نمودار حالت و جریان

نمودار حالت و جریان (نمودار سطح و نرخ)

جریان و حالت نام متغیرهایی هستند که در سیستم وجود دارند و از آنها در رسم نمودار حالت و جریان استفاده می‌شود. این نمودار پس از ترسیم نمودار علت و معلولی طراحی می‌شود و پویایی سیستم را نشان می‌دهد.

متغیر حالت (Stock یا State): به فارسی متغیر انباشت یا متغیر انباره یا متغیر سطح Level هم نامیده می‌شود. متغیرهای حالت وضعیت سیستم را در یک زمان مشخص به نشان می‌دهند. اگر زمان نگه داشته شود این متغیرها بازهم قابل تعریف هستند. برای نمونه موجودی محصولات یا تعداد پرسنل یک شرکت نمونه‌ای از متغیرهای حالت هستند.

متغیر جریان (Rate یا Flow): به فارسی متغیر نرخ هم نامیده می‌شود. این متغیرها وابسته به زمان هستند و اگر زمان نگه داشته شود دیگر قابل تعریف نیستند. متغیرهای حالت توسط متغیرهای جریان تغییر می‌کنند. برای نمونه ارسال سفارش موجب کاهش موجودی محصولات می‌شود یا تولید محصول موجب افزایش موجودی محصولات می‌شود.

متغیرهای حالت و جریان

متغیرهای حالت و جریان

ترسیم نمودار حالت و جریان

برای ترسیم نمودار حالت-جریان ابتدا باید تمامی متغیرهای سیستم شناسایی شوند و مرز بسته تعریف شود. حالت‌‌ها و جریان‌‌ها در کنار بازخوردها دو مفهوم اصلی در نظریه سیستم‌های پویا به شمار می‌رود. متغیرهای حالت همان انباشتگی هستند که وضعیت سیستم را مشخص می‌کنند. این متغیرها اطلاعاتی را ایجاد می‌کنند که بر مبنای آنها تصمیم‌گیری و اقدام می‌شود. حالت­‌ها لزوماً ملموس نیستند. جریان‌ها نرخ تغییر وضعیت­های موجود در این سیستم‌ها هستند. پس از تعیین مرزهای مدل و چارچوب کلی آن و تعیین روابط بین متغیرهای کلیدی در قالب حلقه­‌های علت و معلولی، باید صورت‌بندی مدل با استفاده از نمودارهای حالت-جریان انجام شود.

نمونه‌ای از یک سیستم مرز بسته

نمونه‌ای از یک سیستم مرز بسته

کنش متقابل میان متغیرهای یک پدیده موجب انتقال منابع (Resources) به مخازن و سپس از مخازن به چاه‌ها (Sinks) می‌شود. تنها مخازن در درون مرز بسته قرار می‌گیرند و منابع و چاه‌ها خارج از مرز بسته واقع می‌شوند. چشمه بیانگر یک متغیر حالت است که جریانی که از خارج از مرز مدل سرچشمه می گیرد از آن جاری می‌شود. چاه نیز متغیر حالتی را نشان می‌دهد که جریانی که از مرز مدل خارج می شود به داخل آن سرازیر می‌شود. فرض بر این است که چشمه‌ها و چاه‌ها ظرفیت نامحدودی دارند.

نحوه رسم نمودار جریان در ونسیم

پویایی سیستم برای ترسیم نمودار حالت-جزیان از مجموعه‌ای از سمبل‌های خاص استفاده می‌کند:

متغیرهای حالت با استفاده از یک مستطیل نمایش داده می‌شد. مانند یک کانتینتر که شامل موجود کالا است.

جریان ورودی به‌صورت فلش با جهتی به سمت حالت ترسیم می‌شود که نشان دهنده افزایش حالت می‌باشد.

جریان خروجی به‌صورت فلش با جهتی به سمت خارج حالت ترسیم می‌شود که نشان دهنده افزایش کاهش می‌باشد.

رسم نمودار جریان در ونسیم

رسم نمودار جریان در ونسیم

خلاصه و جمع‌بندی

یکی از بخش­های اصلی مدل‌سازی به روش پویایی سیستم، نمودار جریان مدل است که اجزای اصلی تشکیل دهنده آن متغیرهای حالت و متغیرهای جریان هستند. چون مطالعات پویایی سیستم دارای جنبه مقداری و کمی هم می‌باشند، بنابراین دوایر بازخوران باید بوسیله یک ابزار کمی و قابل محاسبه تعریف شوند. به همین منظور، فعالیت یک دایره بازخوران بوسیله متغیرهای قابل سنجش تعریف می‌شود. برای اینکه بتوان فعالیت یک دایره بازخوزان را تبیین نمود دو نوع متغیر لازم است: متغیر نوع اول باید سطح یا حالت سیستم را بطور پیوسته نمایش دهد و متغیر دوم بیانگر هر نوع افزایش یا کاهش در سطح یا حالت باشد. جریان و حالت اسم متغیرهایی هستند که در سیستم وجود دارند و از آنها در رسم نمودار انباره-جریان استفاده می‌شود (انباره همان متغیر حالت هست).

در رسم ساختار حالت و جریان یک سیستم باید تصمیمات مهمی درباره مرز مدل گرفته شود. زنجیره های حالت و جریان را با استفاده از چشمه ها و چاه ها که در نمودار حالت و جریان به شکل ابر نشان داده می شود. فرض می شود که ظرفیت چشمه ها و چاه ها نامحدود است. حالت ها و جریان ها ورای این نقطه در نظر گرفته نمی شوند، شما تمامی بازخوردها یا تعاملات ممکن با متغیرهای حالت خارج از مرز را حذف کنید.