Типология систем

Типология систем Лекция 6 Запас (уровень) – это то, что имеется в определенном количестве, накоплено за какой-то период времени, запасено в материальной форме или в виде информации. можно увидеть, ощутить, количественно оценить или измерить Запасы – это основа любой системы Запасы (уровни) Потоки Запасы и уровни отражают хронологию изменений потоков в системе Потоки Входящие (увеличивающие уровень) Исходящие (понижающие уровень) © А.В. Фоменко закупки продажи рост увядание доходы расходы успехи неудачи Запас (уровень) Входящий поток Залежи полезных ископаемых Исходящий поток Месторождение постепенно истощается в результате добычи полезных ископаемых Добыча Дожди Испарение Уровень воды в водохранилище Сток рек Сброс через плотину Рост деревьев Запас древесины в лесу Лесозаготовки Запасы пиломатериалов Продажи пиломатериалов Естественная гибель деревьев Запас древесины в лесу и связанный с ним запас пиломатериалов Для представления о сложных системах необходимо понимать динамику запасов и потоков – то есть их поведение во времени Вода в бассейне Входящий поток Исходящий поток Литры 50 Количество воды в бассейне 40 30 20 10 2 4 6 8 10 Минуты Формы существования потока • Поток характеризует процесс изменения запаса. • Запас отражает результат изменения и накопления потока. З П t t1 З   Пt t2 Графики поведения системы во времени Литры/мин 5 Если сумма всех входных потоков превышает сумму всех выходных потоков, уровень или объем запаса будет расти. Выходной поток 4 3 Входной поток 2 1 2 4 6 8 10 Минуты Литры 50 Объём воды в бассейне 40 30 20 10 2 4 6 8 10 Минуты Если сумма всех выходных потоков превышает сумму всех входных потоков, уровень или объем запаса будет уменьшаться. Если сумма всех выходных потоков равна сумме всех входных потоков, уровень или объем запаса будет неизменным; в таких случаях устанавливается динамическое равновесие на уровне, который наблюдался в тот момент, когда потоки сравнялись. 1 2 Запас (уровень) Входящий поток Исходящий поток Распределение дохода различно Запасы можно увеличивать как за счет роста потоков на входе, так и за счет уменьшения потоков на выходе Отличие в стоимости стратегии © А.В. Фоменко мгновенно Запас (уровень) Запас (уровень) Запас (уровень) замедленно запаздывание отсрочка Изменение запасов и уровней требует времени. Чтобы был эффект, потоки должны действовать некоторое время. Запас (уровень) лес водохранилище инертность системы фактор устойчивости Инерция системы шахта экономика Изменения запасов определяют, насколько динамичной будет система © А.В. Фоменко Темпы роста факторов Темпы роста факторов Темпы роста результата Темпы роста результата Запаздывания, вызываемые в системах медленным изменением запасов, могут приводить к проблемам, но могут и способствовать стабильности системы Плодородные почвы, накопленные за столетия, не могут подвергнуться моментальной эрозии Знания Доверие Культура © А.В. Фоменко Запаздывания, объясняемые медленным изменением запасов, оставляют нам достаточно времени для маневра, чтобы мы могли найти решение и сменить стратегию на более действенную Если вы имеете представление о скорости изменения запасов, то не будете ожидать быстрых подвижек там, где они в принципе не могут быть быстрыми Входящий поток Запас (уровень) Исходящий поток Запасы позволяют входным и выходным потокам не зависеть друг от друга и не уравновешиваться в течение какого-то времени. © А.В. Фоменко Большинство решений, принимаемых частными или должностными лицами, сводится к тому, чтобы регулировать уровень запасов Снижать цены В магазин за покупками Размер добычи Увеличивать затраты на рекламу Цена Количество покупок Специалисты по динамике систем представляют себе мир как совокупность запасов Системные мыслители рассматривают мир как совокупность обратных связей. © А.В. Фоменко Механизм обратной связи Демонстрация определенного типа поведения (изменения величины запаса) в течение продолжительного времени, вне зависимости от изменений в окружающей среде – признак того, что в системе присутствует обратная связь. Входящий поток Запас (уровень) Запас (уровень) Исходящий поток В системе точно присутствует цикл обратной связи, если изменение уровня запаса влияет на входные или выходные потоки, ведущие к запасу или исходящие из него. © А.