POUŽITÍ CASE PRO ŘÍZENÍ IS/ICT FIRMY 4IT450 - CASE - Computer Aided Systems Engineering
Radek Tomšej, Pavel Holubička, Tomáš Kormaňák, Zdeněk Prášil, Ivan Procházka
OBSAH Obsah .......................................................................................................................................2 Úvod .........................................................................................................................................3 Historie .....................................................................................................................................4 Využití SD při řízení IS/ICT ...................................................................................................... 8 Úvod .....................................................................................................................................8 Metodologie vytvoření modelu SD ........................................................................................ 8 Aplikace SD na IS .................................................................................................................. 9 Výhody použití DS .............................................................................................................. 10 Nástroje pro systémové modelování ........................................................................................ 11 Stella Isee Systems ............................................................................................................... 11 Vensim Simulation Software ................................................................................................ 16 PowerSim ............................................................................................................................20 Přehled funkcionality nástrojů ................................................................................................ 25 Vensim ................................................................................................................................25 Powersim.............................................................................................................................27 Stella ...................................................................................................................................30 CASE STUDY - řízení projektů IS/IT ...................................................................................... 32 Úvod ...................................................................................................................................32 Model..................................................................................................................................33 Závěr...................................................................................................................................36 Case study - Kadeřnictví ......................................................................................................... 37 Úvod ...................................................................................................................................37 Zadání.................................................................................................................................37 Model..................................................................................................................................38 Závěr ......................................................................................................................................41 Zdroje .....................................................................................................................................42
ÚVOD Cílem naší práce nebylo navázání na již stávající dokumenty na serveru, ale poskytnout zcela nový pohled na problematiku a nástroje vztahující se k řízení a vývoji IS/ICT – nástroje systémové dynamiky. Na rozdíl od našich kolegů jsme se proto nevydali cestou evoluce, ale revoluce. Hlavním důvodem tohoto kroku nebyla kompletnost zpracovávaných materiálů, ale především nástin nové, zatím v tomto předmětu neprozkoumané, cesty. V úvodních částech tohoto dokumentu je popsána krátká historie systémové analýzy. V další kapitole zdůrazňujeme důležitost zastoupení tohoto vědního oboru při řízení a vývoji IS/ICT. V dalších částech popisujeme jednotlivé nástroje. Poslední část obsahuje dvě případové studie v prostředí Powersim.
HISTORIE Rozhodování způsobuje lidem značné problémy. Mnoho studií se shoduje na tom, že stačí systém s 10 proměnnými aby správné rozhodnutí znemežnil. Není proto s podivem, že již ve 30. letech minulého století vzniklo něco co dnes nazýváme operační analýza. Její uplatnění je možné nalézt především v úkolech řízení zásob a zrojů, hromadné obsluhy, výběru optimálních cest, teorii her atd. Cílem této analýzy je vytvořit model (formální popis) dané situace a následně provést jeho optimalizaci, tedy nalezení hodnot parametrů modelu, pro které dosahuje sledovaný výstup modelu extrému.[1] Přestože je operační analýza mocným nástrojem, řadě lidí, zúčastněných na výzkumech operační analýzy bylo jasné, že složité systémy je třeba sledovat komplexně, protože řešení jednotlivých částí úlohy nebere v potaz vzájemnou provázanost prvků v systému. Od padesátých let minulého století se proto začala stále více rozvíjet systémová věda, která proniká do teorie i praxe řízení . A to je také počátek systémové dynamiky. V roce 1956 přijal profesor Jay Forrester místo na MIT School of Management. V této době jej požádala firma GE (General Electronics), aby jim prof. Forrester pomohl objasnit podezřelý tříletý cyklus u nových zaměstnanců. Manažery předpokládanou fluktuaci v ekonomice a vnější vlivy profesor vyvrátil. Do modelu také začlenil interní struktury, především strukturu pro nábor nových pracovníků, které se ukázaly jako klíčový faktor nestability zaměstnanců. V roce 1958 Richar Bennett vytvořil první počítačový jazyk pro systémovou dynamiku SIMPLE (Simulation of Industrial Management Problems with Lots of Equations). O rok později vytvořila Phyllis Fox a Alexander Pugh první verzi jazyka DYNAMO (DYNAmic MOdels), který se stal na dlouhou dobu standardem. Stále velmi významnou knihu Industrial dynamics napsal prof. J. Forrester v roce 1961. Tato kniha rozebírá problematiku dynamiky průmyslu a popisuje formální model organizačního systému výrobního podniku. V tomto modelu je 6 základních parametrů (toků) - suroviny, objednávky, peníze, zařízení, pracovní síla, informace. Důležitou myšlenkou modelu je tvrzení, že chování modelu určuje struktura. Do roku 1968 byla systémová dynamika výsadou průmyslu. Avšak spolu s Johnem Collinsem napsal Forrester knihu Urban Dynamics, popisující dynamiku rozvoje měst a obcí. Nejvýznamější aplikací systémové dynamiky je bezesporu model WORLD3, který popisuje vztahy mezi celkovou populací, růstem průmyslu, produkcí potravin a limity
ekosystému celé Země. Na jeho základě vznikla kniha The Limits to Growth autorůDonella Meadows, Dennis Meadows, Jorgen Randers. Její vydání stojí za vznikem mnoha ekologických hnutí a environmentalismu.
