آموزش رایگان نرم افزار ونسیم (Vensim)| جزوه PDF

مقدمه

در این فایل به آموزش رایگان نرم افزار شبیه سازی ونسیم می پردازیم. نرم افزار ونسیم (Venism) بعنوان یک ابزار توانمند در مدلسازی، شبیه سازی، تجزیه وتحلیل مدل های سیستم دینامیکی (سیستم های پویا) استفاده می شود. این نرم افزار از طریق نمودارهای علی و معلولی و نمودار جریان مدل را برای شبیه سازی آماده  می کند.

در نرم افزار ونسیم به معرفی متغیرهای زیر می پردازیم:

• متغير حالت: اسم، چيزي كه جمع مي شود.
  نرخ يا جريان: فعل، فعاليتي كه اندازه متغير حالت را تغيير مي دهد.
  متغير كمكي يا تبديل كننده: تبديل مي كند، رابطه يا عدد ثابتي را نگهداري مي كند ، جمع نمي شود.
  فلش يا اتصال: ورودي ها و اطلاعات را انتقال مي دهد.

پویایی سیستم

بزرگ ترین ثابت عصر مدرن، تغییر است. تمامی این تغییرات نهادها، روال ها و باورهای سنتی را به چالش می کشند. از همه مهم تر، بیشتر تغییراتی که برای درک آنها تلاش می کنیم پیامدهای خواسته یا ناخواسته ی خود بشرند. حال آن که غالبا تلاش های همراه با حسن نیت ما برای حل مسائل فوری، منجر به مقاومت در برابر سیاست می شود، یعنی سیاست های ما به دلیل واکنش های پیش بینی نشدهی انسان های دیگر یا طبیعت، به تعویق می افتد، کم رنگ می شود، با شکست می خورد. چالشی که همه ی ما با آن روبروییم، چگونگی حرکت از کلی گویی دربارهی افزایش سرعت یادگیری و تفکر سیستمی است به سوی یافتن ابزارها و فرآیندهایی که ما را در درک بهتر پیچیدگی ها، طراحی سیستم های اجرایی بهتر و ایجاد تغییرات در سیستم ها، از شرکت های کوچک گرفته تا سازمان های بزرگ، یاری می کند. گاهی مسئله در بعد کوچک است، هم در بعد زمان هم در بعد مکان و مشکل خاصی را نمی تواند برایمان ایجاد نماید و به سرعت قابل حل است. اما مسائل و مشکلات دیگری وجود دارد که ما را بیشتر درگیر می کند. در این موارد نتایج محدود به زمان و مکان نیست و همه را تحت تأثیر قرار می دهد. در این موارد نیاز به تفکر سیستمی کاملا حس می شود. بینش سیستمى قرية بر مفهوم کل گرایی متکی است. توجه و تعمق در کل یک وجود و نه فقط در اجزاء آن از خصوصیات بارز سیستم می باشد. اعتقاد کل گرایانه، نه تنها تصویری جامع از آن موجودیت و کردارش به دست می دهد، بلکه کل گرایی تنها راه شناخت واقعی وجودها و پدیده هاست. تفکر سیستمی، رویکرد سیستمی، پویایی سیستم ها و تئوری سیستم ها عبارات رایجی هستند که همگی به حوزه ای از فعالیت ها در قالب نام عمومی سیستم ها» مربوط می شوند.

واژه سیستم را به معنای گروهی از بخش های مستقل که الگوی واحدی را شکل می دهند به کار می بریم. مجموعه ای از دو یا بیشتر از اجزاء که برای رسیدن به هدفی سازماندهی و هماهنگ شده اند را سیستم می گویند. به يقين روش سیستمی انقلابی در شیوه اندیشیدن ایجاد کرده است. اندیشه سیستمی روشی برای تصمیم گیری درست تر و اتخاذ تصمیمات مناسب تر را فراهم می سازد. فکر سیستمی مجموعه فعالیت های زنجیره واری است که از بخش مفهومی شروع و به بخش محاسباتی و فنی ختم می شود. برای اتخاذ تفکر سیستمی باید به اندازه ی کافی از نظر فاصله و زمان دور از آن ایستاد تا قادر به دیدن آن بود. اصول و مبانی پویایی های سیستم ابتدا در بین سالهای ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ مطرح شد. این رویکرد جهت بررسی مسائل پیچیده سیستمی که معمولا در فضای دارای عدم قطعیت مورد بررسی قرار می گیرند، به کار می رود.

