Системная динамика


Системная динамика ( СД ) — это подход к пониманию нелинейного поведения сложных систем во времени с использованием запасов, потоков , внутренних циклов обратной связи , табличных функций и временных задержек. [1]

Системная динамика — это методология и метод математического моделирования для формулирования, понимания и обсуждения сложных вопросов и проблем. Первоначально разработанная в 1950-х годах, чтобы помочь корпоративным менеджерам улучшить свое понимание производственных процессов, SD в настоящее время используется в государственном и частном секторах для анализа и разработки политики. [2]

Программное обеспечение системной динамики с удобным графическим интерфейсом пользователя (GUI) было разработано в удобных для пользователя версиях к 1990-м годам и применялось к различным системам. Модели SD решают проблему одновременности (взаимной причинности), обновляя все переменные за небольшие промежутки времени с положительными и отрицательными обратными связями и временными задержками, структурирующими взаимодействия и контроль. Вероятно, наиболее известной моделью SD является «Пределы роста» 1972 года . Эта модель прогнозирует, что экспоненциальный рост населения и капитала с конечными источниками и поглотителями ресурсов, а также задержками восприятия приведут к экономическому коллапсу в 21 веке при самых разных сценариях роста.

Системная динамика - это аспект теории систем как метод понимания динамического поведения сложных систем. В основе метода лежит признание того, что структура любой системы, множество круговых, взаимосвязанных, иногда отсроченных во времени взаимосвязей между ее компонентами часто так же важны для определения ее поведения, как и сами отдельные компоненты. Примерами являются теория хаоса и социальная динамика . Также утверждается, что, поскольку часто существуют свойства целого, которые нельзя найти среди свойств элементов, в некоторых случаях поведение целого нельзя объяснить в терминах поведения частей.

Системная динамика была создана в середине 1950-х [3] профессором Джеем Форрестером из Массачусетского технологического института . В 1956 году Форрестер принял должность профессора в только что созданной Школе менеджмента Слоана Массачусетского технологического института . Его первоначальная цель состояла в том, чтобы определить, как его знания в области науки и техники могут каким-то полезным образом использоваться для решения основных вопросов, определяющих успех или неудачу корпораций. Понимание Форрестером общих основ, лежащих в основе проектирования, которое привело к созданию системной динамики, было в значительной степени вызвано его взаимодействием с менеджерами General Electric .(GE) в середине 1950-х годов. В то время менеджеры GE были озадачены тем, что занятость на их заводах бытовой техники в Кентукки демонстрировала значительный трехлетний цикл. Деловой цикл был сочтен недостаточным объяснением нестабильности занятости. Благодаря ручному моделированию (или расчетам) структуры обратной связи по потоку запасов на заводах GE, которая включала существующую корпоративную структуру принятия решений о найме и увольнении, Forrester смог показать, как нестабильность занятости GE была вызвана внутренними факторами. структуре фирмы, а не внешней силе, такой как деловой цикл. Эти симуляции рук положили начало области системной динамики. [2]

В конце 1950-х - начале 1960-х годов Форрестер и группа аспирантов перевели формирующуюся область системной динамики с этапа ручного моделирования на этап формального компьютерного моделирования . Ричард Беннетт создал первый язык компьютерного моделирования системной динамики под названием SIMPLE (Simulation of Industrial Management Problems with Lot of Equations) весной 1958 года. В 1959 году Филлис Фокс и Александр Пью написали первую версию DYNAMO (DYNAmic MOdels), улучшенную версии SIMPLE, а язык системной динамики стал отраслевым стандартом более тридцати лет. Форрестер опубликовал первую и до сих пор классическую книгу в этой области под названием « Промышленная динамика » в 1961 году . [2]


Динамический запас и блок-схема модели Внедрение нового продукта (модель из статьи Джона Стермана , 2001 г.)
Диаграмма причинно-следственной связи модели внедрения нового продукта
Поток – это скорость накопления запаса
Запасы и блок-схема модели внедрения нового продукта
Динамический запас и блок-схема модели внедрения нового продукта
Значения запасов и потоков по годам = от 0 до 15
Динамический запас и блок-схема модели внедрения нового продукта в непрерывном режиме
Причинно-следственная диаграмма модели, изучающей рост или упадок компании по страхованию жизни. [13]
Складская и технологическая схема кривошипно-шатунной системы
3D процедурная анимация системы кривошип-шатун, смоделированная в 2