Obrázek 1: Model WORLD2 [2]
Dnes se systémovlá dynamika používá takřka v každém oboru lidské činnosti a umožňuje zkoumat dopad jednotlivých rozhodnutí na celý systém. Aby to však bylo možné, musí modely (ale i jejich tvůrci) splňovat předpoklady: •
Pohled z 10 km - situace se vždy jinak jeví z nadhledu a jinak, jste-li v ní zajati (pouze z nadhledu ovšem můžete spatřit celistvost a některé důležité souvislosti).
•
Dynamické myšlení - “schopnost vidět a dedukovat spíše vzory chování, než snažit se předvídat a zaměřovat se na události”.
•
Systém jako příčina problému - narozdíl od hledání viníků vně systému (změníte-li správně způsob fungování systému, pak problém vyřešíte, vyměníte-li lidi ale systém zůstane, problém se obvykle trvale nevyřeší).
•
Uzavřené smyčky - na rozdíl od běžného paradigmatu vnímání světa je nutné pohlížet na procesy ne z pohledu jednosměrného nezávislého kauzálního působení jevů, ale jako na soubor jevů vzájemně se ovlivňujících (i zpětnovazebně sama sebe) v čase a prostoru.
•
Obecnost - v reálných systémech se objevuje celá řada obecných struktur, které se opakují a z hlediska dynamického chování spojují i jinak naprosto odlišné situace, například cyklus predátor-kořist v přírodě a hospodářské cykly v ekonomice. Obecných struktur byla nalezena během výzkumů celá řada, některé z nich jsou jednoduché (nazývané “molekuly struktur”), jiné jsou složitější, z nichž nejdůležitější se řadí mezi “systémové archetypy” - jsou to např. “Meze růstu”, “Úspěch úspěšným”, a další. Znalost těchto obecných struktur značně usnadňuje jejich nalezení v problémové situaci a následnou korektní reprezentaci v modelu.
•
Operační myšlení - model musí respektovat realitu, tzn. modelované procesy musí mít svůj vzor v realitě a není přípustné modelované děje reprezentovat odlišně, např. formou abstraktních matematických modelů, které sice generují obdobný výstup, nicméně jejich struktura struktuře reálného systému neodpovídá, a proto jsou pro uživatele obvykle špatně srozumitelné a aplikovatelné. Jde o uchopení systému z hlediska jeho infrastruktury, fungování prvků a vzájemných vazeb mezi nimi i v čase (snaha o poznání důležitých toků, akumulací a vztahů mezi nimi – vytváření odpovídajícího modelu či mapy problému).
•
Nelineární myšlení - akce a reakce nemusejí být přímo úměrné, důvodem jsou především zpětné vazby (např. kompenzační působení), zpoždění a defenzivní reakce systému.
•
Spojitost - v realitě je působení mnoha jevů spojité, a proto je třeba se maximálně vyvarovat podmínkových pravidel typu jestliže-pak v modelech. Tento způsob reprezentace světa “buď, a nebo” běžný např. v programovacích jazycích, tabulkových kalkulátorech, apod., je v mnoha případech zavádějící reálný systém se obvykle chová jinak a při přiblížení k nežádoucímu stavu reaguje spojitou změnou svého chování.
•
Kvantifikace - je nutná pro odvození logických důsledků - chování modelu v čase, které nejsme schopni u složitějších situací korektně zpracovat jiným způsobem. Nicméně, abychom mohli dodržet předchozí zásady a opravdu konzistentně znázornili mentální modely, je nutné kvantifikovat i vztahy, které nejsou v realitě měřitelné, nebo je jejich měření z různých důvodů velmi obtížné. Jejich případné opomenutí by totiž znamenalo, že mají “nulový vliv, což je jediná hodnota, o které víme, že je s jistotou špatná”. Zjištění těchto vztahů je samozřejmě značně nelehké, a proto byly vyvinuty některé techniky speciálně pro tento účel. Ty jsou založeny na kvalifikovaných odhadech parametrů a vztahů v modelu odvozených z nutných podmínek a jinak skrytých (tacitních) znalostí z mentálních modelů.
•
Testování hypotéz - aby použití modelů přispělo maximální měrou k procesu učení se, je třeba, aby si uživatelé vytvářeli hypotézy, které posléze pomocí simulací ověřují, nebo vyvracejí, případně o nich získávají podstatné znalosti nečekané vedlejší efekty různých rozhodnutí, apod. Bez vytváření hypotéz se simulace stává pouze jakousi počítačovou hrou bez širšího smyslu. [3]
VYUŽITÍ SD PŘI ŘÍZENÍ IS/ICT Úvod Jazyk systémové dynamiky a systémového myšlení lze aplikovat i na oblast informačních systémů. Informační systém (IS) chápeme jako systém vzájemně propojených informací a procesů. Systémová dynamika nám umožňuje popsat komplexně IS, a dále simulovat jeho chování v čase za různých podmínek. Při modelování pomocí SD, se nesnažíme postihnout všechny aspekty a technické detaily systému, k tomu slouží jiné typy modelů (např. datový model, model tříd apod.), jde nám především o vazby systému s jeho okolím. Tyto vazby mohou být například ekonomického charakteru. Hlavní využití těchto modelů je jako podpora pro rozhodování a řízení, ale lze využít např. i pro porovnání různých IS při výběru.
