تجزیه و تحلیل سیستم ها (هفته چهارم)

تجزیه و تحلیل سیستم ها (هفته چهارم)

اسلاید 1: هفته چهارمتجزيه و تحليل سيستمها

اسلاید 2: ساختار و رفتار سیستمهای پویاالگوهای اولیه رفتار پویارشد نماییرفتار هدفجورفتار نوسانینکته عملیتاثیرهای متقابل الگوهای اساسیرشد S شکلرشد S شکل با جهش نوسانی در محدوده هدفجهش و فروپاشیالگوهای دیگری از رفتارثبات یا تعادلتصادفیآشفتگیفهرست مطالبهفته چهارم2

اسلاید 3: رفتار سيستم متأثر از ساختار آن است.ساختار نيز شامل مجموعه اي از حلقه هاي بازخوردي، متغيرهاي حالت و جريان و روابط غير خطي متأثر از فرايندهاي تصميم گيري داخل سيستم مي باشد.رفتارهاي پایه توسط ساختارهاي مختلف بازخوردي ايجاد مي شوند.سایر رفتارها از تعامل بین ساختارهای پایه حاصل می شوند.ساختار و رفتار سیستمهای پویاهفته چهارم3

اسلاید 4: مطالعات نشان مي دهد كه چند رفتار پايه براي تغييرات وجود دارد بطوري كه با تركيب اين رفتارهاي پايه مي توان رفتارهاي پيچيده ديگر را توليد نمود.الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم4

اسلاید 5: رشد نماییرشد نمايي توسط يك حلقه بازخوردي مثبت ايجاد مي شود.در يك رشد نمايي مدت زمان لازم براي دو برابر شدن مقدار متغير ثابت است.بازخورد مثبت همواره باعث رشد فزاینده نمی شود بلکه می تواند در بردارنده کاهش تقویت شونده نیز باشد(مثل کاهش قیمت سهام)رشد خطي معمولاً نادر و كمياب است چراكه در اين نوع رشد خالص تغيیرات مستقل از مقدار متغير حالت مي باشد و در سيستمهاي واقعي اين مسئله به ندرت رخ مي دهد.مثال(تولید ناخالص داخلی، جمعیت زندانیان آمریکا، جمعیت جهان، تراشه ها در ریزپردازنده های اینتل)الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم5

اسلاید 6: رشد نماییمثال: جمعيت موجود هر چه بيشتر باشد خالص زاد و ولد نيز بيشتر شده و در نتيجه تعداد جمعيت زياد ميشود و اين چرخه همينطور ادامه پيدا كرده و باعث رشد جمعيت بصورت نمايي مي شود.با توجه به اينكه مدت زمان لازم براي دو برابر شدن جمعيت 40 سال مي باشد لذا قسمت اول نمودار به نظر ميرسد كه داراي رشد خطي است. الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم6

اسلاید 7: رشد نماییمثالها الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم7

اسلاید 8: رفتار هدفجوبازخورد مثبت منجر به رشد سيستم مي شود ولي بازخورد منفي سعي در ايجاد تعادل در سيستم و رساندن متغير حالت آن به يك مقدار مطلوب دارد. در رفتار هدفجو مقدار فعلي متغير حالت با مقدار مطلوب مقايسه شده و در صورت اختلاف، سيستم به گونه اي عمل مي كند كه اختلاف فوق رفع گردد.مثال: وقتي شخصي گرسنه مي شود به مقداري كه رفع گرسنگي نمايد غذا مي خورد و پس از اينكه احساس گرسنگي رفع گرديد دست از غذا خوردن خواهد كشيد.مثال: (سهم تلویزیون از کل تبلیغات، نرخ ضایعات تولید نیمه هادی، تلفات تصادفات به ازای هر مایل، سطح موجودی شرکت)هدف روشن و تحت كنترل تصميم گير است: سطح مطلوب موجوديشفاف و تحت كنترل آگاهانه نيست: ميزان استراحت مورد نياز جهت رفع خستگيالگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم8

اسلاید 9: رفتار هدفجودر ابتدا تغييرات داراي مقدار بيشتر و به مرور مقدار تغيیرات كم مي شود.در رفتار هدفجو نيز مانند رفتار رشد نمايي مدت زمان لازم براي نصف شدن يا دو برابر شدن متغير حالت همواره در هر نقطه از منحني ثابت است. الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم9

اسلاید 10: رفتار هدفجومثالها الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم10

