پایان نامه ارشد رایگان درمورد پویایی سیستم، شبیه سازی، مدل سازی

دانلود پایان نامه ارشد

های پیچیده بوده و همچنین به عنوان یک روش برای درک پیچیدگی سیستم های پویا و طراحی سیاست های اثر بخش می باشد[8]

2-17 مزایای استفاده از رویکرد پویایی های سیستم
مزایای بکارگیری رویکرد بکارگیری پویایی های سیستم در مدل سازی سیستم های پیچیده را می توان به صورت زیر بیان نمود:
1) به دلیل رویکرد تحلیلی و انتقادی در فرآیند مدل سازی، این فرآیند درک بهتری از ساختار سیستم را فراهم می کند. در جریان این فرآیند مدل ساز و تیم کارفرما درگیر در فرایندی می شوند که هدف آن بهبود مداوم مدلی است که از واقعیت ارائه می شود. شبیه سازی سیستم معمولا منجر به درک جدیدی از رفتار و ساختار سیستم می شود که در دور بعدی امکان تهیه مدل های کامل تری را فراهم می سازد. این یک امتیاز بزرگ برای مدل های پویایی سیستم ها است که در آن مدل سیستم به صورت جعبه سفید(به معنای آن که روابط علی بین اجزاء توضیح داده می شود) تهیه می شود. در مقابل مدل های ریاضی که معمولا جعبه سیاهی(روابط ریاضی و آماری بین متغیرها بدون توضیح ساختار رفتاری)از مساله را ارائه می دهد.
2) مدل های پویایی سیستم ها امکان وارد کردن متغیرهای کیفی و کمی را به طور همزمان در سیستم فراهم می کند. این امتیاز مهمی است که در مدل های ریاضی پیاده سازی آن بسیار مشکل است. فارستر در ابتدای کار خود درک کرده بود که پویایی سیستم ها باید بر مبنای یک رویکرد تجربی و بر اساس شبیه سازی رایانه ای شکل گیرد. این رویکرد باعث می شود تا با نوشتن معادلات غیر دقیق برای متغیرهای کیفی و شبیه سازی عددی آن تأثیر این متغیرها بر روی کل سیستم درک شود.
2-18 ساختار و متدولوژی پویایی های سیستم
رفتار یک سیستم از ساختار آن ناشی می گیرد. ساختاری که شامل حلقه های بازخورد،انباشت ها،جریان ها و غیر خطی هایی است که بوسیله تعامل ساختار فیزیکی و بنیادی سیستم با فرآیند تصمیم گیری از عوامل فعال آن بوجود می آید. در واقع آنچه در مدل سازی مهم است به صورت مواردی است که در قالب گام های زیر تعیین می گردد.
الف)تعریف مسئله: محقق در این مرحله بایستی به سؤالاتی از قبیل این که، چه چیزی را می خواهد بررسی نماید و چرا برای وی مهم شده است و یا این که، متغیرهای اصلی سیستم چه می باشند و محدوده زمانی مورد مطالعه مسئله چیست و سؤالات متعدد دیگر از این قبیل پاسخ دهد.
ب)شبیه سازی مدل: محقق در این مرحله پس از شناسایی و تعریف نوع متغیرها، مدل کردن حلقه های علت و معلولی و ترسیم نمودار جریان،به فرموله کردن مدل، تعیین مقادیر اولیه متغیرها،تست تطابق مدل و رفتار واقعی سیستم و هم چنین تحلیل حساسیت مدل در برابر رفتارهای مختلف می پردازد.
ج)بررسی سیاست ها و تصمیم گیری:در این مرحله روش های تصمیم گیری در خصوص سیستم و اینکه چه شرایط وحالتهایی ممکن است رخ بدهد و چه معیارهایی برای تصمیم گیری های بهتر می توان تعریف کرد و نحوه تعریف آنها در مدل مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد.

