Simulace stárnutí českého obyvatelstva (Vensim) - Revision history

Kosv08 at 15:06, 12 June 2022

2022-06-12T15:06:17Z

Kosv08 at 15:00, 12 June 2022

2022-06-12T15:00:58Z

Kosv08 at 15:37, 10 June 2022

2022-06-10T15:37:21Z

Kosv08 at 15:35, 10 June 2022

2022-06-10T15:35:14Z

Kosv08 at 15:32, 10 June 2022

2022-06-10T15:32:14Z

Kosv08 at 15:29, 10 June 2022

2022-06-10T15:29:58Z

Kosv08 at 15:29, 10 June 2022

2022-06-10T15:29:04Z

Kosv08 at 15:28, 10 June 2022

2022-06-10T15:28:07Z

Kosv08 at 15:22, 10 June 2022

2022-06-10T15:22:06Z

Kosv08: Vkládání stránky

2022-06-10T15:19:05Z

Vkládání stránky

New page

Veronika Kostrouchova KOSV08
Simulace stárnutí českého obyvatelstva (Vensim)

=Definice problému=
Existuje jen málo výzkumů o populaci založených na System Dynamics (SD). V této seminární práci je rozebrána charakteristika populace v České republice. Na základě SD metody byl vytvořený populační predikční model s využitím Aging Chains s ohledem na stárnutí a gender populace. Řetězec stárnutí je rozdělen na dva řetězy, jeden pro každé pohlaví. Řetězce stárnutí se skládají ze zásobního a průtokového diagramu, parametry byli kvantifikované na základě demografických dat pro Českou republiku dle Českého statistického úřadu. Cílem této seminární práce byl představit a poskytnout model řetězce stárnutí obyvatelstva České republiky.

=Metoda=
Cílem této simulace bylo vytvořit populační model vycházející z reálných dat z roku 2020 pro Českou republiku a udělat predikci charakteristiky obyvatelstva pro následujících 5 let, tj, do roku 2025. Pro porovnání byl vytvořen totožný model, ale vycházející z reálných dat z roku 2015. Výsledky druhého modelu byly porovnány s reálnými daty z roku 2020. Pro vytvoření této simulace byl zvolen simulační software Vensim, protože je to nástroj, který je vhodný pro modely systémové dynamiky.

=Model=
Modely jsou Stock and Flow diagramy, kde pomocí stavů a toků predikujeme narození a úmrtí obyvatel ČR. Do modelů jsou vkládána reálná data ze stránek Českého statistického úřadu, některá data byla dopočítávána ale vychází vždy z dostupných dat, výpočty i ostatní vstupní data jsou k dispozici v souboru komprimovaném metodou ZIP včetně použitých modelů.

Modely vychází z obecného populačního modelu, kde populaci ovlivňují narození (pozitivně ovlivnění mírou plodnosti) a úmrtí (pozitivně ovlivněno mírou úmrtnosti). Modely jsou na rozdíl od obecného modelu rozděleny na dva řetězy, podle pohlaví. Populace je navíc rozdělena do věkových kategorií: děti jsou ve věku 0-14, dospělí jsou ve věku 15-49 (toto rozdělení bylo učiněno na základě dat od ČSÚ, kde míra plodnosti je počítána od věku 15 let a do 49 let) a senioři (nad 50 let). Pro každou věkovou kategorii byla dopočítávána míra úmrtnosti. Kromě míry plodnosti bylo z důvodů pohlavních řetězců zapotřebí ještě dopočítat poměr pohlaví pro novorozence v daném vstupním roce.

[[File:Casual_loop_populace.JPG]]
[[File:Populacni model 2020.JPG]]

'''Proměnné modelu'''

Popis a výpočet proměnných:(m značení pro male, f pro female)

Stock proměnné se týkají populace, jsou rozdělené podle pohlaví a věku:
'''Pm/f1:''' population male/female kids – populace dětí ve věku mezi 0-14 let,
'''Pm/f2:''' population male/female adults - populace dospělých ve věku mezi 15-49,
'''Pm/f3:''' population male/female seniors - populace nad 50 let.