پویاشناسی سیستم ها یا تحلیل سیستم دینامیک روشی است برای بالا بردن سطح یادگیری در سیستم های پیچیده. به هر حال، برای فهم سیستم های پیچیده پویا، به چیزی بیش از ابزارهای تکنیکی برای خلق مدل های ریاضی نیاز است. پویاشناسی سیستم، دیدگاه و مجموعه ای از ابزارهای مفهومی است که ما را قادر به فهم ساختار و پویایی سیستم های پیچیده می کند. همچنین پويا شناسی سیستم، یک روش مدل سازی ماهرانه و ظریفی است که در ساخت شبیه سازی کامپیوتری از سیستم های توانمند استفاده می کند و استفاده از آنها منجر به طراحی سازمان ها و سیاست های مؤثر می شود. سیستم های پویا می تواند برای درک رفتار سیستم های پیچیده در طول زمان و به منظور توسعه مدل شبیه سازی یک سیستم پیچیده مورد استفاده قرار گیرد. سیستم های پویا نشان دهنده یک دنیای مجازی فراهم آورنده یک آزمایشگاه تعاملی به منظور بررسی رفتار سیستم های پیچیده در مورد استفاده از سیاست های مختلف است. سیستم های پویا روشی شناخته شده است که یک چارچوب نظری و مفاهیم را برای مدل سازی سیستم های پیچیده فراهم می کند و برای طیف گسترده ای از مشکلات علوم اجتماعی و فیزیکی اعمال شده است.

فرآیند مدل سازی سیستم های پویا شامل نقشه برداری از بخش های مهم یک سیستم و شبیه سازی پریایی تعامل میان بخش های مختلف می باشد. سیستم های پویا کمک می کند تا سیاست گذاران چگونگی تغییرات سیستم در طول زمان را درک کنند، از این رو توسعه یک دیدگاه نمی تواند از مطالعات نقطه ای که با تعداد کمی از عناصر حیاتی سیستم و یا از طریق تجزیه و تحلیل سیستم در یک لحظه خاص از زمان انجام شده است به دست آید.

ساختارهای علی

روش پویایی شناسی سیستم، روابط و تاثیرات غیر مستقیم را در نظر نمی گیرد بلکه تنها در ارتباط با روابط على مستقيم عمل می کند. در این روش تاثيرات على به دو صورت مثبت و منفی تعریف می شوند.

• مثبت: به این معناست که اگر متغیر تاثیر گذار افزایش یابد (کاهش یابد) متغیر تاثیرپذیر نیز افزایش می یابد کاهش می یابد. به عبارت دیگر یک تغییر در متغیر A باعث تغییر در متغیر B در همان جهت می گردد.
• منفی: به این معناست که اگر متغیر تاثیرگذار افزایش یابد (کاهش یابد) متغیر تاثیر پذیر کاهش می یابد افزایش می یابد. در واقع تغییر در متغیر A باعث تغییر در متغير B در خلاف جهت آن می گردد.

حلقه های بازخورد

بازخورد جنبه نفوذ کننده و اساسی یک رفتار است که همانند هوایی که تنفس می کنیم نامرئی، اما ضروری است. در حقیقت بیشتر رفتارهای پیچیده معمولا از تعامل ها و بازخوردها به وجود می آیند و از پیچیدگی خود اجزا ناشی نمی شوند. از آنجاییکه پویایی از بازخوردها ناشی می شود، همه یادگیری ها به بازخوردها بستگی دارد. همه سیستم های پویا از تاثیر متقابل دو نوع حلقه بازخورد به وجود می آیند. این حلقه ها عبارتند از:

• حلقه بازخورد مثبت یا خود تقویت کننده: به این معناست که یک افزایش اولیه در متغير A بعد از یک مدت زمان باعث افزایش در آن شده و در طول زمان این روند ادامه می یابد. این حلقه ها منجر به تقویت و بزرگ شدن آنچه که در سیستم اتفاق می افتد می گردند.

• حلقه بازخورد منفی یا خود تصحیح کننده: این حلقه ها مخالف تغییر می باشند و موجب خنثی و باطل شدن تغییرات می گردند. به محض افزایش میزان یک متغیر، حلقه های منفی گوناگونی برای ایجاد توازن در مقدار آن ایجاد می شوند.

حلقه های بازخورد در حالت ایزوله وجود ندارند و اغلب چندین حلقه بازخورد با هم مرتبط هستند. به مجموعه دو یا چند حلقه بازخورد، سیستم بازخورد گفته می شود. در نمودارهای حلقه على اگر تعداد علامت های منفی در حلقه بازخورد، غیر زوج باشد آن حلقه بازخورد منفی است. و اگر تعداد علامت های منفی زوج باشد بنابراین حلقه بازخورد مثبت می گردد. به حاصل ضرب علامت های مربوط به ارتباطات موجود در یک حلقه، تاثیر خالص گفته می شود.

ساختار متغیرهای انباشت و جریان

انباشت ها نشان دهنده وضعیت سیستم هستند و حاوی اطلاعاتی می باشد که بر اساس آن تصمیمات اتخاذ و اقداماتی صورت می گیرد. انباشت ها باعث ماندگاری اطلاعات در سیستم ها می شود. این متغیرها عامل اختلاف بین جریان ها و نرخهای ورودی و خروجی است و در نتیجه منبع نامتعادل کننده پویایی سیستم ها می باشد.

