پروژه نرم افزار انی لاجیک (AnyLogic)
در انتهای این پست دو پروژه تحلیل سیستم دینامیک (سیستم های پویا) که با نرم افزار انی لاجیک (AnyLogic) انجام و قرار داده شده است. جهت ارجاع به انتهای متن اینجا را کلیک کنید.
مبانی نظری رویکرد پویایی شناسی سیستم
سیستم ها و ویژگی های آنها
در این قسمت، برای آشنایی با مفهوم سیستم ابتدا مثالهایی از سیستم ارائه میشود و سپس به جزئیات بیشتر آن پرداخته خواهد شد. با کمی توجه به تشکیلات یک بانک مشخص است که یک بانک تعدادی انسان، ماشین، دفاتر، کامپیوتر، مقررات اداری و قوانین پولی و اقتصادی است که همه به نوعی وابسته به یکدیگر بوده و با اثر گذاشتن بر هم بمنظور ارائه خدمات بانکی و کسب درآمدهای اقتصادی دارای وحدت و هماهنگی هستند. یک واحد تولیدی، مثلاً تولید اتومبیل، مثال دیگری از سیستم است. مثلاً در یک سیستم تولیدی، ماشینهای تولیدی جزء اشیاء دائمی و مواد اولیه و یا تولیدات از اشیاء موقت سیستم بشمار میروند. هر یک از اشیاء دائمی یا موقت دارای یک یا چندین مشخصه هستند. اما در یک بررسی تنها آن دسته مشخصههایی که در ارتباط با هدف بررسی بوده و نتایج حاصل از آنها تاثیرگذار است مدنظر قرار گرفته و به عنوان مشخصه در مدل سیستم گنجانیده میشوند. به چگونگی اشیاء، مشخصات و روابط یک سیستم در یک لحظه زمانی وضعیت سیستم در آن لحظه میگویند. اغلب، تغییرات خارجی سیستم موثر واقع شده و بعضی تغییرات در سیستم دارای اثراتی از عوامل خارجی هستند. مجموعه اینگونه عوامل خارجی را که بر سیستم موثر و یا از آن تاثیرپذیرند “محیط سیستم” خوانند. همراه با گذر زمان مقدار بعضی از مشخصههای اشیاء سیستم تغییر مییابند. این تغییرات نسبت به زمان ممکن است بصورت پیوسته یا ناپیوسته باشد. از جمله عوامل خارجی میتوان به تعداد مشتریان بانک یا نحوه استفاده مشتریان از امکانات یا نوع استفاده و تعداد استفاده از تسهیلات بانک و غیره اشاره کرد.
سيستمهاي پيچيده و تفكر سيستمي
درك ضعيف از روابط داخلي پيچيده در سيستمها غالباً منجر به تصميماتي ميشود كه نتايج آن پايداري لازم را ندارند. اين امر نتيجه شهود بسياري از سياستمداران و محققين است و نياز به شناخت سيستمهاي پيچيده و خصوصيات آنها را به ما نشان ميدهد. ميتوان پيچيدگي سيستمها و تئوري مربوط به سيستمهاي پيچيده را به عنوان يك تئوري و تفكر سيستمي را به عنوان يك متدولوژي در اين مسير فرض كرد. تفكر سيستمي روشهاي گوناگوني دارد كه يكي از انواع آن پويايي سيستمها است كه در آن از ابزار كامپيوتری و شبيهسازي استفاده ميگردد. سنگه در تحليل سيستمهاي پيچيده ضمن ارائه الگو براي اين سيستمها، نشان داده است كه چگونه پيچيدگي و پويايي سيستم عكس العمل هايي رادر مقابل رفتار ما ايجاد ميكند كه پس از مدتي نتايج اوليه تصميمات را خنثي كرده و حتي وضعيت بدتري را نيز ممكن است ايجاد كند. دليل عمده اين مسئله، به اين موضوع بر ميگردد كه ذهن انسان براي تفسير رفتار سيستمهاي پيچيده اجتماعي مناسب نيست. اين نوع از سيستمها به طبقهاي از سيستم هايي تعلق دارند كه سيستمها داراي بازخورد غيرخطي و چند حلقهاي ناميده مي شوند.
شبیه سازی پیوسته (پویایی شناسی سیستم)
پويايي سيستم به عنوان يكي از مكاتب تفكر سيستمي، يك متدولوژي براي مطالعه و مديريت سيستمهاي پيچيده و داراي بازخورد است. اين سيستمها ميتوانند در حوزههاي مختلفي مانند كسب و كار، اقتصاد، محيط زيست، مديريت انرژي، مسائل شهري و ساير حوزه هاي اجتماعي و انساني وجود داشته باشد.