В. Фоменко Цикл (петля) обратной связи представляет собой цепочку причинноследственных связей, исходящую из запаса и возвращающуюся к нему же. Связи реализуются через набор решений, правил, физических законов или действий, зависящих от величины самого запаса. Стабилизирующие петли: балансирующий цикл обратной связи Метаболические процессы, отвечающие за доступность энергии Запас энергии в организме Расходование энергии Энергия, доступная для работы Принятие кофе Б Разность между желаемым и текущим уровнем энергии Желаемый уровень энергии Балансирующие циклы стремятся к достижению какого-то значения, к стабилизации. Охлаждение Заданная температура Б Разность температур Температура в помещении Охлаждение Балансирующие циклы обратной связи служат выравнивающими структурами в системе, позволяют достичь желаемого значения, выполняют функции одновременно источника стабильности и противодействия изменениям. Нагрев Температура кофе Температура кофе Б Температура в помещении Б Разность температур Разность температур Температура в помещении Температура, °С 100 80 60 20 Время, мин Корректировка Ориентирование Б Заданные координаты Разность координат Информация может: поступать слишком поздно; поступать не туда, куда нужно; быть неверно понята; оказаться неполной; быть неправильно интерпретирована. Меры, принимаемые на основе этой информации, могут: оказаться недостаточными; оказаться запоздалыми; ограничиваться имеющимися ресурсами. Петли, приводящие к выходу за пределы: усиливающий цикл обратной связи У У добродетельный круг Рост системы Такие циклы создают тем больший входной поток, чем больше величина запаса (и тем меньший поток, чем меньше запас) порочный круг Разрушение системы Примеры петель, приводящих к выходу за пределы: усиливающий цикл обратной связи Примеры? Сумма, начисленная в виде процентов Инвестиции Сумма на счёте Капитал У Процентная ставка по вкладу У Доля реинвестируемых средств Годовое производство Сумма 350 10% 313,84 300 8% 251,82 250 200 6% 201,22 150 4% 160,10 2% 126,82 100 50 Усиливающие циклы обратной связи раскручивают сами себя, приводя к экспоненциальному росту или даже выходу системы за пределы. 12 Время, лет Принятие решений без обратных связей? Без соотнесения с величиной запаса? А Б ? Система может быть причиной своего собственного поведения Типология систем: Системы с одним запасом Запас и два балансирующих цикла обратной связи (циклы конкурируют между собой) Тепло от обогревателя Утечки тепла на улицу Температура в комнате Целевая температура в термостате Б Б Разность между целевой и фактической температурой Разность между температурой в помещении и на улице 15 Температура в помещении 5 -5 2 4 6 8 Часы Температура в помещении 20 Температура °С Температура °С 20 Целевая температура, заданная в термостате 10 Температура на улице 15 10 Температура на улице 5 -5 2 4 6 8 Часы Целевая температура, заданная в термостате 15 Температура в помещении 10 5 -5 2 4 6 8 Часы Целевая температура, заданная в термостате 20 Температура °С Температура °С 20 Температура в помещении 15 10 Температура на улице 5 -5 2 4 6 8 Часы Информация, которую передает цикл обратной связи (даже если эта связь не носит физического, вещественного характера), может повлиять только на будущее поведение системы. Сигнал невозможно доставить настолько быстро, чтобы это позволило скорректировать поведение, вызывающее текущую обратную связь. Лицо, принимающее решение на основе обратной связи, не может изменить текущее поведение системы, вызвавшее эту обратную связь; все принимаемые решения повлияют только на ее поведение в будущем. В балансирующий цикл обратной связи, направленный на поддержание запаса неизменным, Поставки нужно вносить поправку на то, чтобы компенсировать влияющие на него же постоянные утечки, в каком бы направлении они ни происходили. Без такой поправки система промахнется мимо желаемого значения, и запас достигнет либо меньшей, либо большей величины. Проценты Выплаты Заказы Порча Воровство Время упреждения У любого балансирующего цикла обратной связи есть некая переломная точка, после которой другим циклам, влияющим на запас, удается пересилить первый цикл и увести величину запаса в сторону от желаемого значения. Тепло от обогревателя Утечки тепла на улицу Температура в комнате Целевая температура в термостате Б1 Разность между целевой и фактической температурой Б1 Б2 < - Температура на улице Б2 Разность между температурой в помещении и на улице Переломная точка Б1 Б2 > + Запас, один усиливающий цикл и один балансирующий цикл обратной связи Рождаемость Смертность Количество населения У Б Коэффициент смертности 25 20 15 10 5 Время, годы 2000 2020 2040 2060 2080 Численность населения, млрд. чел. Численность населения, млрд. чел. Коэффициент