدیگر است در حالی­که “سیاست”­ها می­توانند متوجه کاهش زمان­های تأخیر، افزایش ظرفیت­ها، و به ویژه تغییر معیارهای” تصمیم­گیری” در نقاطی باشد که مقادیر نرخ­ها را کنترل می­کنند. طبیعی است که ایجاد تغییراتی در یک سیستم با مقاومت از سوی کسانی روبرو است که به نظم “موجود” عادت کرده، حاضر نیستند به راحتی تغییراتی را بپذیرند که آنان را به سوی “آینده­ای نا معلوم” پیش می­برد. در گام پنجم، گفتگو، بحث و توجیه عوامل انسانی در­گیر در یک سیستم زمینه قبول تغییرات را در یک سیستم به وجود می­آورد. بالاخره در ششمین گام تغییرات مورد نظر اعمال می­شود.

همان­گونه که از شکل ۱ می­توان دید مطالعه دینامیک سیستمی مانند هر مطالعه علمی دیگر مستلزم فعالیت ذهنی، تجربه، کشف، و اصلاح کاستی­ها یا خطاهایی است که می­تواند در هر گام به وجود آید. در نتیجه در هر مرحله این امکان وجود دارد که لازم باشد به مراحل قبلی بازگشته، به تکمیل یا اصلاح توصیف لغوی سیستم، تعیین حدود و مرزهای آن، انتخاب متغیرهای سطح و نرخ، اجراء مدل و سیاست­ها یا تغییر ساختارها بپردازیم. این ضامن دینامیک فعالیت علمی­ای است که منجر به تکمیل مطالعه می­شود.

در علوم مهندسی معمولاً از دیاگرام­های جعبه­ای یا نمودار جریان برای نمایش مدل­ استفاده می­شود. در اینجا، متناسب با موضوع بحث و مسبوق به آنچه از ابتدا متداول گشته، برای نمایش متغیرهای سطح از جعبه و برای نمایش متغیرهای نرخ از شیر کنترلی استفاده می­کنند. انتخاب اخیر نشان می­دهد که مقدار جاری در یک متغیر نرخ ماهیتاً حاصل یک “تصمیم” است که به نوبه خود تابع قوانین یا سیاست­هایی است که بر آن حاکم هستنند. در شکل ۲ می­توان ضمن مشاهده نمونه­ای ساده از نمایش مدل در دینامیک سیستمی، چگونگی ارتباط بازخورد اطلاعاتی از یک سطح و مقایسه آن با مقدار مطلوب را دید که منجر به تصمیم و در نهایت عملی می­شود که بر مقدار آن متغیر سطح اثر می­گذارد.

شکل ۲ نحوه نمایش مدل دینامیکی: از مقایسه وضعیت مطلوب و موجود یک متغیر حالت (سطح) تصمیم لازم برای اقدام اصلاحی اتخاذ شده، به وقوع می پیوندد.

پیش از آن که این مقدمه را برای آشنایی با دینامیک سیستمی پایان ببرم می­خواهم اشاره­ای هم داشته باشم به وضعیت حاضر این متدولوژی علمی در ایران. در دهه­ی اخیر گرایش روزافزونی به دینامیک سیستمی در دانشگاه­های ایران پدید آمده­است به طوری که هر ساله تعداد زیادی مقاله از دانشگاه­های ایران در کنفرانس جهانی دینامیک سیستمی ارایه می­شود. با این حال، برای شناخت درستی از این روش و محددیت­های آن لازم است متون اصلی این روش به ویژه نوشته­های پروفسور فارستر به درستی به پارسی برگردانده و تدریس شوند. جای تاسف است که حتی نام این روش در پارسی به اشتباه به “سیستم­های دینامیکی” یا “پویایی­های سیستم” یا مانند آن برگردانده شده­است. بلایی که شاید بر سر برخی رشته­های مهندس هم آمد و مثلا مهندسی صنعتی به مهندسی صنایع برگردانده شد. شاید از میان برگردان­های مختلف برای نام آن، “پویایی­شناسی سیستم” درست­ترین باشد. شروع مدل­سازی با تشکیل چرخه­های علّی بدترین تله­ای است که پژوهشگر را به هیچ می­رساند در حالی که سرخوش از دستاوردهای خود است. مدل­سازی باید با بهره­گیری از قدرت تخیل و مبتنی بر دانش­های پیرامونی در موضوع مورد پژوهش شروع شود و با توصیف کلامی یک سیستم. پژوهشگر این رشته باید خود را با دانش­های اقتصاد و جامعه­شناسی و مدیریت و مانند آن­ها تقویت کند و با تاریخ پدیده­ی مورد مطالعه به خوبی آشنایی یابد. ذهن خلاق اینجا هم، چون در دیگر شاخه­های علمی، موجد مدل و تئوری­ها است.

شاید نیاز به یادآوری باشد که این علم، چون دیگر علوم تجربی، قادر به پیش­بینی و پیش­گویی آینده نیست و بیشتر تلاشی است برای درک واقعیت جهان خارج. پیش­بینی محدودی هم اگر ممکن باشد از سر درگیری عمیق ذهن پژوهشگر با موضوع مطالعه­ی خویش است.

مراجع

Forrester, J., “Industrial Dynamics”, Portland, Ore: Productivity Press, 1961.

Forrester, J., “Principles of Systems”, Wright Allen Press, Cambridge, Massachusetts, 1968.

Forrester, J., “System Dynamics, Systems Thinking, and Soft OR”, System Dynamics Review, Vol. 10, Nos. 2-3, pp. 245-256, 1994.

 ………………………………………………………………………………

[۱] برای سیستم تعاریف مختلفی شده است از جمله:

1. گروهی از عناصر مستقل اما مرتبط است که روی هم یک کل را تشکیل می­دهند.
2. ابزاری است که اجزاء متقابلا” موثر بر یکدیگر را تشکیل می­دهد که برای عملکرد خاصی کنار هم قرار گرفته­اند.
3. مجموعه­ای از روش­ها و قوانین است که حاکم بر رفتار می­باشند.
4. روند یا فرآیند به دست­آوردن یک هدف است.
5. گروهی از اعضاء یا ارگان­ها که به شکل آناتومیک یا فیزیولوژیک به یکدیگر مرتبط­اند.
6. یک ساختار سازمان­یافته برای تنظیم یا طبقه­بندی.
7. نمونه­ای از ماده که در آن فازهای مختلف با یکدیگر در تعادل­اند.
8. یک موجود زنده که از آن به ترکیبی از اجزاء از درون به یکدیگر وابسته برای تشکیل یک کل تصور می­شود.
9. یک منش منظم؛ نظم به معنای روش­مند بودن و ساختار داشتن.

به نظر می­رسد تعریف اول بیشتر با اهداف دینامیک سیستمی همخوان باشد. با این حال در این روش علمی، مرزهای سیستم مستقل از هدف مطالعه نیستند. در واقع “کل” محصور در مرزهای سیستم یک مفهوم ابژکتیو است.