اسلاید 11: رفتار نوسانیمانند رفتار هدفجو از يك بازخورد منفي حاصل مي شود با اين تفاوت كه اين بازخورد منفي داراي زمان تأخير قابل ملاحظه اي است.به علت تاخیر میزان متغیر حالت بیش از حالت تعادل می گردد و در این مرحله نیاز به کاهش متغیر به جای افزایش آن است و این موضوع مرتبا تکرار می گردد. مشاهده نوسانات سيستمهاي واقعي نشان مي دهد كه دامنه نوسان و بازه هاي زماني نوسان مانند نوسانات پاندول يك ساعت منظم و دقيق نيست. علت آن تعداد زیاد عوامل تاثیرگذار در سيستمهاي واقعي بيولوژيكي، اجتماعي و اقتصادي است.مثال:(نرخ بیکاری، درصد بهره برداری از صنایع)الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم11

اسلاید 12: رفتار نوسانیالگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم12

اسلاید 13: رفتار نوسانیمثالهاالگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم13

اسلاید 14: تمرین اولدر خصوص موارد عنوان شده در رشد نمایی(تولید ناخالص داخلی، جمعیت زندانیان آمریکا، جمعیت جهان، تراشه ها در ریزپردازنده های اینتل) نمودار علی حلقوی را رسم نمایید. تعدادی بازخوردهای منفی که ممکن است باعث توقف رشد این سیستمها گردد را مشخص کنیددر خصوص موارد عنوان شده در رفتار هدفجو(سهم تلویزیون از کل تبلیغات، نرخ ضایعات تولید نیمه هادی، تلفات تصادفات به ازای هر مایل، سطح موجودی شرکت) نمودار علی حلقوی را رسم نمایید. چه نیروهای مقابله کننده ای ممکن است باعث جلوگیری سطح سیستم از دسترسی به هدف بشود.در خصوص موارد عنوان شده در رفتار نوسانی(نرخ بیکاری، درصد بهره برداری از صنایع) حلقه های منفی و تاخیرها را مشخص نمایید. طول مدت تاخیرها چقدر است؟ الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم14

اسلاید 15: نکته عملیوجود ارتباط بين ساختار و رفتار ما را در شناخت ساختار سيستمها با مشاهده رفتار آنها كمك مي كند.به عنوان مثال با مشاهده رفتار رشد نمايي در سيستم مي توان نتيجه گرفت كه در سيستم فوق حداقل يك بازخورد مثبت غالب وجود دارد.در عالم واقعي هيچگاه رشد نمايي فرض شده براي يك سيستم تا بينهايت ادامه پيدا نخواهد نمود. زيرا برخي بازخوردهاي منفي وجود دارند كه با رشد متغير پس از مدتي فعال شده و مانع رشد سيستم مي شوند. بنابراين پس از مشخص نمودن حلقه هاي بازخوردي مثبت سيستم بايد در رابطه با محدوديتهاي سيستم نيز فكر نمود.الگوهای اولیه رفتار پویاهفته چهارم15

اسلاید 16: سه رفتار پايه رشد نمايي، هدفجو و نوساني بواسطه سه ساختار ساده بازخورد مثبت، منفي و منفي همراه با تأخير صورت مي گيرد. ساير رفتارهاي پيچيده از تركيب غيرخطي بين سه ساختار ساده فوق تشكيل شده است.تاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم16

اسلاید 17: رشد S شکلدر اين نوع رفتار ابتدا سيستم بصورت نمايي رشد مي كند ولي پس از مدتي رشد سيستم كاهش يافته و به سمت يك مقدار تعادل حركت مي کند. تاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم17

اسلاید 18: رشد S شکلبرای رشد S شکل دو فرض لازم است:حلقه بازخوردي منفي نبايد داراي تأخير قابل ملاحظه اي باشدمنبع محدود كننده رشد بايد ثابت باشد.(منبع فوق نبايد ضريبي از متغیر حالت سیستم باشد)يكي از جنبه هاي كليدي در ساختار S شكل وجود رابطه غيرخطي بين بازخورد مثبت و منفی است به اين ترتيب كه در ابتدا بازخورد مثبت حلقه غالب در سيستم است ولي پس از مدتي حلقه غالب به سمت بازخورد منفي منتقل مي شود.نقطه عطف منحني جايي است كه اين انتقال رخ مي دهد.تاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم18

اسلاید 19: رشد S شکل با جهش نوسانی در محدوده هدفدر صورتی که در رشد S شکل بازخورد منفي داراي زمان تأخير قابل ملاحظه اي باشد، سيستم ابتدا داراي رشد نمايي است و با فعال شدن بازخورد منفي نرخ رشد كاهش مي يابد ولي با توجه به اينكه بازخورد منفي با تأخير عمل مي كند لذا مقدار متغير حالت از حالت تعادل بيشتر شده و سپس با فعال شدن بازخورد منفي مجدداً كاهش يافته و حول مقدار تعادل بصورت نوساني رفتار مي كند.تاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم19