Metodologie vytvoření modelu SD Pro vytváření modelů IS je vhodné držet se následujících kroků: •
definice účelu modelu
•
definice hranic modelu, které stanoví prvky patřící do modelu
•
identifikace základních pojmů a částí modelu včetně měrných jednotek
•
vytvoření myšlenkového modelu pomocí diagramu toků, případně smyčkového diagramu. Diagram toků obsahuje prvky systému vzájemně propojené. Pro znázornění se používá standardní notace využívaná i ve specializovaných softwarech. Obecně srozumitelné univerzální grafické symboly popisují chování jakéhokoliv systému v čase. Výhodou tohoto univerzálního jazyka, srozumitelnost a jednoznačnost oproti běžnému azyku uživatelů.
•
formalizace modelu zahrnuje návrhy rovnic určujících vzájemnou závislost proměnných, nastavení počátečních hodnot.
Obrázek 2: Symboly diagramu toků
Aplikace SD na IS Základním východiskem systémové dynamiky je možnost provádění simulací a testování různých scénářů změnou vstupních parametrů modelu. Právě z tohoto hlediska se nabízí několik možností využití. Informační systém můžeme obecně rozdělit na tři oblasti: •
Lidé, tedy osoby, jichž se IS týká. Např. Uživatelé, správci, autoři.
•
Informace, tedy data, se kterými systém pracuje.
•
Systémové prostředky, tedy hardware a software zajištující provoz systému
Model IS pak může zahrnovat jen určitou oblast nebo všechny oblasti, podle účelu modelu. Jedním z hlavních kritérií při řízení IS je ekonomická stránka provozu. Příkladem může být výběr vhodné varianty při požadavku na zvýšení kapacity informačního systému. Kapacitu lze zvýšit například zvýšením počtu klientských stanic, nebo zavedením automatického sběru dat. Pokud tedy vytvoříme model za tímto účelem, budeme se v něm zabývat pouze závislostmi, které se vztahují k nákladům. V prvním případě budeme simulovat provoz systému a vývoj nákladů v závislosti na počtu klientských stanic umožňující přístup do systému. Náklady na provoz klientské stanice se mohou skládat z nákladů •
na jejich pořízení
•
na licence
•
na připojení k IS
•
na jejich údržbu
Tyto závislosti nemusí být triviální a měli by být dostatečně popsány modelem. Například ceny licencí se často odvíjejí od jejich počtu, a při překročení dané hranice mohou skokově ovlivnit náklady. V druhém případě model ukáže vliv zavedení automatického sběru dat na náklady na provoz IS. Tyto náklady ovlivňuje například: •
pořízení nového SW i HW
•
výše provozních nákladů sběrných zařízení
Simulací zjištěné náklady IS pak můžeme porovnat a zvolit vhodnou variantu pro zvýšení kapacity. Spojením modelů můžeme vytvořit komplexní model a nalézt optimální variantu při současném využití obou uvažovaných možností.
Výhody použití DS S rozvojem informačních technologií se IS stávají stále výkonnější a komplexnější. Tyto IS obsahují obrovské objemy dat a vyzkoušení takového rozsáhlého IS skutečným provozem, by bylo časově velmi náročné. Doba testování by přesáhla únosnou mez a prakticky by znemožnila nasazení IS, který by v době nasazení již nevyhovoval. Použití dynamických modelů s využitím specializovaných softwarů umožňuje prověření IS v reálném čase bez nároků na reálná data a na obsluhu. Výsledky simulace lze použít k optimalizaci sledovaného systému. Model je schopen simulovat i stavy, které by ve skutečném provozu nebylo možné vyzkoušet pro rizika možných škod. Je samozřejmé, že předpokladem úspěchu je sestavení správného modelu, vycházejícího z podrobné analýzy.
NÁSTROJE PRO SYSTÉMOVÉ MODELOVÁNÍ V této kapitole bychom rádi čtenáře seznámili s třemi nejznámějšími a nejpoužívanějšími nástroji pro modelování systémové dynamiky. Vzhledem k tomu, že se u těchto nástrojů dá předpokládat jistá funkcionalita jako je samo vytváření modelů, simulace a vygenerování následných tabulek a grafů, nepopisujeme zde tedy funkcionalitu těchto nástrojů příliš detailně. Naopak se snažíme o co možná největší stručnost. Jde nám především o to ukázat, čím se jednotlivé společnostmi snaží své potenciální klienty zaujmout. A na které funkce se snaží upozornit. Také se vás pokusíme seznámit s notacemi jednotlivých nástrojů a na závěr zmíníme několik referenčních zákazníků.
Stella Isee Systems
[4][5]
Krátce o společnosti Isee Systems Isee Systems se snaží zlepšit způsob, jakým funguje svět obchodu tím, že vytváří produkty, které jsou založeny na systémovém myšlení. Tyto produkty zlepšují lidem jejich schopnost myslet, učit se, komunikovat a systematicky jednat. Společnost je jednou ze světových špiček v tvorbě software pro systémové myšlení. Byla založena v roce 1985 Byrrym Richmondem. Poté díky profesoru z Dartmouth College vyspěla v prosperující společnost, která pokrývá oblast obchodu, vzdělávání a vládních trhů.
Produkt Stella Stella nabízí praktický způsob dynamické představivosti a komunikace k objasnění toho, jak komplexní systémy skutečně pracují. Muže ji používat začátečník, učitel, student či výzkumníci. Stella prozkoumá a následně odpoví na ustavičné otázky jako například: • Jak ovlivní změna klimatu časem ekosystém? • Jak reagují ceny ropy na nabídkové a poptávkové šoky? • Jak základní makroekonomické principy ovlivňují příjmy a spotřebu? Stella se nechá vcelku dobře použít na prozkoumání různých otázek typu „co když“.