Rovnice stavů:
Pm/f1 = INTEGRAL (Bm/f - m/f1 - Dm/f1)
Pm/f2 = INTEGRAL (m/f1 - Dm/f2 - m/f2)
Pm/f3 = INTEGRAL (m/f2 - Dm/f3)

'''Pomocné proměnné'''

'''Bm/f:''' new male/female babies, počet novorozenců, výpočet je následující:
Bm/f = Pf2 * BR * SR (Pf2 je population female adults, aneb ženy v reprodukčním věku. BR – míra plodnosti, která uvádí průměrný počet novorozenců pro daný rok, pro každou ženu v reprodukčním věku, SR – sex ratio je poměr pohlaví).

'''m/fi:''' počet lidí konvertujících ze skupiny i do skupiny i+1, v modelu pomocí delay function (delay fixed): 14 let pro m/f1 and 35 let pro m/f2.

'''Dm/fi:''' počet úmrtí pro každý rok ve skupině i, Dm/fi = Pm/fi * DRm/fi

'''Drm/fi:''' míra úmrtnosti ve skupině i, dopočítávána jako počet úmrtí v dané věkové kategorii děleno počet obyvatel pro daný rok, dle dostupných dat ČSÚ, viz tabulka níže.

'''BR:''' birth rate - míra plodnosti, dle ČSÚ 1.707 pro rok 2020, 1.570 pro rok 2015.

'''SR:''' sex ratio – poměr pohlaví, pro rok 2020 bylo male sex ratio at birth spočítáno 1.0436 a female sex ratio at birth 0.9582 (Poměr pohlaví vychází z počtu narozených chlapců a děvčat pro daný rok, v roce 2020 se narodilo 56276 chlapců a 53924 dívek), pro rok 2015 bylo male sex ratio 1.0532 a female sex ratio 0.9494 (56817 narozených chlapců a 53947 dívek).

'''Vstupní data:'''
[[File:Vstupní data simulací.JPG]]

=Výsledky=
Proběhla simulace obou modelů a pro posouzení správnosti modelů byly porovnány výsledky simulace modelu 2015 s reálnými daty. Modely byly posléze upraveny, byla přepočítána míra úmrtnosti, aby nebyla s ohledem na celou populaci, ale na danou věkovou kategorii. Přepočítané míry úmrtnosti jsou uvedené v tabulce níže.

[[File:Upravená míra.JPG]]

Dále byl upraven výpočet Pm/f3 = INTEGRAL (m/f2 - Dm/f3), byl přidán průměrný věk dožití pro dané pohlaví, vypočítaný z níže uvedené tabulky. (Novější data nebyla dostupná, byla proto použita stejná pro obě simulace.)

[[File:Průměrný věk dožití.JPG]]

'''Výsledky upravených simulací:''' (R značí reálná data, S data získaná simulací)

'''Počet obyvatel'''
[[File:Počet obyvatel výsledky simulace.JPG]]

'''Počet úmrtí'''
[[File:Výsledky simulace počet úmrtí.JPG]]

'''Porovnání simulace pro rok 2020 a reálných dat z roku 2020'''

[[File:Graf porovnávající počet obyvatel.JPG]]

'''Interpretace výsledků:''' Simulace předpokládala menší úbytek starších obyvatel a menší nárůst v kategorii dětí a dospělých (v kategorii dětí byl větší rozdíl mezi předpokládaným množstvím obyvatel a reálným počtem). To může být vysvětleno následujícím způsobem: oproti roku 2015 (tj. rok, ze kterého simulační data pro rok 2020 vycházejí), byla reálná míra plodnosti vyšší než ta z roku 2015 (v roce 2020 je 1.707 a v roce 2015 byla 1.570), což by ovlivnilo počet novorozenců během uplynulých pěti let a následně také počet žijících dětí v roce 2020. Simulace také nebere v úvahu migraci populace, níže uvedená tabulka uvádí data z ČSÚ ohledně migrace, data jsou pro rok 2020 (data jsou ale společná i pro Slovensko).

Age group 0-14 15-49 50+
Emigration 1,329 19,850 7,555
Immigration 4,827 45,366 5,468

Zde je porovnání simulovaných dat plus reálných migračních dat (přičtením přistěhovalých a odečtením vystěhovalých obyvatel) s reálnými daty z 2020.

