نمودارهای سیستمی ابزار قدرتمندی هستند که در درک چگونگی عملکرد سیستم‌های پیچیده به شما کمک می‌کنند. منظور از سیستم‌ها ممکن است هر چیزی باشند؛ از کسب‌وکارها گرفته تا مدل‌های زیست‌شناختی جمعیت، تاثیر سیاست‌گذاری‌های اجتماعی و غیره.
نمودارهای سیستمی برای نشان دادن این‌که چگونه تغییر یک عاملی بر عامل دیگر تاثیر می‌گذارد، بسیار مناسب هستند. هم‌چنین این نمودارها ابزارهای بسیار خوبی برای آشکار ساختن تاثیرات درازمدت یک تغییر هستند. مسئله‌ی مهم این است که نمودار سیستمی به خوبی نشان می‌دهد، چگونه تغییر یک عامل ممکن است بر خود آن عامل نیز تاثیر بگذارد. ترسیم نمودار سیستمی، روش مناسبی برای شروع ساخت یک مدل کامپیوتری است. این تکنیک به شما کمک می‌کند تا ساختار سیستمی که قرار است مدل‌سازی شود را طرح‌ریزی کنید. این روش عوامل و روابطی را که مهم هستند نشان می‌دهد و کمک می‌کند تا روابط میان عوامل را کمّی‌سازی کنید.
چگونگی استفاده از این ابزار
روابط میان عوامل
مهم‌ترین مسئله در استفاده از نمودارهای سیستمی، مرتبط ساختن عوامل با یکدیگر، برای نشان دادن رابطه‌ی میان آن‌هاست. برای مثال ممکن است شرکتی عوامل کیفیت محصول و رضایت مشتری را به هم ارتباط دهد. این شرکت معتقد است اگر کیفیت کالاهایش تغییر کند، رضایت‌مندی مشتری نیز تغییر خواهد کرد. ما این مسئله را به صورت پیکانی که این دو عامل را به هم مرتبط می‌سازد، نشان می‌دهیم:
شکل ۱: رابطه‌ی ساده‌ی یک طرفه بین دو عامل
علامت + نشان می‌دهد که عوامل در یک مسیر حرکت می‌کنند. به عبارت بهتر وقتی کیفیت بهبود می‌یابد، رضایت مشتریان نیز افزایش می‌یابد. پیکان، جهت رابطه را نشان می‌دهد، یعنی افزایش رضایت‌مندی مشتری، الزاما کیفیت کالاها را افزایش نمی‌دهد.
این روابط ممکن است به گونه‌ی معکوس نیز عمل کنند. شرکت ممکن است قیمت را به درک مشتریان از ارزش کالاهای خود مرتبط سازد. این رابطه در زیر نشان داده شده است:
شکل ۲: رابطه‌ی معکوس بین دو عامل
علامت – نشان می‌دهد که این رابطه به صورت معکوس عمل می‌کند، یعنی در این مورد، اگر قیمت را افزایش دهید، درک مشتریان از ارزش کالا کاهش می‌یابد.
حلقه‌های بازخوردی
بازخورد، مفهوم مهمی در استفاده از نمودارهای سیستمی است. در بسیاری از موارد، تغییر یک عامل بر عامل دیگر تاثیر خواهد گذاشت که در نتیجه‌ی این تغییر، عامل نخست نیز تحت‌تاثیر قرار می‌گیرد. بازخورد، تاثیر تغییر را یا کاهش می‌دهد و یا آن را تقویت می‌کند.
حلقه‌های تعادلی
هنگامی که بازخوردی تاثیر تغییر اولیه را کاهش می‌دهد، آن را حلقه‌ی تعادلی می‌نامیم. مثال زیر، نمونه‌ای از حلقه‌ی تعادلی را نشان می‌دهد که طی آن، یک شرکت خدماتی با منابعی اندک سعی در افزایش کیفیت دارد:
شکل ۳: مثالی از حلقه‌ی تعادلی
در این وضعیت، بهبود کیفیت خدمات منجر به افزایش رضایت‌مندی مشتری می‌شود و در نتیجه، تقاضا برای خدمات این شرکت نیز بالا می‌رود. شرکت به منظور برآوردن این تقاضا، زمان کمی برای اختصاص دادن به تک‌تک مشتریان دارد، که این امر توانایی شرکت برای بهبود کیفیت را کاهش می‌دهد.