Dále se Stella nechá využít k: • • • • •
Simulaci chování systému v průběhu času, překonání propasti mezi teorií a reálným světem, ke kreativním změnám systém, hledání vztahů v systému, jasnému sdělení systémových vstupů, výstupů a demonstrování výsledků.
Klíčové znaky – funkcionalita Mapování a modelování • • • • •
Intuitivní grafické rozhraní založené na obrázcích, které slouží k zjednodušení stavby modelů. Diagramy podporují společný jazyk pro systémové myšlení a poskytují pohled na to, jak systém funguje. Modely rovnic jsou automaticky generovány a zpřístupněny pod vrstvou modelu. Vestavěné funkce usnadňují matematické, statistické a logické operace. Moduly podporují více hladin a hierarchické moduly struktury, které mohou sloužit jako „stavební bloky“ pro konstrukční model.
Simulace a analýza • • • •
Simulace spuštění systému v průběhu čase. Analýza citlivosti odhaluje klíčové body působení a optimální podmínky. Výsledky jsou prezentované jako grafy, tabulky, animace, videa a obrázky. Data se nechají exportovat do MS Excel či naopak importovat.
Komunikace • • •
Naskicovatelné grafy umožňují snadné porovnání očekávaných výsledků se skutečnými. Funkce exportu pro NetSim, který podporuje publikování a sdílení modelu přes webové rozhraní. Funkce bezpečnostního modelu nabízejí uzamčení nebo ochranu heslem.
Systémové požadavky Pro Windows: Pentium 233 MHz Microsoft Windows 2000/XP/Vista 128 MB RAM 90 MB volného místa na disku QuickTime Pro Macintosh: 120 MHz PowerPC, nebo libovolný procesor Intel používaný v Mac Mac OS 10.2.8 a vyšší 128 MB RAM
90 MB volného místa na disku QuickTime Cena licence: 33 650 Kč
Prostředí programu
Nástroje modelu a map
Navigační záložky slouží k přepínání vrstev
Lup a
Tlačítka běhu
Obrázek 3: Prostředí programu Stella
Notace Kmen – Dále se nechá pomocí tohoto nástroje vybrat dopravce, frontu nebo třeba podmodel. Dochází zde k akumulaci, tzn. že shromažďuje cokoli, co teče dovnitř nebo naopak ven. Tok – Kromě jednocestného toku nabízí Stella ještě tok obousměrný. Účelem toku je plnění nebo naopak vyprázdněni akumulací. Nevyplněná šipka na výtokové šipce indikuje směr pozitivního toku. Konvertor – Uchovává hodnoty konstant, definuje vnější vstupy do modelu, počítá algebraické vztahy a slouží jako úložiště pro grafické funkce. Obvykle též přeměňuje vstupy na výstupy
Modul – Moduly jsou samostatné modely, které můžete propojit s ostatními modely. Povolují rozštěpit jednotný model do dobře definovaných částí. Spojovač akcí – Účelem spojovače je propojit prvky modelu. Kromě spojovače akcí lze použít spojovač informací.
Ukázkové modely Model dynamiky systému predátor X kořist Tento model usnadňuje experimentování s dynamikou systému predátor X kořist (konkrétně rys X zajíc). Uživatel může experimentovat s mírou úlovků predátora, a tím pozorovat jak se mění populace v průběhu času.
Obrázek 4: Ukázka notace Stella
Dynamika imigrace Reprezentace imigračního procesu, který probíhal v průběhu dějin USA. Zabývá se pohybem emigrantů z Mexika do USA a pohybem průmyslu z USA do Mexika.
Obrázek 5: Ukázka notace programu Stella
Referenční zákazníci Produkty pro systémové myšlení jsou distribuovány v 80 zemích po celém světě, kde slouží jak jedincům, tak společnostem. Mezi nejznámější patří: General Motors, Hewlett-Packard, McKinsey & Co, Prudential, McMillan-Bloedel, AT Kearney, Ford, Smith Kline Beecham,Dow Corning, Intel, WW Grainger, a různé vládní sekce a školy.
Vensim Simulation Software [6][7][8]
O produktu Vensim je simulační produkt společnosti Ventana Systems, Inc. Jeho smyslem je pomoc firmám najít optimální řešení pro různé situace, které vyžadují analýzu, a kde je nutné zjistit všechny možné výsledky pro budoucí implementaci a rozhodnutí. Vensim dokáže simulovat dynamické chování systému, které není možné analyzovat bez příslušného simulačního softwaru, protože toto chování je nepředvídatelné kvůli mnoha vlivům a zpětným vazbám. Nabízí však také další dynamické funkce. Například pole, analýzu citlivosti Monte Carlo, optimalizaci, zpracování dat, aplikační rozhraní a další. Simulované situace mohou pocházet z různých odvětví, jako je ekonomie, obchod, životní prostředí, sociální oblast, věda apod.