جریان های ورودی افزایش در محتوای مخزن و جریان های خروجی کاهش در آن را به دنبال خواهد داشت. متغیرهای جریان، موقعیت متغیرهای انباشت را تنظیم و کنترل می کنند. بنابراین متغیرهای جریان متغیرهایی هستند که نیاز به هدف گذاری در استراتژی ها برای حل موقعیت های مشکل دارند. یک راه برای تشخیص این دو متغیر از هم این است که فرض کنیم ناگهان کل سیستم متوقف شود. در این صورت متغیرهای جریان صفر خواهند شد یا موجودیت خود را از دست خواهند داد در حالیکه متغیرهای انباشت ممکن است همان ارزش قبل از توقف سیستم را حفظ کنند. به عنوان مثال یک فروشگاه در روز جمعه تعطیل می شود، فروش در این روز صفر است ولی موجودی کالا برابر با موجودی پنجشنبه شب می باشد

تاخیرها

یکی دیگر از عناصر ساختاری مدل های SD تاخیرهای زمانی است که در نمودارهای حلقه على با علامت یک پیکان با خط مورب نشان داده می شود. تاخیر به فرآیندی گفته می شود که خروجی با تاخیری به دنبال ورودی حاصل می شود. این اختلاف بین ورودی و خروجی فرآیند در یک انباشت جمع می گردد. تاخیرها در ایجاد پویایی اهمیت حیاتی دارند. تاخیرها نوسان ایجاد کرده و در ایجاد توازن بین اثرهاي کوتاه و بلندمدت سیاست ها عامل اصلی محسوب می شوند.

از آنجاییکه در روش پویایی شناسی سیستم (SD) فرض بر این است که ساختار سیستم رفتار آن را می سازد، مدل های حاصل از آن باید بین ساختار و رفتار، ارتباط برقرار کنند. بنابراین به منظور ایجاد یک رفتار متفاوت، نیاز است که در ساختار تغییر شکل رخ دهد. در واقع در این روش یک مدل ساختاری ترسیم می شود، رفتار آن آزمون می گردد و سپس ساختار آن تغییر یافته و در محیط آزمایشگاهی مورد آزمون قرار می گیرد تا رفتار مطلوب مشخص گردد. فرآیند مدلسازی پویایی شناسی سیستم، اغلب تکرار شونده و مشارکتی است. نمودار زیر مراحل مختلف این فرآیند مدلسازی را نمایش می دهد. هر یک از این مراحل در طی پروژه مدلسازی چندین بار انجام می پذیرند. در واقع در طی این فرآیند از یک مدل کوچک شروع کرده و تدریجا به آن وسعت می بخشند.

حالت های اساسی رفتار پویا

به صورت کلی، به منظور استاندار سازی علم پویایی سیستم ها، برگرفته از نوع تغییراتی که در طول زمان در سیستم تحت مطالعه ایجاد می شود، انواع مختلف رفتار سیستم ها را به ۴ الگو تقسیم بندی نموده اند که این رفتار در نرم افزار ونسیم نیز به خوبی قابل مقایسه هستند.

1- الگوی رفتار با رشد توانی

در این الگو یک مقدار اولیه در طول زمان شروع به رشد می نماید و به تدریج نرخ رشد افزایش می یابد. این مدل برگرفته از یک قانون ریاضی است. هرچند ممکن است در تجارت روند رشد، دقیقا مدل رشد توانی را پیروی ننماید. اما ایده اصلی همان افزایش رشد است. این همان ایده اصلی است که انتظار داریم. بسیاری از سیستم ها از آن پیروی کنند.

٢- الگوی هدف گرا مقادیر مورد نظر

در طول زمان به سمت هدف معینی سوق می یابند.

٣- الگوی رشد و شکل

این الگو ترکیبی از رفتار رشد توانی در طول زمان است که توسط رفتار هدف گرا کنترل می شود.

۴- رشد نوسانی
در این الگو مقادیر مورد نظر در طول زمان در اطراف مقادیر مشخصی در حال نوسان می باشند، ابتدا رشد به صورت رشد توانی است اما به تدریج قبل از حرکت در جهت معکوس به حالت s – shaped تبدیل می شود.

البته سایر گونه های رفتاری نیز وجود دارد که در مقایسه با ۴ الگوی بیان شده کمتر وجود دارند، مانند: .تعادل، رفتار تصادفی و آشفتگیی. در شکل زیر حالات مختلف رفتار پویا آورده شده است.

تدوین فرضیه پویا

به محض اینکه مساله شناسایی و مشخص گردید مدلسازان باید نظریه ای را به نام فرضیه پویا برای شرح رفتار مسئله ساز تدوین کنند. این فرضیه، نظریه موثر و کارآمدی را از چگونگی بروز مسئله مطرح می سازد. همچنین در این مرحله به منظور تسهیل تدوین فرضیه پویا، ساختار سیستم ترسیم شده و اطلاعاتی در مورد مرز مدل، متغیرهای درونزاو برونزا بدست می آید. به منظور ترسیم ساختار سیستم از نمودارهای حلقوی علی و ساختارهای انباشت و جریان استفاده می شود به طور معمول مدل های حاصل یک یا چند هدف زیر را دنبال می کنند:

• درک رفتار سیستم
• یافتن اقداماتی برای ارتقای رفتار سیستم
• آزمون فرضیه
• مشخص ساختن مدل های ذهنی و به کار گرفتن آنها به عنوان یک ابزار ارتباطی