روش پویایی شناسی سیستم با تعریف روابط علی و معلولی بین متغیرها، به دنبال درک جامع و نظام مند از عملکرد کل سیستم و شناخت ارتباط درونی بین اجزای سیستم است. این رویکرد معتقد است که ویژگی های یک سیستم از تعامل بین اجزای آن به وجود می آید نه از فعالیت جداگانه بخش ها.
ايده اوليه شكل گيري اين حوزه پروژه اي بود كه فارستر براي شركت جنرال الكتريك انجام داد. در اين پروژه، سؤال كارفرما اين بود كه چه عواملي در سيستم موجودي انبار و به تبع آن نيروي انساني نوسان ایجاد می کند. تحقيقي كه فارستر بر روي اين موضوع انجام داد اين ايده را شكل داد كه از قوانین موجود در كنترل سيستم ها در حوزه مهندسي برق و مكانيك مي توان براي تحليل سيستم هاي اجتماعي نيز استفاده كرد. در اين رويكرد، تصويري از سيستم براساس بازخوردها و تاخيرهاي موجود ايجاد مي شود تا رفتار ديناميكي سيستم هاي پيچيده فيزيكي، زيستي و اجتماعي بهتر درک شود. مي توان گفت مهمترين اصل اساسي كه ديناميك سيستم ها بيان مي كند اين است كه بازخوردها و تاخيرها رفتار سيستم را مي سازند و پويايي رفتار سيستم ناشي از ساختار حاكم بر سيستم است.
ایشان پویایی سیستم را به عنوان یک روش شناسی شبیه سازی و مدل سازی برای تحلیل و تصمیم گیریهای بلند مدت مسائل پویای مدیریت صنعتی، مطرح کرد. در این روش از ابزارهای مختلفی نظیر نمودارهای علی حلقوی و انباشت و جریان به منظور مدلسازی سیستم استفاده میشود.
به کمک این رویکرد می توان سناریوهای مختلف را با دید سیستمی ارزیابی نمود. این رویکرد این امکان را فراهم می آورد تا تصمیم گیرنده راه کارهای سیاسی پیشنهادی خود را قبل از اعمال در سیستم حقیقی در مدل شبیه سازی شده تست و پیامدهای آن را در دوره زمانی بلندمدت بررسی و مطالعه کند(باستان و همکاران 2017). حل مسئله توسط متدولوژی پویایی شناسی سیستم در پنج مرحله به انجام می رسد.
1 .شناسایی و تعریف مسئله که ابتدا باید مساله شناسایی و عوامل به خوبی استخراج شود.
2 .ساختن نمودارهای علت و معلولی
3 .ساخت مدل ریاضی (نمودار حالت – دریان)
4 .شبیه سازی و اعتبارسنجی مدل
5 .تعریف سناریوهای مختلف، ارزیابی، انتخاب و پیاده سازی راه حل مناسب (باستان و همکاران، 2017).
فارستر براساس اين تجارب كتاب پويايي شهري را كه در مورد تحول ساختار شهري است با همكاري جان كويينز شهردار سابق بوستون نوشت. فارستر و همكارش مشاهده كردند كه دولت آمريكا براي كاهش مسائل تهيدستان شهري اقدام به احداث مسكن ارزان قيمت براي اين افراد در بخشهاي خاصي از شهر ميكند. با وجود جذابيت اوليه اين طرح، در درازمدت مشاهده مي شود كه اين ساختمان ها بلااستفاده رها شده يا تبديل به محل افراد خلاف كار شدهاند. مشاهده اين مسئله، اين ايده را در ذهن پژوهشگران ايجاد كرد كه اقداماتي كه در ظاهر مناسب و جذاب به نظر ميرسند، به علت پيچيدگيهاي سيستم شهري ممكن است خنثي شده يا حتي مسائل حادتري ايجاد نمايند. فارستر اين پديده را بدين شكل توضيح داد كه ساخت مسكن ارزان قيمت باعث تراكم بالاي افراد با تحصيلات و درآمد پايين در آن بخش از شهر مي شود و در نتيجه جذابيت ايجاد شركتها و محيط هاي كسب و كار را كه منابع توليد درآمد و شغل هستند را كاهش ميدهد. در نتيجه شركتها از اين مناطق كوچ كرده و سهم افراد تهيدست در اين منطقه بيشتر ميشود. اين روند به شكل يك حلقه مثبت باعث غيرجذاب شدن منطقه و حتي مهاجرت خود تهيدستان از آن منطقه (به علت نبودن شغل) ميشود.
تکنیک پویایی شناسی سیستم، موضوعی بین رشته ای است که از علوم مختلف برای مدل سازی و شبیه سازی روابط بین پدیده ها بهره می برد. این روش تاکنون در حوزه های مختلفی به کار گرفته شده است به طوری که کاربردهای آن در مدل سازی سیستم های اقتصادی طی سال های گذشته در حال افزایش است.