Jednotlivé nástroje Vensim PLE (Personal Learning Edition) a Vensim PLE Plus -
levný pro komerční užití, zadarmo pro výuku
Vensim Professional, and DSS -
placený nástroj podporující plnou funkcionalitu
The Vensim Model Reader -
zadarmo, může číst již vytvořené modely
Molecules -
umožňuje budovat model po částech
Funkcionalita • • • • • • • • • •
Vytváření simulátorů „na míru“ podle potřeb podniku, včetně propojení s daty IS, distribuci vytvořených simulátorů (exe), interaktivní vytváření simulátorů, analýza a porovnávání scénářů, sdílení simulovaných strategií, simulaci diskrétních procesů, automatické hledání chyb a kontrolu syntaxe, automatické testování modelů, SyntheSim – snadné ladění (netřeba spouštět simulaci), optimalizace,
• • • • •
analýza dominance smyček, možnost naprogramovat vlastní interface, „Causal tracing“ – vytváření stromů, které dopomohou k sledování modelů, možnost zasahovat do běhu simulace, kontrola modelů s realitou.
Systémové požadavky Microsoft Windows 95/98/NT/2000/XP/Vista nebo Macintosh (Systém 7 a vyšší) 20 MB volného místa na disku a více minimální požadavky na RAM
Prostředí programu
Obrázek 6: Ukázka prostředí programu Vensim
Nástroje
Obrázek 7: Ukázka nástrojů programu Vensim
Notace Vstup/výstup Míra Míra toku Tok materiálu Tok informací Zpožděný tok informací Proměnná (je vypočítána) Konstanta/pomocná proměnná Skrytá proměnná (umožňuje propojit rozdělené části modelu v mnohačetném pohledu) Negativní zpětná vazba Pozitivní zpětná vazba
Ukázkové modely Tento finanční model zkoumá potencionální zákazníky, čekající zákazníky a obsloužené zákazníky ve vztahu s jejich objednávkami. Pokud jsou požadované produkty používány, je třeba objednávku změnit.
Obrázek 8: Ukázka notace v programu Vensim
Referenční zákazníci -
T-Mobile, Armáda ČR, Ministerstvo obrany, Ministerstvo pro místní rozvoj
PowerSim
[9]
O společnosti Společnost: Powersim Software AS Sídlo: Norsko, Bergen Partner: SAP software
O produktu Umožňuje uživateli vyjadřovat myšlenky, vytvářet diagramy a modely, které reprezentují systémy, jako například oddělení, továrnu nebo podnik uživatele, a přetvořit tyto diagramy na interaktivní, dynamické modely. Spouštěním modelu může uživatel pozorovat jak krátkodobé, tak dlouhodobé důsledky učiněných rozhodnutí a odhalit problematické oblasti. Uživatel může s modelem pracovat interaktivně, měnit nastavení a zkoušet v simulovaném prostředí nové strategie a scénáře.[10]
Jednotlivé nástroje Studio 8 editions pro tvorbu simulačních modelů: Studio 8 Enterprise Studio 8 Expert Studio 8 Professional Studio 8 editions pro spouštění a běh již připravených modelů: Studio 8 Executive Studio 8 Cockpit Studio 8 Developer Suite Studio 8 SDK Studio 8 Simulation Engine Server Studio 8 Simulation Engine Workstation Další produkty Powersim Software: Studio 8 GIS – Simulace s Geografickými informačními systémy Studio Support and Upgrade Agreement - SUA Studio 8 Academic - Students, Schools and Universities
Funkcionalita SW pro tvorbu simulačních modelů • • • • • •
Automatické hledání chyb a kontrolu syntaxe, automatické testování modelů, vytvářet modely se spojitými, diskrétními a okamžitými výpočty, vytvářet modely s měkkými i tvrdými faktory, vytváření modelů se šesti rozměrnými poli, vstup až 2,5 milionů prvků do každé proměnné,
• • • •
knihovna z více než 200 předefinovanými funkcemi, možnost nadefinovat své vlastní funkce pomocí Visual Basic, možnost ochránit modely heslem na několika úrovních, možnost vytvoření interaktivních modelů - ovlivňovat simulaci pomocí „akčních tlačítek“ uprostřed simulace, reakce na určité stavy, • možnost návratu simulace do bodu „špatného rozhodnutí“, • spouštění simulací s různými scénáři a následná analýza, • možnost optimalizace, analýzy rizik a risk managementu (řízení rizik), • možnosti připojení modelu k: - BI NetWeaver 3.5, - MS EXCEL, - relačním databázím, • možnost spolupráce a sdílení se spolupracovníky, • možnost převodu modelu ke koncovým uživatelům (do Studio 8 Executive nebo Studio 8 Cockpit), • možnost sdílet své výsledky s koncovými uživateli a umožnit jim vkládat vstupy.
Funkcionalita SW pro spouštění a běh již připravených modelů Tyto produkty umožňují pouze práci s již vytvořenými modely, jsou využívány koncovými uživateli, jelikož je u nich nižší cena než u licencí. Funkcionalita: • Spuštění modelů vytvořených v Studio Enterprise, • práci s externími daty, • připojení k: - BI NetWeaver 3.5, - MS EXCEL, - relačním databázím, • možnost optimalizace, analýzy rizik a risk managementu (řízení rizik), • řízení scénářů: - obnovit vstupní proměnné, - přidání bodů pro přetočení simulace zpět, - kopírovat oblast jako obrázek.
