Simulace spokojenosti obyvatel ve městě

Tato stránka slouží jako výzkumná zpráva simulace "Spokojenost obyvatel ve městě" k semestrálnímu projektu pro předmět 4IT495 Simulace systémů (LS 2012/2013) na VŠE v Praze.

Zadání

• Název simulace: Spokojenost obyvatel
• Předmět: 4IT495 Simulace systémů (LS 2012/2013)
• Autor: Bc. Filip Marek
• Typ modelu: Systémová dynamika
• Modelovací nástroj: Vensim

Definice problému

Problém je najít optimum investování do různých skupin veřejné infrastruktury v rozvíjejícím se městě. Tyto infrastruktury ovlivňují spokojenost obyvatel, která je základním kamenem při růstu měst. Aby město mohlo růst, potřebujeme, aby se obyvatelé města cítili spokojeně. Obyvatelé ke své spokojenosti potřebují různé faktory od infrastruktury, dobrého životního prostředí, přes možnost vzdělávání se, nalezení pracovní pozice až po bezpečnost.

Například: Růst obyvatel ve městě vytváří problémy v dopravní infrastruktuře. Přináší s sebou tak zácpy na pozemních komunikacích a smog, který je nežádoucí a má za následek snížení úrovně životního prostředí ve městě. Spokojenost obyvatel tedy začne rapidně klesat.

Tyto faktory musíme umět rovnoměrně vyvážit, aby růst města a populace byla co nejvyšší. Vyváženost financování je nezbytnou součástí města, protože máme omezený kapitál. Nemůžeme tak investovat do všech veřejných infrastruktur a zároveň očekávat od všech maximální účinnost.

Cíl

Cílem je maximalizovat růst města a růst populace ve městě. Zároveň minimalizovat negativní vlivy, které ovlivňují spokojenost obyvatel.

Metoda

Tato simulace se dá nejlépe nasimulovat v systémové dynamice. Systémová dynamika zkoumá systémy a jejich vývoj a chování v čase. Z tohoto se snaží vydedukovat závislosti a vazby chování mezi jednotlivými faktory systému. Systémovou dynamiku můžeme použít na jakkoli velký a dostatečně komplexní systém. Na takto komplexní simulaci se stěží dá použít jiná metodika.

Model

Centrálním prvkem je „Spokojenost obyvatel“. Tento prvek ovlivňuje především rozšiřování města. Pokud jsou obyvatelé spokojení, rádi se stěhují do města i ostatní lidé. Druhým důležitým prvek je tedy „Velikost města“ a „Populace“. Důležitou roli zde hraje i ekonomika města, která zabraňuje maximalizovat všechny posuvníky ovlivňující veřejnou infrastrukturu, tak aby ovlivnila město jen pozitivním růstem. Do spokojenosti obyvatel jdou hlavní prvky veřejné infrastruktury: „technická infrastruktura“, „Dopravní infrastruktura“, „Životní prostředí“, „Občanská vybavenost“ a „Pracovní příležitosti“. V českém prostředí je pojem veřejné infrastruktury definován takto:

1) Dopravní infrastruktura jsou například stavby pozemních komunikací, drah, vodních cest, letišť a s nimi souvisejících zařízení.

2) Technická infrastruktura jsou vedení a stavby a s nimi provozně související zařízení technického vybavení, například vodovody, vodojemy, kanalizace, čistírny odpadních vod, stavby a zařízení pro nakládání s odpady, trafostanice, energetické vedení, komunikační vedení veřejné komunikační sítě, elektronické komunikační zařízení a veřejné komunikační sítě.

3) Občanská vybavenost jsou stavby, zařízení a pozemky sloužící například pro vzdělávání a výchovu, sociální služby a péči o rodiny, zdravotní služby, kulturu, veřejnou správu, ochranu obyvatelstva.

4) Životní prostředí (a veřejné prostranství) jsou zřizované nebo užívané nestavební plochy, parky, lesy atd.

diagram kauzálních smyček

Jednotlivý popis faktorů ovlivňující systém:

Spokojenost obyvatel: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost. Spokojenost musí být v každém kroku nově vytvořená a nezávislá na předchozím stavu.

Nastavení: Dopravní infrastruktura + Technická infrastruktura + Občanská vybavenost + Pracovní příležitosti + Vzdělání + Životní prostředí - Kriminalita) - Spokojenost obyvatel

Velikost města: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost. Rozšířování města se neprovádí ihned co vzroste spokojenost obyvatel. Jako v reálném světě rozšiřování není okamžité - Tyto změny si musí především nejdříve uvědomit občasné a až poté mohou zahájit výstavbu aby se mohli přistěhovat a to nějakou dobu trvá.

