Introduzione alla System Dynamics - diegm
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Introduzione alla System Dynamics - diegm
Introduzione alla System Dynamics (SD) e declinazione della System Dynamics in ambito economico-manageriale: la Business Dynamics. Marilisa Favretto Università degli studi di Udine AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics • Prospettive di analisi 2 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics • Prospettive di analisi 3 COS’È LA SYSTEM DYNAMICS È una tecnica che consente di: • rappresentare i sistemi come insiemi di più componenti che interagiscono tra di loro • analizzarne il comportamento dinamico Viene applicata mediante la realizzazione di modelli di simulazione che vengono fatti ‘girare’ su un apposito software. 4 Cenni storici • Nasce alla fine degli anni ’50 presso il MIT (Massachusetts Institute of Technology) di Cambridge (USA) ad opera di J.W. Forrester, che pubblica successivamente: – Industrial dynamics (1961) – Urban dynamics (1969) – World dynamics (1973) • Si accresce nei contenuti teorici grazie alla corrente del Pensiero Sistemico, soprattutto con P. Senge: – La quinta disciplina (1990) • Trova un’accurata organizzazione solo recentemente con J.D. Sterman (ancora MIT): – Business dynamics: system thinking and modeling for a complex world (2000) 5 Discipline, strumenti ed aree logiche TEORIA DEI SISTEMI TEORIA DELLA SIMULAZIONE APPROCCIO SISTEMICO E DINAMICO APPROCCIO DINAMICO E QUANTITATIVO SYSTEMS DYNAMICS APPROCCIO SISTEMICO, DINAMICO E QUANTITATIVO TEORIA BUSINESS DYNAMICS SYSTEMS DYNAMICS APPLICATA AL MNGT APPLICAZIONI 6 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics – CONCETTO DI SISTEMA – CAUSALITA’ CIRCOLARE – ACCUMULI E FLUSSI • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 7 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics – CONCETTO DI SISTEMA – CAUSALITA’ CIRCOLARE – ACCUMULI E FLUSSI • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 8 SISTEMA – definizione meccanica « gruppo di elementi che operano insieme per un fine comune » J.W. Forrester, “Principles of Systems”, 1968 9 SISTEMA – definizione organica « unità globale organizzata di interrelazioni fra elementi, azioni o individui » E. Morin, “Il metodo. Ordine, disordine, organizzazione ”, 1983 IL IL CERVELLO: CERVELLO: 1011 1011 – – 1012 1012 neuroni neuroni 1.000 1.000 dendriti dendriti per per neurone neurone 1012 1012 – – 1013 1013 connessioni connessioni (1.000 (1.000 – – 10.000 10.000 miliardi) miliardi) 10 COME AFFRONTARE IL “COMPLESSO” COME AFFRONTARLO ? sistemi complessi bisogna utilizzare un approccio sistemico. Per confrontarsi con i Il complesso va compreso nel suo insieme, non spiegato nelle sue pieghe. 11 L'APPROCCIO SISTEMICO • Nuovo modo di interpretare la realtà • Sviluppatosi dal dopoguerra • Non disassembla le parti (Approccio riduzionista: "le cose equivalgono alla somma delle loro parti”) – I sistemi sono più complessi della semplice somma delle loro parti. – Studia l'organizzazione dei sistemi, piuttosto che i loro dettagli specifici. • Vantaggi: – Affronta problemi complessi – Permette di individuare strategie d'azione anche in ambiti complessi – Non entra nei dettagli tecnici della materia – Svela strutture e comportamenti ad un livello di astrazione elevato – E’ indipendente dal particolare campo di indagine 12 SISTEMA COMPLESSO SISTEMA SISTEMA COMPLESSO COMPLESSO costituito da ELEMENTI ELEMENTI molti diversi CONNESSIONI CONNESSIONI molte non-lineari 13 L’impresa come sistema complesso con controllo in retroazione ambiente e mercato Criteri decisionali Azioni Sistema impresa Retroazione Prestazioni Risultati Analisi dei risultati 14 SISTEMA E AMBIENTE ESTERNO: I CONFINI VARIABILI ESOGENE AMBIENTE ESTERNO SISTEMA SISTEMA VARIABILI ENDOGENE Esempi: • Pianeta Terra • Animale • Società 15 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics – CONCETTO DI SISTEMA – CAUSALITA’ CIRCOLARE – ACCUMULI E FLUSSI • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 16 CONCETTO DI CAUSALITA’ X Y Siamo in presenza di un legame causale