Notace
Obrázek 9: Notace v programu PowerSim [11]
Ukázkové modely Pracovní život zaměstnanců Model ztvárněný v programu PowerSim pomocí systémové dynamiky.
reference -
BMW, Delloitte, EoN, PricewaterhouseCoopers, British Telecom, Shell
Obrázek 10: Ukázka notace v programu PowerSim - pracovní život zaměstnanců [12]
Model cyklu dostupnosti zboží/materiálu
Obrázek 11: Ukázka GUI v Powersim [13]
Reference -
BMW, Delloitte, EoN, PricewaterhouseCoopers, British Telecom, Shell
PŘEHLED FUNKCIONALITY NÁSTROJŮ Vensim
1
Srovnání verzí: [14] Vlastnosti SyntheSim Schopnost odkazovat zpětnovazebními odkazy v reálném čase v SyntheSim módu Návrhový editor s Undo/Redo funkcí Příčinné smyčkové diagramy Skladové a tokové diagramy Stromové diagramy Dokumentovací nástroj Identifikace smyček Editor rovnic Zabudované funkce Kontrola jednotek Sledování příčin Kontrola skutečnosti Simulace Grafy Tabulky Porovnání dvou simulací On-line nápověda Mnohonásobné pohledy (stránky nebo sektory modelu) Vstupní a výstupní návrhové objekty Herní simulace Simulace metodou Monte Carlo Import/Export externích dat (tabulky, atd.) Spojení s reálnými daty Diskrétní událostní funkce 1
PLE
PLE Plus
x
x
x
x
x
x
x
x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
Vensim PLE-výuková verze http://www.vensim.com/cgi-bin/download.exe
Pro
DSS
Read x
x x x x x
x x x x x x x x x x x x x
Upravitelný návrhový soubor nástrojů Ukrývání návrhových prvků Ovládací dialog simulací Simulace částečných modelů Customizovatelné nástroje Histogramy Ochrana heslem Modelová kalibrace (optimalizace) Optimalizace postupu Kalmanovo filtrování Pole - až do 8 dimenzí Sloupcové grafy Gantovy diagramy Souhrnné statistiky Textový editor Uživatelská makra ODBC Balíčkovácí aplikace (Venapps, letecké simulátory) Grafický Venapp Builder Dynamická datová výměna Externí funkce Kompilované modely (jazyk C) Konfigurace DLL
Cena:
[15] DSS komerční licence $1995/user Professional komerční licence $1195/user PLE Plus komerční licence $169/user PLE komerční licence $50/user
x
x x x x x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
x
x x x x x x x x x x
x x x x
Powersim2 Professional
Expert
Enterprise
Srovnání verzí: [16]
Charakteristika nástrojů
Modelovací vlastnosti
Skladové a tokové modelování s kontinuální a diskrétní simulací Projektový strom simulace Kalendářně závisle a nezávislé simulace Bankovní, fiskální a Gregoriánský kalendář Multilinguální modely (všechny západní a asijské jazyky) Mnohonásobné diagramy/výkazy konstrukce modelů Pohled s pokročilými rovnicemi Používání jednotek se všemi proměnnými, kalkulace pro vylepšení kontroly a dokumentace modelů Customizovatelné uživatelské, odvozené, fyzikální jednotky Zabudované měny a převody mezi nimi Mnohonásobné simulace modelů Export/import hodnot proměnných z clipboardu/externích souborů Sdílené a unikátní diagramy pro simulace Zabezpečení modelů heslem
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x
x x x x
x x x x
x x
x x
x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x x x x x x
x x x
x x x
x x x
x x x
Modelovací vlastnosti Proměnné umožňují držení časových řad Startovním proměnným může být přiřazena hodnota pouze před spuštěním simulace Speciální funkce na obsluhu proměnných obsahujících řady Nové funkce; an arrayed Net Present value (ARRNPV) and Internal Rate of Return (IRR) Funkční indikátory v diagramech pro proměnné obsahující řady Více než 200 zabudovaných funkcí včetně funkcích pro proměnné obsahující řady Okamžité kalkulace formulí bez nutnosti spouštění modelu Pole až do 6 dimenzí Stálé proměnné, které drží hodnoty mezi několika simulacemi Kolaborativní dokumentace změn proměnných a jejich rozsahů Kolaborace pomocí komponent a submodelů Hierarchické modelování s neomezeným počtem submodelů Grafická a funkční podpora pro vytváření diagramů (rozložení, 2
Studio 8 Demo (30 denní trial) http://www.powersim.com/main/products___services/download/demo/?__requestid=__requestid4b0ef85 72b05a
zarovnávání, mřížky,…) Snapshooty proměnných a sdílení proměnných pro více výkazů Plný zoom pro vytváření diagramů Úrovně mohou být modelovány jako zásobníky Mnoho stylů formátování
