Stock and Flow Diagram/cs

Diagram toků (SFD)

Pro zobrazení dynamiky do modelu můžeme použít dva druhy diagramů – Loop Diagram (příčinný smyčkový diagram nebo také diagram kauzálních smyček) a Stock and Flow Diagram (diagram stavů a toků). Oba modely slouží k zachycení zpětnovazební struktury systému, avšak jsou mezi těmito druhy diagramů velké rozdíly.

I když je tvoření modelu úplným základem systémové dynamiky, zatím neexistuje žádná metodologie pro tvorbu modelů systémové dynamiky. Mnoho zdrojů pouze postupy tvorby modelů DOPORUČUJE. [volný překlad, zdroj 1, str 24]

Rozdíly mezi SFD a CLD

Loop Diagram (CLD) slouží k zobrazování zpětných vazeb (pozitivních a negativních). CLD může sloužit vlastně jako takový „podklad“ pro tvorbu SFD. Ačkoliv je docela úsměvné, že SFD se nevyvinul z CLD, ale CLD z SFD. CLD vzniklo hlavně proto, aby přístupy systémové dynamiky (do „vzniku“ CLD byla systémová dynamika oblastí spíše jenom pro inženýry) byly více a snáze pochopitelné pro širokou veřejnost.

Fun fact – v literatuře od českých autorů dochází k zajímavým dezinformacím. Zdroj [1, volný překlad] uvádí, že „Z historického pohledu vývoje dynamiky systémové metodologie CLD byl vytvořen dříve než SFD“, načež v Zdroj [2]: „Z historického pohledu vývoje systémově dynamické metodologie je příčinný smyčkový diagram (CLD) mladší než diagram hladin a toků (SFD)“. Pravděpodobně je Zdroj [1] špatně přeložen z češtiny do angličtiny. Zdroj [4]: “The first system dynamics work did not include the use of causal-loop diagrams. Feedback structure was portrayed by equations or stock-and-flow diagrams. Such representations were natural for engineers. In an attempt to make system dynamics accessible to a wider range of people, causal-loop diagrams have become increasingly popular“.]

CLD má mnoho výhod i nedostatků oproti SFD. CLD znázorňuje jednoduchou formulaci problému, rychle se vytvoří, snadno pochopí (vit Tabulka 1), avšak umí jenom znázornit, co by se stalo, kdyby došlo ke změně v systému (skrz plus a mínus). A hlavně, nedokáže rozlišit toky a informace, což se v případě SFD promítlo rovnou do názvu diagramu: „Diagram stavů a toků“.

Kritérium\Diagram	Diagram hladin a toků (SFD)	Příčinný smyčkový diagram (CLD)
Náročnost vytvoření diagramu	-	+
Původní přesnost modelářovy představy o struktuře systému	+	-
Specifičnost (detailnost popisu)	+	-
Snadnost pochopení	-	+

Tabulka 1, Zdroj [2]

CLD je tedy vhodné používat:

1. Jako „předboj“ tvorby SFD. 2. Pokud chci jenom znázornit druhy zpětných vazeb (pozitivní a negativní) bez více podrobností. 3. Pokud chci udělat model, kterému bude rozumět i úplný laik. Tzn. Jako jednoduchý způsob popsání základná dynamiky vztahů v systému.

Jinak se pustíme do SFD.

Stock and Flow diagram

Ze stručného popisu CLD jsme už mohli zjistit, že SFD je prostě komplikovanější než CLD a jeho pochopení i tvorba zabere daleko více času. Jak už bylo řešeno, SFD neumí jenom zobrazit šipečky s plusky a mínusky (pozitivní a negativní zpětné vazby). Model dokáže odlišit hladiny a toky, což na první pohled vypadá jenom jako nejasná definice vytvářející problémy při závěrečném testu (tzn. komplikace při tvorbě modelu), avšak existují důvody, proč je to potřeba: „Rozlišováním stavových a tokových proměnných se vyhýbají interpretačním problémům, které mohou vznikat u příčinným smyčkových diagramů“ Zdroj [3].

Nejdříve si definitivně ujasníme, jaký je rozdíl mezi tokem a stavem, potom si dovysvětlíme zbylé stavební bloky SFD s grafickým znázorněním a poté vyzkoušíme na několika příkladech tvorbu SFD. V závěru se dočtete o několika radách při tvorbě modelu, případně tipy & triky jak úspěšně napsat závěrečný test 4IT495.

Další příklady modelů

Životní cyklus

Zdroj [3]

Rovnice:

• narození = míra narození * Populace
• Populace = narození – úmrtí
• Průměrná délka života = 8
• Míra narození = 0.03
• Úmrtí = Populace / průměrná délka života

Výsledek (spuštění modelu):

Je vidět, že populace kompletně vymře do cca 60 let s mírou narození 0.03 a průměrnou délkou života 8 let.

Zvýšíme tedy průměrnou délku života na 70 let:

Populace už nevymírá a postupně se počet obyvatel zvyšuje.

Zdroje

Literatura & online

Videa

• Introductions to Stock and Flow Diagrams
• Introduction to System Dynamics -- Session 2: Stock and Flow Diagrams