Age group M+F 0-14 M+F 15-49 M+F 50 +
suma sim + 1567116 4958666 4446423
suma real 1715044 4850549 4134562

Důvod neshody mezi simulačními a reálnými daty spočívá nejspíš v rozdílných mírách plodnosti a úmrtnosti. Míra plodnosti rostla a tudíž bylo více novorozenců, míra úmrtnosti také rostla, proto pak bylo více úmrtí a méně obyvatel ve vyšších věkových kategoriích, za co mohla nejspíše pandemie způsobená SARS-CoV-2, která začala v roce 2020, a kterou simulace používající data z roku 2015 nemohla zohlednit. U počtu úmrtí se model blízce shodoval s realitou u nižších věkových skupin, u nejstarších skupin byla ale jak bylo již uvedeno výše, skutečná míra úmrtnosti v roce 2020 mnohem vyšší než ta z roku 2015.

[[File:Porovnaní počet úmrtí.JPG]]

Simulace používající data z 2020 a predikující hodnoty pro rok 2025 nás podobně jako předchozí simulace upozorňuje, že obyvatelstvo České republiky stárne, zvyšují se počty osob ve věkových kategoriích F50+ a M50+ ale v ostatních kategoriích se počty osob podle simulace snižují (stejně jako u modelu, který používal data z roku 2015). Model ale nebere v úvahu migrační data, která kvůli současné politické situaci budou pro predikci počtu obyvatel zcela zásadní.

=Závěr=

Simulace byly vytvářené použitím reálných dat dostupných na stránkách Českého statistického úřadu, byly vytvořeny dva modely využívající data z roku 2015 a z roku 2020. Oba modely predikovaly populaci České republiky pět let do budoucna. Model s daty z roku 2015 byl poté porovnán s reálnými daty z roku 2020. Ačkoli simulace vycházely z reálných dat, kvůli fixním mírám plodnosti a úmrtnosti u jednotlivých věkových a genderových kategorií byly odchylky výsledků simulace s porovnáním s reálnými daty. Modely také nezohledňovaly migrační pohyby obyvatelstva, což také snižovalo jejich predikční hodnotu.

=Reference=
Czech Demographic Handbook - 2020, dostupné z: https://www.czso.cz/csu/czso/czech-demographic-handbook-2020

=Kód=
[[File:Simulace KOSV08.zip]]