x x x x
x x x x
x x x x
Monitorování výkonu a optimalizace simulací Auto reportování proměnných pro vývoj a debugování modelů Vyhledávání závislostí a vztahů mezi proměnnými GoTo Variable funkce k vyhledávání všech instancí proměnné v diagramech a rovnicích Go To odskok na nedefinované a problémové proměnné Plurální a singulární pojmenování jednotek měření Integrované jednotky měření systému zajišťují konzistenci jednotek v modelech
x x x x
x x x
x x x
x x x
x x x
x x x
Optimalizace Rizikový Management Rozložení rizika a analýza vlivu rizika Kontrola scénářů Úprava řady rozhodnutí v časových grafech
x x x x x
x x x x x
x x
x
x
x
x
x
x
x x
x x
x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x x x x x x x
x x
x x
x x
x x x
x x x
x x x
Zajištění kvality modelování
Optimalizace a analýza rizik
Datová konektivita Propojení na SAP NetWaver BI (SAP BI Dataset) Off-line/On-line možnosti práce se SAP BI Dataset Propojení s databázemi Oracle, SQL Server a MS Access (Databázové Dataset) x Propojení s MS Excel (Spreadsheet Dataset, import i drag-ndrop systémem) XLDATA funkce na podporu výkazů jako dimenzí, pojmenovaných odkazů na buňky,… Propojení s interními Studio daty (Studio Dataset) Propojení s ostatními zdroji dat přes VB Script
x x x
Podpora modelování
Zabudovaná asistence a podpora modelování Ukázkový model použití proměnných obsahujících řady Wizard pro vytváření datasetů a spojení Projektový Wizard asistent pro vytváření nových projektů Tutoriál na propojování spreadsheetů Průvodce pro vytváření modelů Aktivní pomocník při definování funkcí Pomocník pro jednotky, které jsou součástí definice míry toků Automatizovaný přístup k jednotkám a různým wizardům při vytváření rovnic Podpora více obrazovek Kontextový pomocník přítomný na všech stránkách a dialogových boxech Textové vyhledávání a nahrazování pro rovnice Nápověda v Task Window (s "How do I..." sekcemi) Uživatelská customizace (Normal a Advanced workspace
schémata) Wizard pro funkce
x
x
x
x x
x x
x x
x x x x
x x x x
x x x x
x x
x x
x x
x x x x
x x x x
x x x x
Hyperlinky a záložky na další diagramy, soubory nebo internetové stránky Akční tlačítka umožňujících provedení různých příkazů a ostatních akcí Záchytné body pro návrat simulace do předchozího stavu Indexovací proměnné pro práci s poli Interaktivní simulace založené na událostech a akcích Referenční nastavení pro porovnání výsledků více simulací Animovaná referenční data ve výstupních objektech při porovnávání více druhů nastavení
x
x
x
x
x
x x x x x
x x x x x
x x x x x
Skrytí ovládacích prvků při prezentaci Tvorba interface pro uživatele simulace v prezentačním módu Ovládání podobné webovému prohlížeči Ukládání/nahrávání scénářů v prezentačním módu Výběr jazyka projektu v prezentačním módu Tisk z prezentačního módu
x x x x x x
x x x
x x x
x x
x x
x x x
x x x
Uživatelský interface a prezentační mód
Reporty, kontroly a tisk Mnoho uživatelský interface diagramů pro model Časové grafy a tabulky se souhrny (průměry, minima, maxima, atd.) Posuvníky a ukazatele pro vstupy a výstupy Tabulková kontrola pro data vstupu a výstupu Schematické kontroly vstupních a výstupních polí s hodnotami Tlačítka, Cheb boxy, combo boxy a seznamy pro uživatelské interfacy Grafy rozptylu Globální definice vah (max/min hodnota proměnných) k udržení konzistence reportů Freeformové kreslení, rámování a psaní textů Používání obrázků, barev, fontů, objektů Nastavení pozadí Možnosti nastavení stránky a tisku
Navigace a kontrola scénářů
Prezentační mód
Distribuce modelů
Technická specifika
Konstrukce modelů jsou distribuovatelné přes Studio 8 Executive nebo Studio 8 Cockpit Konstrukce modelů jsou distribuovatelné přes Studio 7 SDK
x x
Integrace, OS, vývojové platformy a konverze souborů SAP Certifikovaná integrace Microsoft® Windows 2000, XP, Vista or 7 Import Powersim Constructor modelů Ukládání souborů ve formátu Studio 2005 nebo Studio 7
x x x x
Cena: Cena je stanovena zakázkově a odvozuje se od typu zvolených produktů, konzultačních služeb a velikosti firmy.