به پیکان مدور کوچک در وسط حلقه توجه کنید. این پیکان نشان می‌دهد که حلقه به کدام سمت می‌چرخد. در نمودارهای پیچیده با تعداد زیاد حلقه، این پیکان نام‌گذاری شده و حلقه‌ها را مشخص خواهد کرد.
نمودار زیر نشان می‌دهد که چگونه کیفیت خدمات ممکن است با گذشت زمان در مثال بالا تغییر کند:
شکل ۴: چگونه کیفیت با گذشت زمان در حلقه‌ی تعادلی شکل ۳ تغییر می‌کند
حلقه‌های تقویت‌کننده
هنگامی که بازخورد، تاثیر تغییر اولیه را افزایش می‌دهد، آن را حلقه‌ی تقویت‌کننده می‌نامیم. مثال زیر یک سالن تئاتر را نشان می‌دهد که سعی دارد با سرمایه گذاری بیشتر، سودآوری خود را افزایش دهد.
شکل ۵: حلقه‌ی تقویت‌کننده که نشان‌دهنده‌ی تاثیر افزایش سرمایهگذاری در تئاتر است
هم‌چنان که سرمایهگذاری بیشتر می‌شود، تئاتر قادر است نمایش‌های بیشتری با بازیگران مشهورتر اجرا کند. نمایش‌های بهتر، باعث بررسی، بازدید و مرور بیشتر رسانه‌ها و در نتیجه، فروش بیشتر بلیط خواهد شد. این امر منجر به قابلیت سوددهی بالاتر و در نتیجه، مقدار پول بیشتر برای سرمایهگذاری در تولیدات آتی می‌شود.
نموداری که نشان می‌دهد چگونه فروش بلیط ممکن است با گذشت زمان تغییر کند، در زیر ارائه شده است:
شکل ۶: نموداری که نشان‌دهنده‌ی تاثیر حلقه‌ی تقویت‌کننده بر فروش در شکل ۵ است
توجه کنید که این نمودار بر این فرض است که سرمایهگذاری با گذشت زمان به صورت پیوسته افزایش می‌یابد. این نمودار برخی از حقایق مهم را نیز نادیده می‌گیرد. نخست آن‌که تعداد صندلی‌های محدودی در سالن تئاتر وجود دارد و دوم آن‌که عوامل بیرونی مانند رقابت و اشباع بازار در نهایت، رشد را محدود خواهند کرد. در نمودار سیستمی که نشان‌دهنده‌ی مسیر عملکرد حقیقی تئاتر است، این عوامل به عنوان حلقه‌های تعادلی نشان داده می‌شوند که بر این حلقه‌ی تقویت‌کننده تاثیر می‌گذارند.
عوامل بیرونی
در نمودارهای سیستمی که تا کنون مشاهده کردیم، تاثیر عوامل بیرونی بر سیستم نادیده گرفته شده بود. در مثال حلقه‌ی تعادلی فوق، فرض کردیم که تقاضا تنها زمانی افزایش می‌یابد که رضایت‌مندی مشتریان بیشتر شود. اما در واقعیت، تقاضای بیشتر، متاثر از وضعیت اقتصادی است. این امر در نمودار اصلاح‌شده در زیر نشان داده شده است:
شکل ۷: نمودار نشان‌دهنده تاثیر عاملی بیرونی بر سیستم است
عامل بیرونی را با فلش نام‌گذاری شده‌ای نشان می‌دهیم که جهت آن به سمت متغیرِ متاثر از عامل بیرونی است.
اختلاف‌ها
در مثال حلقه‌ی تقویت‌کننده‌ی بالا، فروش صندلی‌های تئاتر را به سرمایهگذاری بیشتر ربط دادیم. آن‌چه نتوانستیم در این مدل بگنجانیم این بود که تعداد محدودی صندلی در سالن تئاتر وجود دارد. این امر به ناچار رشد فروش بلیط‌ها را محدود می‌کند چرا که اگر سالن بیش از صندلی‌های موجودش بلیط بفروشد، مشتری‌های خود را عصبانی خواهد کرد.