quando una variabile X influenza un’altra variabile Y 17 Esempio di legame causale Un legame causale viene rappresentato così: Nascite Aumento della popolazione Questo diagramma si legge: “Le nascite causano un aumento di popolazione” O meglio: “Le nascite influenzano l'aumento di popolazione” 18 Causalità e correlazione Vendite di gelati Vendite di gelati X Numero di morti tra gli anziani Numero di morti tra gli anziani Temperatura media 19 CAUSALITA’ LINEARE vs CAUSALITA’ CIRCOLARE CAUSA CAUSA EFFETTO EFFETTO RETROAZIONE VARIABILE VARIABILE XX CIRCOLO CAUSALE VARIABILE VARIABILE YY 20 Un esempio di circolo causale Ricerca & Sviluppo • • • IMMAGINARE NUOVI PRODOTTI AMPLIAMENTO GAMMA NUOVE POSSIBILITA’ DI MERCATO • • • RICAVI UTILI POSSIBILITA’ DI INVESTIMENTO Vendite 21 Un circolo causale può coinvolgere molte variabili …ad esempio in un’azienda Assemble To Order Tempi di consegna Saturazione capacità produttiva Ordini Backlog 22 I circoli causali possono concatenarsi … …ad esempio in un’azienda Assemble To Order Investimenti in R&S Tempi di consegna Saturazione capacità produttiva Utili Ordini Ricavi Backlog 23 …e sovrapporsi. …ad esempio in un’azienda Assemble To Order Investimenti in R&S Tempi di consegna Saturazione capacità produttiva Utili Ordini Ricavi Backlog Investimenti in capacità produttiva 24 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics – CONCETTO DI SISTEMA – CAUSALITA’ CIRCOLARE – ACCUMULI E FLUSSI • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 25 Circuiti a retroazione di informazione Circuiti a retroazione DIMENSIONE TEMPORALE Circuiti a retroazione di informazione Variabili di flusso Variabili di livello 26 ACCUMULI E FLUSSI – metafora idraulica FLUSSO ENTRANTE Variabile di flusso Variabile di accumulo FLUSSO USCENTE Variabile di flusso ACCUMULO 27 ACCUMULI E FLUSSI – notazioni grafiche e definizione SIMBOLO Stock SIGNIFICATO Variabile di livello Flussi in entrata e in uscita Regolatore di flusso Sorgenti e pozzi del sistema (confini) 28 ACCUMULI E FLUSSI – uso delle notazioni grafiche un accumulo può variare solo a causa dei flussi stock Flusso in ingresso Flusso in uscita al flusso corrisponde una variabile effettiva 29 ACCUMULI E FLUSSI – esempi Conto bancario Maturazione degli interessi magazzino fornitura spedizioni 30 AUSILIARIE E COSTANTI – notazioni grafiche e definizione SIMBOLO SIGNIFICATO Variabile ausiliaria generica Il suo valore è determinato da un’equazione algebrica Variabile ausiliaria costante Il suo valore non cambia nel tempo 31 ACCUMULI E FLUSSI – il magazzino ACCUMULO FLUSSO ENTRANTE fornitura magazzino spedizioni FLUSSO USCENTE ordini indice di copertura desiderato AUSILIARIA COSTANTE ESOGENA 32 ACCUMULI E FLUSSI – le vendite FLUSSO ENTRANTE ACCUMULO staff di vendita assunzioni staff di vendita ordini di vendita reddito AUSILIARIA AUSILIARIA ricavi di vendita AUSILIARIA 33 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 34 PENSIERO SISTEMICO Pensiero basato sulla concatenazione di eventi Variabili endogene Variabili esogene Visione Strutturale (organizzazione strutturata) Struttura Sistemica (retroazione) Tipo di Comportamento Eventi (“istantanee del sistema”) 35 STRUTTURA SISTEMICA e VARIABILI ESOGENE Domanda di mercato Tempi di consegna Saturazione capacità produttiva Investimenti in R&S Utili Ordini Ricavi Variabile esogena Backlog 36 Concetto di polarità Per interpretare il comportamento di un sistema tramite i circuiti a retroazione è necessario inserire il concetto di polarità: • dei legami causali • dei circuiti a retroazione • dominante di un sistema (accenno) 37 Polarità dei legami causali X + Y un legame è positivo se: ∂y >0 ∂x – una variazione del valore di X produce una variazione del valore di Y nella stessa direzione _ X Y un legame è negativo se: ∂y <0 ∂x – una variazione del valore di X produce una variazione del valore di Y nella direzione opposta 38 Notazioni polarità legami causali Notazioni polarità legami causali Legame positivo Legame negativo + s Variazione nello stesso verso - o Variazione in verso opposto 39 Legami dei circuiti a