2-19 مدلسازی درپویایی سیستم
پویایی سیستم، یک ابزار مدیریتی برای تصمیمگیری در مورد سیستمهای پویا است که با استفاده از مدلسازی ریاضی، امکان شبیهسازی، فهم و درک سیستمهای پیچیده را فراهم میکند؛ به عبارت دیگر، روشی برای فهم رفتار پویا و مستمر در سیستمهای پیچیده به شمار میرود. پویایی سیستم بر پایهی 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 [8]. متغیرهای حالت و نرخ که از اجزای اصلی مدلهای پویایی سیستم هستند؛ چگونگی ارتباط اجزای یک سیستم را بر اساس حلقههای بازخورد توصیف میکنند. پس از مدلسازی، از نرمافزار کامپیوتری برای شبیهسازی شرایط مختلف سیستم استفاده شده و سناریوهای مختلف تغییرات سیستم را در طول زمان، مشخص میکنند. با توجه به اينكه در پویایی سیستم، مسائل و مشكلات جهان واقعي مدل ميشود؛ لذا، باید مهارتهاي لازم جهت توسعه تفكر سيستمي كسب كرده و نحوهی درك رفتار سيستمهاي پيچيده و نحوهی استفاده از اين تكنيك 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 میشود؛ 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 بهکارگیری مدل و وجود نرمافزارهای مناسب
فرآیند مدلسازی، با شناسایی مشکل و تعریف مسئله آغاز میشود و با مشاهدهی 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 فرضیههای پویا هستند.
پس از مرحله فرضیهسازی، متغیرهای اصلی در قالب متغیرهای مستقل و وابسته همراه با آنها و نحوهی 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، فرآیند تبدیل پدیده به مدل که سبب تکمیل چرخه تصمیمگیری نیز میشود؛ نمودارهای جریان که زیربنای مدلسازی ریاضی در پویایی سیستم است؛ طراحی و ساخته میشود.
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 7-2، فرآیند مدلسازی را در مفهوم پویایی سیستم نشان میدهد [8].

شکل2-7 فرآیند مدلسازی [8]
همانگونه که مشاهده میشود؛ از نتایج هر مرحله، اطلاعاتی حاصل میشود که میتواند منجر به اصلاح و تجدید نظر در مراحل قبلی شود. این ویژگی، ساختار بازخوردی در پویایی سیستم را بیان میکند. این فرآیند، 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 استراتژیهای 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 میتواند به عنوان یک ابزار قدرتمند در دست مدیران قرار گیرد و از طرفی، چون مسئله به صورت یک سیستم کلی در نظر گرفته میشود؛ نتایج آن، فراتر از بررسیهای موردی برای هر کدام از اجزا خواهد بود [8].
فرآیندمدلسازی وتحلیل حساسیتهادرپویایی سیستمهابه صورت گامهای تقریباًاستانداردی است که عبارتند از :
1. 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 دادههای موجوددربایگانی،جمعآوری داده،مصاحبه ومشاهده مستقیم براساس اهداف اصلی تدوین وتعیین میکند.
• 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 .

2. تدوین فرضیههای 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.
3. جدول شرایط مدل:
در این جدول، متغیرهای تأثیرگذار بر مدل، نمایش داده میشود.

4. نمودارعلی حلقوی47:
درفرآیندمدلسازی 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 میشود. 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 وفرآیندهای بازخوردی هستند. این نمودارها،درابتدای پروژههای مدلسازی به منظوردستیافتن به مدلهای ذهنی و همچنین، برای ایجاد ارتباط بین نتایج حاصل از مدلسازی به کار میروند.

5. نمودارانباشت و جریان48:
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 میشود 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 نمیشود نمودارهای علّت و معلول، بر ساختار بازخوردی یک سیستم تأکید میکنند 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
6. فرموله کردن
پس ازآنکه،فرضیهی 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 میشود.

7. 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 میشود. 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

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه با موضوع بزرگراه رسالت، طرح جامع تهران، استان تهران Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درمورد زنجیره تامین، زنجیره تأمین، مدل سازی