این مسئله را با ایده‌ی اختلاف میان دو پارامتر در مدل خود می‌گنجانیم. بین تعداد صندلی‌های موجود (عاملی بیرونی که هنوز در مدل خود نگنجانده‌ایم) و تعداد صندلی‌های به کار رفته (بلیط‌های فروخته شده) اختلاف وجود دارد. هم‌چنان که سالن تئاتر بلیط‌های بیشتری را به فروش می‌رساند، میزان این اختلاف کاهش می‌یابد. در نقطه‌ی مشخصی، دیگر این سالن نمی‌تواند بلیط‌های بیشتری بفروشد؛ در نتیجه افزایش سرمایهگذاری بیشتر از این، هیچ سودی نخواهد داشت.
ما این مسئله را با اصلاح نمودار، که هم عامل بیرونیِ تعداد محدود صندلی‌ها و هم اختلافِ تعداد صندلی‌های خالی و به فروش نرسیده را نمایش می‌دهد، نشان می‌دهیم:
شکل ۸: نمودار سیستمی نشان‌دهنده‌ی تاثیر اختلاف بر روی سیستم
وقتی برای همه‌ی صندلی‌ها بلیط فروخته می‌شود، یعنی زمانی که کل صندلی‌های موجود منهای بلیت‌های خریداری شده مساوی صفر شود، سود بیش از این افزایش نمی‌یابد، مگر آن‌که عوامل دیگری وارد سیستم شوند. دقت کنید که داشتن تعریف دقیقی از اختلاف دو عامل برای صحت مدل مهم است.
تاخیر
تاثیر تاخیر، آخرین نکته‌ای است که باید در نمودارهای سیستمی خود در نظر بگیریم.
در حالت ایده‌آل، وقتی تغییری در سیستم به وجود می‌آوریم، سیستم باید فورا با وضعیت جدید سازگار شود. اما در واقعیت، همیشه قبل از آن‌که سایر عوامل با تغییر تطبیق یابند، تاخیری وجود دارد. در سیستم‌هایی که انسان‌ها در آن نقش دارند، این تاخیر زمانی رخ می‌دهد که افراد زمانی را صرف برقراری ارتباط و عادت‌کردن به ایده‌های جدید و اعمال تغییر می‌کنند. می‌توانیم این تاخیر را در مدلی ساده با استفاده از بزهای کوهی و یوزپلنگهای ایرانی نشان دهیم. همین‌طور که تعداد بزهای کوهی افزایش می‌یابد، غذای بیشتری در دسترس یوزپلنگ‌ها قرار می‌گیرد. بنابراین تعداد یوزپلنگ بیشتری زنده مانده و می‌توانند تولید مثل کنند.
بخشی از تاخیر در این سیستم، مدت زمانی است که طول می‌کشد تا یوزپلنگ متولد شود و به بلوغ برسد. بخش دیگر تاخیر، مدت زمانی است که طول می‌کشد تا یوزپلنگهای گرسنه بمیرند. بازخورد، زمانی رخ می‌دهد که یوزپلنگ‌ها، بزهای کوهی را می‌کشند. هر چه تعداد یوزپلنگ‌ها بیشتر باشد، تاثیر آن‌ها بر جمعیت بزهای کوهی بیشتر خواهد بود. سیستم زیر بیان‌گر این مسئله است:
شکل ۹: نمودار نشان‌دهنده‌ی تاخیر در سیستم
به خطوط مورب دوگانه روی خط که نشان‌دهنده‌ی رابطه بین جمعیت بز کوهی و یوزپلنگ است، توجه کنید. این خطوط بیان‌گر آن هستند که نوعی تاخیر، سرعت تغییر عامل مربوطه را کم می‌کند. اگر هیچ تاخیری در سیستم نبود، نمودار نشان‌دهنده تعداد یوزپلنگ‌ها، با گذشت زمان به صورت زیر در می‌آمد:
شکل ۱۰: نمودار نشان‌دهنده سازگاری در جمعیت یوزپلنگ‌ها در صورتی که هیچ تاخیری وجود نداشت.
در این حالت سازگاری فورا رخ می‌دهد. هر گونه تغییر در جمعیت بز کوهی فوراً با افزایش در جمعیت یوزپلنگ‌ها همراه است. به عبارت بهتر، یوزپلنگهای اضافی، بزهای کوهی اضافی را می‌خورند و بعد هم فوراً در اثر کمبود غذا می‌میرند. اما تاخیر در سیستم موجب می‌شود که سیستم رفتار متفاوتی داشته باشد:
- ابتدا جمعیت یوزپلنگ‌ها فرصت خواهد داشت تا افزایش یابد.