retroazione: circoli positivi e circoli negativi Circoli positivi + Circoli negativi + A A Circolo positivo + D + B (+) D + B (-) + _ C P1. + + C N1. + A + A Circolo negativo _ D B (+) _ P2. _ D B (-) – _ C + N2. C _ 40 … altre notazioni Circoli negativi (auto-bilancianti) Circoli positivi (auto-rafforzanti) s s A A Circolo auto-rafforzante s D s B (R) D s B (B) R o C P1. s s C N1. s A s A Circolo auto-bilanciante o D B (R) o P2. o D B (B) B o C s N2. C o 41 Esempi di ambiguità + + Xo Prezzo Profitti Prezzo - Profitti + Vendite Temperatura Ambiente + Temperatura Caffè Raffreddamento Non corretto Temperatura Caffè - + Differenza Temperature Raffreddamento - + 42 Introducendo le polarità nell’esempio precedente… Domanda di mercato + Investimenti in R&S Tempi di consegna + + _ Saturazione capacità produttiva _ + Utili Ordini + + + Backlog Ricavi + Investimenti in capacità produttiva + 43 …ottengo la mappa causale Domanda di mercato + Investimenti in R&S Tempi di consegna + + + Ordini - + + + Backlog Utili Ricavi + _ _ + Saturazione capacità produttiva + Investimenti in capacità produttiva + 44 La mappa causale • Rappresentazione della struttura retroattiva • Non può essere usata istantaneamente per determinare il comportamento dinamico … • … ma può essere utile per associare ad una struttura un’evoluzione dinamica nota vedi archetipi 45 Approccio qualitativo Prospettiva dinamica Prospettiva sistemica + A + D B (+) + C Comportamento fondamentale del sistema + Mappa Causale del sistema archetipo 46 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 47 EVENTI … Livello del magazzino al tempo t al tempo t+1 al tempo t+2 al tempo t+3 48 magazzino … ed EVOLUZIONI TEMPORALI tempo 49 SINTESI COMPORTAMENTI FONDAMENTALI esponenziale valore valore goal-seeking tempo tempo crescita ad “S” valore valore oscillazioni tempo tempo 50 ARCHETIPI L’archetipo è una struttura retroattiva generica, illustrata da una mappa causale, associata ad un comportamento fondamentale. L’archetipo rappresenta un fenomeno compare frequentemente nella realtà. che Ne descriveremo 4 51 Caratteristiche fondamentali degli archetipi sistemici • Descrivono una situazione problematica • Rappresentano, tramite circuiti causali, il sistema che ha generato il fenomeno osservato • Fanno emergere un principio o un insegnamento dall’interpretazione sistemica del fenomeno osservato 52 Primo archetipo : “auto-rafforzamento ” Prospettiva sistemica + Prospettiva dinamica Situazione attuale Situazione attuale (+) Incremento netto + tempo 53 Esempio di archetipo “auto-rafforzamento ” + + staff di vendita assunzioni staff di vendita Ordini di vendita (+) + ordini di vendita reddito + ricavi di vendita + tempo Altro esempio: Motivazione dei dipendenti 54 Secondo archetipo : “auto-bilanciamento ” Prospettiva sistemica + Prospettiva dinamica Situazione attuale Situazione desiderata (-) Discrepanza Situazione attuale dall’alto + discrepanza discrepanza Correzione + Situazione desiderata dal basso Tempo 55 Esempio di archetipo “auto-bilanciamento ” tempi + di consegna ordini di vendita (-) ordini di vendita saturazione capacità produttiva + + portafoglio ordini - capacità produttiva tempo Altri esempi: • Numero incidenti/(auto x km) • Difettosità nei processi produttivi 56 Terzo archetipo : “limite alla crescita ” Prospettiva sistemica Prospettiva dinamica Condizione limitante Situazione Condizione limitante Azione di crescita + (+) + Situazione (-) Azione di rallentamento + tempo 57 Esempio di archetipo “limite alla crescita ” + assunzioni staff di vendita + tempi + di consegna staff di vendita + (+) - ordini di vendita (-) + reddito + saturazione capacità produttiva ricavi di vendita + + - portafoglio ordini Capacità produttiva ordini di vendita Condizione limitante Altri esempi: • Crescita vegetali • Numerosità interventi pacemaker tempo 58 Quarto archetipo : “processo di riequilibrio con ritardo” Prospettiva sistemica Prospettiva dinamica Situazione attuale + Situazione attuale Situazione desiderata Ritardo temporale azione (-) Correzione + Discrepanza Situazione desiderata + Tempo 