рождаемости 25 20 15 10 5 Время, годы 2000 2020 2040 2060 Обратимое доминирование циклов обратной связи 2080 20 15 10 5 Время, годы 2000 2020 2040 2060 2080 Численность населения, млрд. чел. Численность населения, млрд. чел. 25 25 20 15 10 5 Время, годы 2000 2020 2040 2060 2080 Насколько точно модель описывает реальную систему? Могут ли движущие силы изменяться таким образом? Системно-динамический анализ не предназначен для того, чтобы предсказывать, что произойдет. Он позволяет выяснить, что может произойти, если те или иные движущие силы поведут себя так или иначе Если могут, то будет ли система реагировать именно так? Независимо от того, как вы себе представляете будущее изменение движущих сил, будет ли система вести себя соответственно их изменениям? Что управляет движущими силами? Полезность модели, ее адекватность зависят не столько от того, реалистичны ли сценарии изменения ее движущих сил (никто за это поручиться не может), сколько от того, реалистичны ли типы поведения, которые она демонстрирует Инвестиции Амортизация Величина капитала Процент инвестирования У Б Годовой объём производства Срок службы капитала Производство на единицу капитала Сложное поведение систем часто объясняется переходом доминирования от одного цикла обратной связи к другому. В этом случае в разные моменты времени поведение системы определяют разные петли обратной связи. Величина капитала 250 объем производства на единицу капитала порядка 1/3 и ежегодное реинвестированием 20% капитала 200 Срок службы капитала 20 лет 150 Влияние банковские проценты, уровень развития технологий, налоговая политика страны, сложившиеся потребительские привычки, цены, и т.д. Срок службы капитала 15 лет 100 Срок службы капитала 10 лет 50 Время, годы 10 20 30 40 50 Системы с одинаковой структурой обратных связей демонстрируют схожие типы поведения. Система с запаздыванием Поставки Запас на складе готовой продукции Б Объёмы готовой продукции, шт. Заказы, отправляемые производителю Продажи Б Разность между имеющимся и желаемым запасом Запросы от покупателей Воспринимаемая активность продаж Желаемый запас 500 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Дни Запаздывание поставок Поставки Запас на складе готовой продукции Б Заказы, отправляемые производителю Б Разность между имеющимся и желаемым запасом Запросы от покупателей Воспринимаемая активность продаж Желаемый запас Запаздывание в отклике Объёмы готовой продукции, шт. Продажи Запаздывание в восприятии 500 400 Усреднение продаж за пять дней, при распределении по трём заказам 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Дни Фактические и воспринимаемые продажи Объёмы реализуемой продукции, шт. 500 400 300 200 100 10 20 30 40 50 70 80 90 100 Дни 80 90 100 Дни Заказы и поставки 500 Объёмы реализуемой продукции, шт. 60 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 Объёмы готовой продукции, шт. Объёмы готовой продукции, шт. 500 Усреднение продаж за два дня, при распределении по трём заказам 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Дни 100 Дни Распределение дополнительного количества по двум заказам 500 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Объёмы готовой продукции, шт. 500 Распределение дополнительного количества по шести заказам 400 300 200 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Дни Эффект Форрестера. Эффект хлыста. Мнимые колебания спроса В традиционных системах управления производством и логистикой все предприятия рассматриваются как изолированные элементы, самостоятельно планирующие свои потребности и закупки Локальная оптимизация, несогласованность действий участников цепи и недостаточный информационный обмен приводят к так называемому «Эффекту хлыста». При этом колебание объёмов заказов растёт по мере продвижения от начала к концу цепи поставок. Рост колебания объёма заказов вверх по цепи поставок Тыс. шт. Procter & Gamble Исследование продаж детских подгузников Недели Колебания объемов заказов Продажи розничных магазинов Заказы, получаемые дистрибьюторами Заказы, получаемые производителями Заказы производителей © А.В. Фоменко Причины возникновения «Эффекта хлыста» 1. Ошибки в прогнозировании спроса (экстраполирование данных за пределы реальных точек спроса с одновременных вычитанием завышенного или добавления недополученного объёма). 2. Создание предприятиями дополнительных страховых запасов; 3. Произвольное увеличение размеров партии поставки. 