- سپس، هم‌چنان که غذا شروع به کم شدن می‌کند، جمعیت زیاد یوزپلنگ‌ها به زاد و ولد ادامه خواهند داد.
- این افزایش تعداد یوزپلنگ‌ها موجب کاهش عظیم تعداد بزهای کوهی می‌شوند.
- سپس این امر منجر به کاهش شدید جمعیت یوزپلنگ‌ها می‌شود، چرا که این حیوانات از گرسنگی می‌میرند.
- جمعیت بزهای کوهی دوباره به حالت اول بازگشته و بهبود می‌یابند، زیرا تعداد یوزپلنگهای کمتری وجود دارند که آن‌ها را شکار کنند و تعدادشان را کم کنند.
اگر هیچ عامل دیگری بر این سیستم تاثیر نداشته باشد، تعداد یوزپلنگ‌ها ممکن است نوسان داشته باشند، همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است:
شکل ۱۱: نمودار نشان‌دهنده‌ی تاثیر تاخیر بر جمیت یوزپلنگ‌ها زمانی که در شکل ۹ تاخیر در نظر گرفته شده باشد
این نوسان، زمانی رخ می‌دهد که جمعیت یوزپلنگ‌ها پیوسته سازگاری بیش از حدی داشته باشد، که نخست در افزایش و سپس در کاهش جمعیت، شاهد آن هستیم. در این سیستم، هر چه مدت زمان بیشتری طول بکشد تا یوزپلنگ زاد و ولد کند و از گرسنگی بمیرد، یعنی هر چقدر تاخیر بیشتر باشد، تغییرات به وجود آمده در جمعیت یوزپلنگ‌ها (دامنه نوسان نمودار) بیشتر خواهد بود.
بهبود مدل سیستم‌ها
مدل‌هایی که تا کنون مشاهده کردیم، ساده بودند. این مدل‌ها بسیاری از تاثیرات ممکن بر هر سیستم را نادیده گرفته‌اند. برای مثال در مدل بزهای کوهی و یوزپلنگ‌ها، تاثیر بیماری، خشک‌سالی و فعالیت‌های انسانی و غیره را نادیده گرفتیم. می‌توانیم مدل خود را با افزودن عوامل بیرونی تا حد امکان بهبود می‌دهیم. سپس آن را با حذف عواملی که تاثیر اندکی دارند (باعث پیچیده شدن مدل می‌شوند) ساده‌تر کنیم.
عوامل بیرونی ممکن است به صورت زیر باشند:
- طبیعی: آب و هوا، منابع طبیعی، بیماری، تغییرات محیطی و …
- تکنولوژی: فناوری‌های جدید، تغییرات در فناوری و …
- انسانی: روان‌شناختی، عاطفی، انتظارات و ….
- سیاسی: ایدئولوژی، فساد، اثربخشی، منافع و ….
- اجتماعی: ارزش‌ها، مقاومت در برابر تغییر، سنت‌ها و …
- مالی: وضعیت اقتصاد، سرمایهگذاری و …
در نهایت، ممکن است مدلی متشکل از تعدادی حلقه‌ی تقویت‌کننده و حلقه‌ی تعادلی و عوامل بیرونی به دست آورید. مثال زیر، نمودار پیچیده‌تری از سیستم بزهای کوهی و یوزپلنگهای ایرانی را نشان می‌دهد:
شکل ۱۲: مدل سیستمی کامل که نشان دهنده چگونگی تغییر جمعیت بزهای کوهی و یوزپلنگ‌ها است.
نمودارهای سیستمی به عنوان مبنای مدل‌های کامپیوتری
زمانی که روابط بین عوامل نمودار خود را مشخص کردید، می‌توانید بررسی کنید که آیا می‌توانید به این روابط مقداری عددی بدهید یا خیر. مثلا در مثال بالا می‌بینید که اگر خشک‌سالی، علف موجود برای بزهای کوهی را نصف کند، جمعیت بزهای کوهی تا یک‌سوم کاهش می‌یابد. می‌توانید این رابطه را در مدلی کامپیوتری نشان دهید. راه‌کار مفید شروع این کار با مدل‌های ساده و تا حدی پیچیده، ایجاد مدل به کمک صفحه گسترده است.