59 Esempio di archetipo: “processo di riequilibrio con ritardo” + Numero di clienti Numero di clienti desiderato Ritardo temporale azione Discrepanza (-) Prezzo + + Numero di clienti effettivi Numero di clienti desiderato Tempo 60 SINTESI Archetipi Auto-rafforzamento + Auto-bilanciamento Situazione attuale Situazione attuale + (-) Incremento netto esponenziale Circolo negativo Condizione limitante + Situazione desiderata Situazione attuale - - (-) Ritardo temporale azione Azione di rallentamento + (-) crescita ad “S” + Discrepanza Correzione Circolo negativo goal-seeking Riequilibrio con ritardo Limite alla crescita Azione di crescita (+) Situazione + Discrepanza Correzione + + Circolo positivo Circolo positivo + - (+) + Situazione desiderata Circolo negativo + oscillazioni 61 AGENDA • Introduzione • Principi base della System Dynamics • Prospettive di analisi – PROSPETTIVA SISTEMICA – PROSPETTIVA DINAMICA – PROSPETTIVA STRUTTURALE 62 Approccio quantitativo Prospettiva sistemica Prospettiva strutturale Prospettiva dinamica Mappa Causale Mappa Strutturale Modello di Simulazione staff di vendita staff di vendita + + staff di vendita assunzioni staff di vendita + assunzioni staff di vendita reddito ordini di vendita (+) assunzioni staff di vendita reddito ordini di vendita ordini di vendita reddito + ricavi di vendita ricavi di + vendita ricavi di vendita staff(t1) = staff(t0) + ∫ assunzioni(t) dt ricavi = ordini ⋅ prezzo assunzioni = (% invest. staff) ⋅ reddito …….. 63 Dalla mappa causale alla mappa strutturale staff di vendita + assunzioni staff di assunzioni staff di vendita + staff di vendita staff di vendita assunzioni staff di vendita vendita + ordini di vendita ordini (+) reddito reddito reddito + ordini di vendita ricavi di vendita + ricavi dalla mappa causale… ricavi di vendita … alla mappa strutturale … RICONOSCENDO ACCUMULI, FLUSSI, COSTANTI E AUSILIARIE … 64 Dalla mappa strutturale al modello di simulazione staff di vendita staff di vendita assunzioni staff di vendita assunzioni staff di vendita ordini di vendita reddito t1 staff(t = staff(t assunzioni(t)dt 1) di 0) + ricavi vendita =∫ordini ⋅ prezzo ricavi di vendita ordini di vendita t0 staff(t 1) = staff(t0) + ∫ assunzioni(t) dt ricavi = ordini ⋅ prezzo assunzioni staff = (% invest. staff) ⋅ reddito assunzioni = (% invest. staff) ⋅ reddito …….. reddito ricavi di vendita dalla mappa strutturale … … al modello di simulazione 65 … ESPLICITANDO QUANTITATIVAMENTE LE RELAZIONI … In particolare l’equazione per ogni accumulo sarà del tipo : t1 t1 t0 t0 A(t1 ) − A(t0 ) = ∫ A' (t ) dt = ∫ [IN (t ) − OUT (t )] dt IN Accumulo A OUT 66 Riassumendo … Mappa Causale Mappa Strutturale Modello di Simulazione staff di vendita staff di vendita + + staff di vendita assunzioni staff di vendita + assunzioni staff di vendita reddito ordini di vendita (+) assunzioni staff di vendita reddito ordini di vendita ordini di vendita reddito + ricavi di vendita ricavi di + vendita ricavi di vendita staff(t1) = staff(t0) + ∫ assunzioni(t) dt ricavi = ordini ⋅ prezzo assunzioni = (% invest. staff) ⋅ reddito …….. ++ Accumuli, Accumuli,flussi, flussi, ausiliarie ausiliarieeecostanti costanti ++ Equazioni Equazionididistruttura struttura 67 Business Dynamics SYSTEMS DYNAMICS APPLICATA AL MNGT Step StepdidiMODELLIZZAZIONE MODELLIZZAZIONEdella dellametodologia metodologia System SystemDynamics Dynamics 1) ANALISI DEI COMPORTAMENTI E FOCALIZZAZIONE DEL PROBLEMA 2) ANALISI DEL CONTESTO ORGANIZZATIVO E DEI PROCESSI DECISIONALI 3) MAPPATURA DELLE RISORSE CHIAVE 4) INDIVIDUAZIONE DI CIRCUITI DI RETROAZIONE ELEMENTARI 5) INDIVIDUAZIONE DELLE STRUTTURE SISTEMICHE 6) ANALISI DELLA RELAZIONE STRUTTURA-COMPORTAMENTO ANALISI QUALITATIVA BUSINESS DYNAMICS 68 Business Dynamics (1) ANALISI QUALITATIVA BUSINESS DYNAMICS Step Stepper peruna unacompleta completaMODELLIZZAZIONE MODELLIZZAZIONE della dellametodologia metodologiaSystem SystemDynamics Dynamics 7) COSTRUZIONE DEL DIAGRAMMA CAUSALE QUANTITATIVO 8) SIMULAZIONE AL COMPUTER 9) CONFRONTO CON I DATI STORICI ANALISI DINAMICA QUANTITATIVA BUSINESS DYNAMICS 69