تکنیک پویایی شناسی سیستم، روشی برای تجزیه و تحلیل سیستم ها و حل مسائل پیچیده به کمک شبیه سازی کامپیوتری به شمار می رود. بر همین اساس بسیاری از افراد امروز از توانایی این تکنیک، برای ایجاد نظم در سیستم های پیچیده و کمک به دیگران برای فهم و یادگیری چنین سیستمهایی استفاده می کنند. پویایی سیستم با رفتار گسترده سیستم و اینکه چگونه آن رفتار بر تکامل سیستم در آینده تاثیر می گذارد، تاکید دارد و به این ترتیب تصمیم گیری را تسهیل میکند. بنابراین تکنیک پویایی های سیستم فرض می کند که اجزا در یک الگوی پیچیده با یکدیگر مرتبط میباشند و جهان از نرخها، سطح و حلقه های بازخور تشکیل شده است و جریان اطلاعات را به اندازه جریان فیزیکی مهم میداند و غیرخطی بودن و تاخیر از اجزای مهم هر سیستمی است. همچنین در برخی از منابع نیز شواهدی دال بر این موضوع که پویایی سیستم می تواند به درک و فهم محیط های پیچیده کمک کند ارائه شده است.
این تکنیک بر پایه نظریه اطلاعات-بازخورد شکل گرفته است که از علائمی برای نگاشت سیستم های کسب و کار در قالب نمودارها و معادلات استفاده می کند و زبان برنامه نویسی را برای شبیه سازی کامپیوتری به کار می گیرد. یکی دیگر از مهمترین اهداف مدل سازی پویایی شناسی سیستم، بررسی سیاست های بالقوه مختلف برای بهبود عملکرد سیستم است. از بین این سیاست ها، سیاستی که بهترین نتایج را ارائه دهد برای اجرا در سیستم انتخاب می شود.
نرم افزار انی لاجیک (Anylogic)
anylogic یک نرم افزار شبیه سازی همه منظوره با ویژگی هایی از قبیل پلت فرم چند منظوره – امکان انجام کار به صورت گروهی – انیمیشن سه بعدی – پشتیبانی از همه رویکردهای شبیه سازی – شی گرا و پشتیبانی از زبان برنامه نویسی جاوا است که کاربران شناخته شده زیادی در دنیا دارد . این نرم افزار در ساخت بازی های مبتنی بر وب، شبیه سازی کسب و کار و شبیه سازی استراتژیک با استفاده از مدل های عامل بنیان ، مدل های سیستم پویا و مدل رخدادهای گسسته کاربرد دارد. سه رویکرد برای شبیه سازی سیستم های واقعی وجود دارد که عبارتند از شبیه سازی رخدادهای گسسته، شبیه سازی عامل بنیان و شبیه سازی سیستم های پویا. بیشتر سیستم های دنیای اطراف ما از نوع ماشین های حالت متناهی بوده و توسط رویکرد شبیه سازی رخدادهای گسسته، قابل شبیه سازی. در شکل زیر نمایی از نرم افزار آورده شده است.
این نرم افزار شامل چند view با هدف دسترسی راحت تر به اطلاعات می باشد که شامل موارد زیر است:
Project view: یک ساختار درختی و سلسله مراتبی دارد و همه اشیای موجود در پروژه از طریق آن قابل دسترسی بوده و از آن برای سهولت حرکت در بین اجزای مختلف مدل استفاده می شود.
Problem view : به طور هم زمان و اتومات انواع متغیرها پارامترها و کدهای برنامه نویسی را چک می کند. هنگام توسعه مدل ممکن مشکلات یا خطاهایی را کشف کند. خطاهای کشف شده در این قسمت نمایش داده می شود.
Properties view: هنگامی که یک شی را از طریق ویرایشگر گرافیکی با Project view انتخاب می کنیم ویژگی های شی در Properties view نشان داده می شود و قابل تغییر است.
Pallet view: اشیا مورد نیاز برای شبیه سازی در چند tab طبقه بندی شده اند می توان با موس به فضای کاری drag نمود تا مدل مورد نظر ایجاد شود.
در زیر دو پروژه تحلیل سیستم پویا با نرم افزار انی لاجیک (AnyLogic) قرار داده شده است. تمامی پروژه ها دارای فایل نرم افزاری و یک فایل گزارش WORD هستند.
1- پروژه شماره 1 انجام شده با انی لاجیک / توضیحات / لینک خرید و دانلود
2- پروژه شماره 2 انجام شده با انی لاجیک / توضیحات / لینک خرید و دانلود
مطالب مشابه و مرتبط
