5. 1. Базовая структура

5. 1. Базовая структура

Указанным выше требованиям удовлетворяет динамическая структура, состоящая из резервуаров или уровней, связанных между собой управляемыми потоками, как показано на рис. 5–1.

Рис. 5–1. Базовая структура модели.

Рис. 5–1 содержит четыре существенных элемента, которые ниже будут рассмотрены раздельно:

— несколько уровней;

— потоки, перемещающие содержимое одного уровня к другому;

— функции решений (изображенные в виде вентилей), которые регулируют темпы потока между уровнями;

— каналы информации, соединяющие функции решений с уровнями.

Эта базовая структура будет использована здесь даже применительно к промышленным и экономическим моделям, кажущимся на первый взгляд значительно более сложными. Если читатель получит ясное представление об этой структуре и о соответствующих ей основных уравнениях из последующей главы, он не встретит никаких трудностей при переходе и к более сложным моделям. В каждом отдельном случае более сложные системы будут, однако, состоять из четырех приведенных выше элементов основной структуры, показанной на рис. 5–1. В последующих параграфах будут рассмотрены все четыре элемента основной структуры модели.

Уровни. Уровни характеризуют возникающие накопления внутри системы. Это товары, имеющиеся на складе, товары в пути, банковская наличность, производственные площади и численность работающих. Уровни представляют собой те значения переменных в данный момент, которые они имеют в результате накопления из-за разности между входящими и исходящими потоками[26]. Уровни имеют место во всех шести потоках, которые будут рассмотрены ниже: информации, материалов, заказов, денежных средств, рабочей силы и оборудования.

Очень важно отметить, что по единице измерения переменных еще нельзя судить, имеем ли мы дело с уровнем или с темпом, так как некоторые уровни измеряются такими же количественными показателями, что и темпы (например, единицы в неделю). Это может приводить к путанице, пока не будет выяснено основное различие между уровнями и темпами.

Надежным способом определения, является ли переменная уровнем или темпом потока, служит выяснение вопроса о том, может ли переменная существовать и иметь определенное значение в системе, приведенной в состояние покоя. Если всякое движение в форме потоков было бы прекращено, уровни все равно остались бы. Так, например, при прекращении поступления и отправки товаров на складе сохраняется определенный уровень их запасов. Если бы вся деятельность в системе остановилась, то темпы были бы неразличимы, а уровни физических величин, таких, как товары, денежные средства и рабочая сила, могли бы быть определены и в неподвижной системе.

Уровни существуют не только в сетях физических величин, но и в информационной сети. «Уровни осведомленности» существенны при мысленной оценке, влияющей на выбор решения. Уровни удовлетворения, оптимизма и воспоминаний о пагубной депрессии в прошлом — все они влияют на экономическое поведение. Уровень осведомленности об инфляционных тенденциях оказывает влияние на капиталовложения. В более прозаическом примере уровень современной деловой активности влияет на решения о размещении заказов и создании запасов. Вся память и преемственность между прошлым и будущим воплощается в уровнях системы.

В информационной сети мы вероятнее всего можем встретить уровни, имеющие единицы измерения, которые обычно характерны для темпов. Возьмем, например, средний уровень сбыта за прошлый год. Он может измеряться объемом за месяц или долларами за год. Однако это не темп потока, характеризующий мгновенную скорость передачи от одного какого-либо уровня к другому. При тенденции постоянного роста средний темп сбыта, определенный в любой данный момент, никогда не будет равен фактическому текущему темпу сбыта в тот же самый момент. О средней величине сбыта в деловой практике часто говорят как об уровне — уровне сбыта или уровне деловой активности. Средний уровень сбыта определяется путем интегрирования мгновенных фактических темпов сбыта за некоторый период времени, например за год; поэтому он описывается математическими уравнениями такой же формы, как и другие уровни в системе. Приведя систему в состояние покоя, мы увидим, что средняя величина сбыта за прошлый год представляет собой уровень. Мы можем в данный момент прекратить всю деятельность по сбыту и доставке товаров, не нарушая понятия и количественного значения средней величины сбыта за прошлый год.