Nastavení: DELAY FIXED( IF THEN ELSE(Spokojenost obyvatel<=0, 0 , Spokojenost obyvatel*0.1 ) , 2 , IF THEN ELSE(Spokojenost obyvatel<=0, 0 , Spokojenost obyvatel*0.1 ) )

Populace: Jednotka je udávána v tisících obyvatel. Obyvatele města nemohou klesnout do záporného čísla, proto je zde toto ošetřeno podmínkou. Zatím v městech nemrtvý nežijí. :)

Nastavení: IF THEN ELSE(Spokojenost obyvatel<=0, 0 , Spokojenost obyvatel*10 )

Ekonomika města: Jednotka je udávána v deseti milionech Kč. Ekonomika města musí být v každém kroku nově vytvořená a nezávislá na předchozím stavu, protože jde o pouze o aktuální situaci. Pozitivně jí ovlivňuje vnější ekonomika státu a logicky i růst města. Za negativní ovlivnění může vliv investic do veřejných infrastruktur.

Nastavení: ((Vnější ekonomika + Velikost města*0.1)*10000000 - (Vytváření ekologických projektů*0.2 + Vytváření inženýrských sítí*0.2 + Vytváření MHD*0.2 + Vytváření služeb*0.2)*10000000 ) - Ekonomika města

Pracovní příležitosti: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost. Pracovní příležitosti ovlivňují finance a počet lidí ve městě. Tento faktor se nemůže dostat do záporné hodnoty.

Nastavení: IF THEN ELSE(Ekonomika města/10000000<=0, 0 , Ekonomika města/10000000) - (Populace/10)*0.01

Technická infrastruktura: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost.

Nastavení: (Ekonomika města/10000000 + Vytváření inženýrských sítí)*Vytváření inženýrských sítí - (Populace/10)*0.01

Dopravní infrastruktura: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost.

Nastavení: (Ekonomika města/10000000 + Vytváření MHD)*Vytváření MHD - Velikost města*0.01 + (Populace/10)*0.01

Životní prostředí: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost.

Nastavení: (Ekonomika města/10000000 + Vytváření ekologických projektů)*Vytváření ekologických projektů + IF THEN ELSE( Vzdělání<=0 , 0 , Vzdělání)- Velikost města*0.1 + Dopravní infrastruktura*0.1

Občanská vybavenost: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost. Občanská vybavenost musí být v každém kroku nově vytvořená a nezávislá na předchozím stavu, protože pokaždé se musí přepočítat počet obyvatel a finance.

Nastavení: ((Ekonomika města/10000000 + Vytváření služeb)*Vytváření služeb - (Populace/10)*0.01) - Občanská vybavenost

Vzdělání: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost.

Nastavení: (Občanská vybavenost/4 - (Populace/10)*0.01) - Vzdělání

Kriminalita: Ohodnocená smyšlenou jednotkou vyjadřující spokojenost.

Nastavení: (Populace/5)*0.01 - Občanská vybavenost*4 + Vzdělání*2

Operativní proměnné

Operativní proměnné jsou „Vytváření MHD“, „Vytváření inženýrských sítí“, „Vytváření ekologických projektů“ a „Vytváření služeb“. Tyto proměnné pouze regulují tok investic do veřejných infrastruktur. Proměnná „Vnější ekonomika“ pouze zvyšuje ekonomiku města - jde to sílu ekonomiky státu.

Výsledný diagram datových toků

diagram datových toků

Výsledky

Systém je ve výchozím stavu nastaven celkem vyváženě. Každopádně jeho manuální úpravou proměnných se dá najít optimální řešení, které potřebujeme pro město použít.

Graf spokojenosti obyvatel

Spokojenost obyvatel musí zákonitě klesat, protože čím větší máme spokojenost, tím více se nám město rozšiřuje, což má zpětně negativní vazbu na spokojenost obyvatel. Abychom poklesu předešli, musíme zvýšit investice do veřejných infrastruktur.

Graf Populace ve městě

Na grafu „Populace“ můžeme vidět růst populace města ve stejném nastavení. Růst se postupem let ustálí někde kolem hodnoty 130.000 obyvatel.

Graf Velikosti města

Tento graf znázorňuje rozlohu města v jednotkách km2 ve výchozím nastavení. Je zde patrné, že cca po 12 letech se růst města zastaví. Mohou za to ostatní faktory, které ovlivňují spokojenost obyvatel.

Závěr

Systém by se mohl rozšířit a být použit jako základ pro další vývoj. Důležité bylo vytvořit všechny faktory, které město ovlivňují a propojit je mezi sebou, tak aby odpovídaly alespoň obecně realitě.

Reference

Zákony ČR - Stavební zákon: http://zakony.centrum.cz/stavebni-zakon/cast-1

Dokument "Dynamické systémy a systémová dynamika": http://www.math.muni.cz/~pospisil/FILES/DynSys_SysDyn.pdf

Kód

File:Spokojenost obyvatel - cast 1.mdl - diagram kauzálních smyček

File:Spokojenost obyvatel - cast 2.mdl - simulace