@@ Line 4: / Line 4: @@
 =Definice problému=
-Existuje jen málo výzkumů o populaci založených na System Dynamics (SD). V této seminární práci je rozebrána charakteristika populace v České republice. Na základě SD metody byl vytvořený populační predikční model s využitím Aging Chains s ohledem na stárnutí a gender populace. Řetězec stárnutí je rozdělen na dva řetězy, jeden pro každé pohlaví. Řetězce stárnutí se skládají ze zásobního a průtokového diagramu, parametry byli kvantifikované na základě demografických dat pro Českou republiku dle Českého statistického úřadu. Cílem této seminární práce byl představit a poskytnout model řetězce stárnutí obyvatelstva České republiky.
+Existuje jen málo výzkumů o populaci založených na System Dynamics (SD). V této seminární práci je rozebrána charakteristika populace v České republice. Na základě SD metody byl vytvořený populační predikční model s využitím Aging Chains s ohledem na stárnutí a gender populace. Řetězec stárnutí je rozdělen na dva řetězy, jeden pro každé pohlaví. Řetězce stárnutí se skládají ze zásobního a průtokového diagramu, parametry byly kvantifikované na základě demografických dat pro Českou republiku dle Českého statistického úřadu. Cílem této seminární práce bylo představit a poskytnout model řetězce stárnutí obyvatelstva České republiky.
 =Metoda=
@@ Line 14: / Line 14: @@
 Modely vychází z obecného populačního modelu, kde populaci ovlivňují narození (pozitivně ovlivnění mírou plodnosti) a úmrtí (pozitivně ovlivněno mírou úmrtnosti). Modely jsou na rozdíl od obecného modelu rozděleny na dva řetězy, podle pohlaví. Populace je navíc rozdělena do věkových kategorií: děti jsou ve věku 0-14, dospělí jsou ve věku 15-49 (toto rozdělení bylo učiněno na základě dat od ČSÚ, kde míra plodnosti je počítána od věku 15 let a do 49 let) a senioři (nad 50 let). Pro každou věkovou kategorii byla dopočítávána míra úmrtnosti. Kromě míry plodnosti bylo z důvodů pohlavních řetězců zapotřebí ještě dopočítat poměr pohlaví pro novorozence v daném vstupním roce.
-[[File:Casual_loop_populace.JPG|thumb|center|200px||Obrázek 1: Obecný populační model]]
+[[File:Casual_loop_populace.JPG|thumb|center|300px||Obrázek 1: Obecný populační model]]
 [[File:Populacni model 2020.JPG|thumb|center|700px||Obrázek 2: Stock and flow diagram populace s rozdělením na věkové kategorie a na pohlaví]]
@@ Line 72: / Line 72: @@
 '''Porovnání simulace pro rok 2020 a reálných dat z roku 2020'''
-[[File:Graf porovnávající počet obyvatel.JPG]]
+[[File:Graf porovnávající počet obyvatel.JPG|thumb|center|700px||Obrázek 3: Graf porovnávající výsledky simulace s reálnými daty - počet obyvatel]]
 '''Interpretace výsledků:''' Simulace předpokládala menší úbytek starších obyvatel a menší nárůst v kategorii dětí a dospělých (v kategorii dětí byl větší rozdíl mezi předpokládaným množstvím obyvatel a reálným počtem). To může být vysvětleno následujícím způsobem: oproti roku 2015 (tj. rok, ze kterého simulační data pro rok 2020 vycházejí), byla reálná míra plodnosti vyšší než ta z roku 2015 (v roce 2020 je 1.707 a v roce 2015 byla 1.570), což by ovlivnilo počet novorozenců během uplynulých pěti let a následně také počet žijících dětí v roce 2020. Simulace také nebere v úvahu migraci populace, níže uvedená tabulka uvádí data z ČSÚ ohledně migrace, data jsou pro rok 2020 (data jsou ale společná i pro Slovensko).
@@ Line 84: / Line 84: @@
 Důvod neshody mezi simulačními a reálnými daty spočívá nejspíš v rozdílných mírách plodnosti a úmrtnosti. Míra plodnosti rostla a tudíž bylo více novorozenců, míra úmrtnosti také rostla, proto pak bylo více úmrtí a méně obyvatel ve vyšších věkových kategoriích, za co mohla nejspíše pandemie způsobená SARS-CoV-2, která začala v roce 2020, a kterou simulace používající data z roku 2015 nemohla zohlednit. U počtu úmrtí se model blízce shodoval s realitou u nižších věkových skupin, u nejstarších skupin byla ale jak bylo již uvedeno výše, skutečná míra úmrtnosti v roce 2020 mnohem vyšší než ta z roku 2015.
-[[File:Porovnaní počet úmrtí.JPG]]
+[[File:Porovnaní počet úmrtí.JPG|thumb|center|700px||Obrázek 4: Graf porovnávající výsledky simulace s reálnými daty - počet úmrtí]]
 Simulace používající data z 2020 a predikující hodnoty pro rok 2025 nás podobně jako předchozí simulace upozorňuje, že obyvatelstvo České republiky stárne, zvyšují se počty osob ve věkových kategoriích F50+ a M50+ ale v ostatních kategoriích se počty osob podle simulace snižují (stejně jako u modelu, který používal data z roku 2015). Model ale nebere v úvahu migrační data, která kvůli současné politické situaci budou pro predikci počtu obyvatel zcela zásadní.