Темп потока. Из предшествующего обсуждения вопроса об уровнях становится ясной природа темпов потока. Темпы определяют существующие мгновенные потоки между уровнями в системе. Темп отражает активность, в то время как уровни измеряют состояние, которое является результатом активности в системе. Темпы точно так же, как и уровни, существуют во всех шести сетях, которые могут составлять систему — материалов, заказов, денежных средств, рабочей силы, оборудования и информации.

Темпы потока устанавливаются на основе уровней в соответствии с законами, которые определяют вид функций решений, В свою очередь темпы определяют уровни. В состав уровней, которыми определяется темп потока, обычно входит и тот уровень, из которого исходит данный поток.

Функции решений. Функции решений (в последующем изложении называемые иногда уравнениями темпов) представляют собой формулировку линии поведения, определяющую, каким образом имеющаяся информация об уровнях приводит к выбору решений, связанных с величинами текущих темпов. Все решения касаются предстоящих действий и выражаются в форме темпов потока (выдачи заказов, приобретения оборудования, найма рабочей силы). Как будет показано в разделе 9.4, функции решений имеют отношение как к решениям, принимаемым в процессе управления, так и к таким действиям, которые обусловлены естественным состоянием системы.

Функция решения может иметь форму несложного уравнения, которое определяет простейшую реакцию потока на состояние одного или двух уровней (так, производительность транспортной системы часто может быть адекватно выражена количеством товаров в пути, представляющим собой уровень, и константой — средним запаздыванием на время транспортировки). С другой стороны, функция решения может представлять собой длинную и детально разработанную цепь вычислений, выполняемых с учетом изменения ряда дополнительных условий. Так, например, решение о найме рабочей силы может быть связано с учетом следующих уровней: имеющейся рабочей силы, среднего темпа поступления заказов, числа работников, проходящих курс обучения, числа вновь принятых работников, задолженности по невыполненым заказам, уровней запасов, наличия оборудования и материалов и т. д.

Информация как основа решений. На рис. 5–1 показано, что функции решений, на основе которых устанавливаются темпы, связаны только с информацией об уровнях. Темпы не определяются другими темпами. Это в принципе всегда верно[27].

В принципе использование мгновенных, сложившихся в данный момент, темпов в качестве вводов при выработке других решений недопустимо. Практически существующие в данный момент темпы вообще неизмеримы. Если мы существенно сократим тот интервал времени, под которым мы понимаем «данный момент времени», мы ничего не будем знать о темпах любых действий, осуществляемых в это же самое время. Например, мы не в состоянии знать темп сбыта в нашей фирме именно в этот момент; практически это было бы для нас неосуществимо из-за постоянных кратковременных колебаний этой величины. То, что мы понимаем под темпами «в данный момент», есть на самом деле средние уровни, вроде среднего сбыта за неделю или месяц, или за прошлый год.

Выбирая весьма короткий интервал времени, мы можем установить в принципе, что данное решение не может зависеть от некоторых других принимаемых в данный момент решений (или мгновенных темпов) в другой части системы. Эта другая совокупность решений может зависеть от тех же самых уровней на входе. Решение о найме дополнительного числа работников нью-йоркской фирмой принимается независимо от аналогичного решения, принимаемого в тот же момент конкурирующей фирмой в Чикаго. Оба эти решения в конечном счете определяются итоговыми уровнями, такими, как действительная численность безработных и наличие запасов нереализованной продукции[28].

Принцип независимости решений применим на практике; он служит краеугольным камнем построения модели. Из этого принципа не вытекает необходимость чрезмерного сокращения интервалов времени, для которых производятся расчеты в модели. Он делает возможным построение моделей, не требующих трудоемких вычислений, связанных с обращением матриц.