4. Колебания цен. 5. Запаздывания в получении необходимой информации о потребностях. Консолидация заказа Заказы клиентов консолидируются вплоть до размеров минимальной партии, которая может соответствовать или минимальному размеру заказа или норме загрузки транспортного средства. Чем больше размер заказа, следовательно чем реже делается заказ, тем больше будет его отклонение. Тыс. шт 10 Заказ 1 раз в 3 недели 8 6 4 Тыс. шт 40 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Недели 30 20 Тыс. шт 10 Заказ 1 раз в 2 недели 10 8 1 6 2 3 4 5 6 7 8 9 Недели 4 Консолидация даже равномерных потоков может порождать неравномерный спрос. 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Недели Результат ценовой политики Снижение цен или проведение специальных акций. Временный дефицит Привлечение клиентов Частичное исполнение заявок (недоисполнение) Формирование спекулятивных запасов Подача намеренно завышенных заявок Спад спроса после завершения акции Отмены заказов Меры профилактики 1. Использование передовых технологий (информация для производителя из торгового зала,VMI – самостоятельное управление запасами клиента, требует как финансовых вложений, так и зрелости компании). 2. Административный ресурс (выделение лидера, фокусной компании. Риск – туманные представления о спросе на предприятии). 3. Прочее (XYZ – анализ. Выявление клиентов со стабильным уровне потребления, оценка скоординированности потока заказов) Способы сглаживания «Эффекта хлыста» Причина возникновения эффекта Способы сглаживания Нарастающая прогнозная ошибка Договорённость с заказчиком о периодическом предоставлении данных о его спросе. Совместный с клиентом расчёт и управление страховыми запасами. Различия в оформлении заказов, размещённых для удовлетворения текущих потребностей и для пополнения страховых запасов. Критическое осмысление соответствия заявки клиента его действительным нуждам Консолидация заказов Стимулирование более частных заказов по каждой позиции номенклатуры путём: 1) упрощения процедуры заказа; 2) формирование ассортиментных наборов, соответствующих объёму полной загрузки транспортного средства. Анализ единичного спроса. Координация заявок Ценовая политика Тесное взаимодействие с отделом маркетинга и продаж. Выявление корреляции между колебаниями спроса и изменениями ценовой политики. Типология систем: Системы с двумя запасами Невозобновимый запас препятствует использованию возобновимого © А.В. Фоменко Инвестиции Амортизация Величина капитала У Б Прибыль Цена Б Добыча на единицу капитала Ресурс Добыча Срок службы капитала Время, годы 25 50 75 Запасы больше в 2 раза Время, годы 100 Величина капитала Скорость (объёмы) добычи Скорость (объёмы) добычи Запасы больше в 4 раза 25 50 75 100 Время, годы 25 50 75 100 Запас ресурса Время, годы 25 50 75 100 Невозобновимые ресурсы ограничены объемами запасов. Имеющиеся запасы можно израсходовать лишь один раз. Их можно извлекать с любой скоростью (как правило, ограниченной только величиной капитала добывающей отрасли). Однако из-за того, что ресурс невозобновим, запасы не восполняются, и чем выше скорость добычи, тем меньше срок, на который хватит этого ресурса. Использованию возобновимых запасов препятствуют ограничения самих возобновимых запасов Цели роста Инвестиции Амортизация Величина капитала У Б Срок службы капитала Б Прибыль Цена Добыча на единицу капитала Возобновление ресурса Ресурс Добыча Скорость возобновления ресурса 50 75 100 Время, годы 25 50 75 100 Запас ресурса 25 50 75 100 125 Скорость (объёмы) добычи 25 50 75 100 125 Время, годы 125 Время, годы 125 Величина капитала 25 Величина капитала Время, годы 25 50 75 100 Запас ресурса Скорость (объёмы) добычи Время, годы 125 Время, годы 25 50 75 100 125 Скорость (объёмы) добычи Время, годы 25 50 75 100 Величина капитала 125 Время, годы 25 50 75 100 125 Возобновимые ресурсы ограничены скоростью воспроизводства. Они могут поддерживать добычу или улов неограниченно долго, но только в конечных пределах, определяемых скоростью возобновления. Если ресурс извлекается быстрее, чем возобновляется, то в определенный момент он может достичь критического предела и превратиться в невозобновимый с практической точки зрения ресурс. Существует три варианта поведения систем, основанных на возобновимом ресурсе: - выход за пределы с последующим возвращением к устойчивому динамическому равновесию; Запас ресурса - выход за пределы с последующими колебаниями около равновесного значения; Время, годы 25 50 75 100 125 - выход за пределы, приводящий к полному истощению ресурса и, соответственно, к упадку и исчезновению отрасли, основанной на этом ресурсе.