@@ Line 76: / Line 76: @@
 '''Interpretace výsledků:''' Simulace předpokládala menší úbytek starších obyvatel a menší nárůst v kategorii dětí a dospělých (v kategorii dětí byl větší rozdíl mezi předpokládaným množstvím obyvatel a reálným počtem). To může být vysvětleno následujícím způsobem: oproti roku 2015 (tj. rok, ze kterého simulační data pro rok 2020 vycházejí), byla reálná míra plodnosti vyšší než ta z roku 2015 (v roce 2020 je 1.707 a v roce 2015 byla 1.570), což by ovlivnilo počet novorozenců během uplynulých pěti let a následně také počet žijících dětí v roce 2020. Simulace také nebere v úvahu migraci populace, níže uvedená tabulka uvádí data z ČSÚ ohledně migrace, data jsou pro rok 2020 (data jsou ale společná i pro Slovensko).
-Age group         0-14      15-49       50+
+[[File:Migracni pocty.JPG]]
 Zde je porovnání simulovaných dat plus reálných migračních dat (přičtením přistěhovalých a odečtením vystěhovalých obyvatel) s reálnými daty z 2020.

@@ Line 76: / Line 76: @@
 '''Interpretace výsledků:''' Simulace předpokládala menší úbytek starších obyvatel a menší nárůst v kategorii dětí a dospělých (v kategorii dětí byl větší rozdíl mezi předpokládaným množstvím obyvatel a reálným počtem). To může být vysvětleno následujícím způsobem: oproti roku 2015 (tj. rok, ze kterého simulační data pro rok 2020 vycházejí), byla reálná míra plodnosti vyšší než ta z roku 2015 (v roce 2020 je 1.707 a v roce 2015 byla 1.570), což by ovlivnilo počet novorozenců během uplynulých pěti let a následně také počet žijících dětí v roce 2020. Simulace také nebere v úvahu migraci populace, níže uvedená tabulka uvádí data z ČSÚ ohledně migrace, data jsou pro rok 2020 (data jsou ale společná i pro Slovensko).
-Age group       0-14    15-49   50+
+Age group         0-14      15-49     50+
-Emigration      1,329   19,850  7,555
+Emigration        1,329     19,850    7,555
-Immigration     4,827   45,366  5,468
+Immigration       4,827     45,366    5,468
 Zde je porovnání simulovaných dat plus reálných migračních dat (přičtením přistěhovalých a odečtením vystěhovalých obyvatel) s reálnými daty z 2020.
-Age group     M+F 0-14      M+F 15-49      M+F 50 +
+Age group       M+F 0-14        M+F 15-49        M+F 50 +
-suma sim +    1567116       4958666        4446423
+suma sim +      1567116         4958666          4446423
-suma real     1715044       4850549        4134562
+suma real       1715044         4850549          4134562
 Důvod neshody mezi simulačními a reálnými daty spočívá nejspíš v rozdílných mírách plodnosti a úmrtnosti. Míra plodnosti rostla a tudíž bylo více novorozenců, míra úmrtnosti také rostla, proto pak bylo více úmrtí a méně obyvatel ve vyšších věkových kategoriích, za co mohla nejspíše pandemie způsobená SARS-CoV-2, která začala v roce 2020, a kterou simulace používající data z roku 2015 nemohla zohlednit. U počtu úmrtí se model blízce shodoval s realitou u nižších věkových skupin, u nejstarších skupin byla ale jak bylo již uvedeno výše, skutečná míra úmrtnosti v roce 2020 mnohem vyšší než ta z roku 2015.

@@ Line 15: / Line 15: @@
 [[File:Casual_loop_populace.JPG]]
 [[File:Populacni model 2020.JPG]]
@@ Line 27: / Line 28: @@
 Rovnice stavů:
 Pm/f1 = INTEGRAL (Bm/f - m/f1 - Dm/f1)

@@ Line 19: / Line 19: @@
 '''Proměnné modelu'''
-Popis a výpočet proměnných:(m značení pro male, f pro female)
+Popis a výpočet proměnných: (m značení pro male, f pro female)
 Stock proměnné se týkají populace, jsou rozdělené podle pohlaví a věku:
@@ Line 28: / Line 28: @@
 Rovnice stavů:
 Pm/f1 = INTEGRAL (Bm/f - m/f1 - Dm/f1)
 Pm/f2 = INTEGRAL (m/f1 - Dm/f2 - m/f2)
 Pm/f3 =  INTEGRAL (m/f2 - Dm/f3)