اسلاید 20: رشد S شکل با جهش نوسانی در محدوده هدفتاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم20

اسلاید 21: رفتار جهش و فروپاشیاگر در رفتار S شکل فرض ثابت بودن سطح منابع محدود کننده رشد برقرار نباشد (در برخي مواقع رشد سيستم منجر به از بين رفتن و كاهش سطح كل منابع نيز مي شود.) سرانه منبع کاهش می یابد.سطح كل منبع كاهش می یابد.این اتفاق باعث رفتار جهش و سپس فروپاشی خواهد بود.مثل جمعیت آهوان یک منطقهمثل: جزیره ایسترتاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم21

اسلاید 22: رفتار جهش و فروپاشیتاثیرهای متقابل الگوهای اساسیهفته چهارم22

اسلاید 23: رشد نمايي، رفتار هدفجو، نوساني و تركيبات آنها تنها رفتارهاي موجود نمي باشند ولي اغلب رفتارهاي پوياي سيستمها در اين چند نوع رفتار خلاصه مي شود ولي علاوه بر رفتارهاي فوق رفتارهاي ديگر نظير 1- تعادل و 2- تغيير تصادفي نيز وجود دارد.الگوهای دیگری از رفتارهفته چهارم23

اسلاید 24: ثبات یا تعادلپايداري و ثبات نيز در سيستمها ممكن است وجود داشته باشدبرخي موارد اثرات ديناميك به قدري كند و آهسته ميباشند كه تغييرات سيستم نامحسوس خواهد بود. شكل گيري كوههابدليل وجود حلقه هاي بازخوردي قوي منفي در سيستم مقدار سيستم در اطراف حالت مطلوب نگه داشته می شود.جاذبه زمينالگوهای دیگری از رفتارهفته چهارم24

اسلاید 25: تصادفیبسیاری از متغیرها به صورت تصادفی تغییر می کنند لیکن در بسیاری از موارد تصادفی بودن به علت ندانستن ماست تا حالت طبیعیمثلا وقتی می گوییم در تقاضا انحراف تصادفی وجود دارد یعنی ما در تصمیم گیری مدل کاملی از رفتار مشتریان نداریم.با توجه به اینکه هرگز نمی توان تمامی شرایط را در رفتار مشتری شناسایی کرد نمی توان فهمید که سفارش امروز در کجا صورت می گیرد.فاصله این انحرافات تصادفی را پارازیت نامند.پارازیت می تواند:الگوهاایی از رفتار را برانگیزاند که در غیر اینصورت به شکل آرام باقی می ماند.سیستمهایی را که در پی حرکت به محل و مسیر منظم و بهینه ای هستند را بی ثبات کرده و در مسیر جدیدی قرار دهد.این اختلالات می تواند به صورت انحرافات تصادفی حاصل از رفتار معادلات ساختار بازخوردی سیستم مدل شود.الگوهای دیگری از رفتارهفته چهارم25

اسلاید 26: آشفتگینوسانات میرا: ثبات موضعیاگر یک سیستم نوسانی به یکباره نوسان کند و سپس به تدریج از حالت اختلال درآید آن را نوسانات میرا گویند. (بازیگوشی یک بچه)اکثر نوسان کننده های دنیای واقعی میرا هستند ولی نوسانها هرگز در آرامش نیستند. چون مدام توسط پارازیت بمباران می شوند.سیستم بعد از نوسان میرا به ثبات قبلی می رسد.حلقه های حدیدر برخی از سیستمها تعادل به صورت بی ثبات وجود دارد و با اختلالات کوچک در یک حلقه بازخوردی مثبت تعادل بی ثبات می گردد(مثل توپ بالای تپه) به آنها حلقه های حدی گویند.سطوح سیستم با دامنه های مشخصی همراه است.انرژی باید از یک منبع خارجی فراهم شود. (ضربان قلب)نوسانات آشفتهبر خلاف حلقه های حدی به طور نامنظم نوسان می کنند و هرگز به طور دقیق تکرار نمی شوندبی نظمی درونزاست و به وسیله شوکهای تصادفی بیرونی به وجود نیامده است.یک سیستم آشفته نیز مانند حلقه های حدی مقید به ناحیه خاصی از فضای حالت است.الگوهای دیگری از رفتارهفته چهارم26