Stella3 Srovnání verzí:[5][17] Vlastnosti Mapování a modelování
Stella iThink
Intuitivní jednoduchý grafický interface Skladové a tokové diagramy podporující běžný jazyk systémového myšlení z pohledu fungování systému Skladové a tokové diagramy podporující běžný jazyk systémového myšlení z pohledu modelovaných business procesů Skladové kontinuální a diskrétní zobrazení procesů s podporou front, přepravců, atd. Příčinné smyčkové diagramy Modelové rovnice automaticky generovány a přístupny pod modelovou vrstvou Funkce pro práci s matematickými, statistickými a logickými operacemi Pole zobrazují opakující se modelovou strukturu Moduly podporují více-úrovňové, hierarchické modelové struktury, které slouží jako stavební bloky pro další modelové konstrukce
x x
Simulování chování systému v čase Simulování procesů reprezentovaných v modelu Analýza citlivosti k nalezení klíčových bodů a optimálních podmínek Částečná modelová simulace a analýza zaměřená na konkrétní oblast nebo moduly modelu Prezentování výsledků ve formě grafů, tabulek, animací, QuickTime videí a souborů Dynamický data import/export do MS Excelu
x
x
x x
x
x x x x x
x x x x x
Simulace a analýza
x x
x x x
x
x
x
x
x x x
x x x
x x
x x
x
x
x x x
x x x
Komunikace Letové simulátory a dashbordy popisují modelové komponenty Vstupními zařízeními jsou regulátory, posuvníky, přepínače tlačítka Výstupní zařízení zvýrazňuje výsledky varovným blikáním, textem, grafy, tabulkami, reporty Pomoc ve formě step-by-step návodů pro ovládnutí modelů Příčinné smyčkové diagramy představují dominantní zpětnovazební smyčky ve struktuře Náčrtkové grafy k jednoduchému porovnávání očekávaných výsledků s aktuální simulací Export pro NetSim (podporuje publikování a sdílení modelů přes web) Ukládání běhových nastavení vytváří celo obrazové běhové modely Multimédiálně jsou podporovány různé spouštěče, videa, zvuky, textové zprávy založené na stavu modelu 3
http://www.iseesystems.com/community/downloads/STELLA/STELLADemo.aspx
Modely se dají zabezpečit zámkem nebo heslem
x
x
x x
x x
OS Microsoft Windows™ 2000/XP/Vista Mac OS 10.2.8 or higher
Cena:[18] Stella v9.1 - $1,899.00/1 licence iThink v9.1 - $1,899.00/1 licence
CASE STUDY - ŘÍZENÍ PROJEKTŮ IS/IT Úvod Nástroje systémové dynamiky nejsou přímo určeny pro řízení projektů. Nesloží k plánování činností či sledování vytížení jednotlivých zdrojů v průběhu projektu. Pro tyto činnosti jsou vhodnější nástroje typu MS Project, které jsou pro to přímo určeny. Kde však mohou prostředky systémové dynamiky najít uplatnění, jsou, jak již z jejich podstaty vyplývá, oblasti simulace a přípravy během projektu. Systémová dynamika nám umožňuje modelovat realitu. Pomocí škálovatelných modelů, lze změnami jednotlivých proměnných a vstupů, odhadovat a plánovat vývoj systému v čase. Jako modelový příklad z oblasti IS IT byl vybrán problém databáze a zálohování dat. Nechť tedy je databáze, kde je potřeba uchovávat obrovské množství dat (příkladem může být databáze mobilního operátora, kde se sledují rychlosti a vytížení linek, tyto data přibývají neustále, za běhu systému). Veškerá data je potřeba pravidelně zálohovat na pevná média. Dodavatel této databáze a softwarových nástrojů s ní spojených chce vyčíslit náklady vázané na údržbu takovéhoto systému. Jelikož se mohou náklady na zálohování, množství dat, které v databázi je, či pravidelnost zálohování měnit, je vhodné si tuto situaci namodelovat. Jedná se pouze o modelovou zjednodušenou úlohu, u které je cílem ukázat, jak se dá jednoduše během chvíle tato problematika namodelovat. Reálná praxe by jistě obsahovala model složitější a komplexnější. Dále vyžaduje kvalitní znalost systému, který se snažíme popsat, aby byl model co nejpřesnější. Pro testovací model byla použita demo verze programu Powersim 8.
Model Model databáze si lze představit velice jednoduše. Množství dat v databázi je vyjádřeno v GB dat. Příbytek a úbytek dat jsou volitelné proměnné v GB dat za měsíc. Na obrázku níže je zobrazen tento model přímo jak je vidět v Powersimu.
Obrázek 12: Model příbytku a úbytku dat v DB
Další částí modelu je proces zálohování. Ta je na obrázku níže. Jak je patrné, vyskytuje se zde několik volitelných proměnných. První je počet, kolikrát se denně provádí zálohování. Další je finančně vyjádřen náklad na 1 GB uložených dat.
Cost Cost per day
Num backups per day
Cost per GB
Obrázek 13: Model procesu zálohování
Celý model je na obrázku níže.
Cost Cost per day
Num backups per day
Data IN
Cost per GB
DB
Data OUT
Obrázek 14: Celý model
Nyní lze přidat pro jednotlivé proměnné v systému takzvané „slidery“, což jsou posuvníky, pomocí kterých lze měnit vstupní parametry modelu. Na obrázku níže jsou tyto posuvníky zobrazeny, tak jak jsou vidět v Powersimu. Lze si všimnout, že pod jednotlivými posuvníky jsou jednotky, v jakých daná proměnná systému je. Veškeré části modelu musí mít správně definované jednotky.
Obrázek 15: Slidery pro jednotlivé proměnné
Nakonec jsou přidány grafy pro veličiny, které mají být zobrazeny. Sleduje se množství dat v databázi a náklady na zálohování při daných parametrech systému. Na obrázku níže jsou tyto grafy zobrazeny.
Obrázek 16: Grafy zobrazovaných veličin
Celá pracovní obrazovka je zachycena na následujícím obrázku.
Obrázek 17: Náhled celé obrazovky
Nyní lze provádět simulace. Příklad simulace je na následujícím obrázku. Období simulace bylo zvoleno dvouleté.
Obrázek 18: Příklad simulace v dvouletém období
Jak je z výstupu patrné a z definice modelu vyplývající, pro dané parametry náklady v čase s přibývajícím množstvím dat rostou.
Závěr Zvolený model je jednoduchý a lze ho samozřejmě spočítat na papíře. Avšak časová úspora, spojená s pozdějšími úpravami modelu, je, v porovnání s ručním přepočítáváním, výrazná. Navíc se může stát, že s přibývající složitostí modelu, již nebude pro člověka výpočet vývoje systému tak jednoduchý. Jak již bylo zmíněno v úvodu, nástroje systémové dynamiky neslouží přímo pro řízení projektů, ale jako podpora při rozhodování a plánování etap jednotlivých etap. Pomocí simulací lze lépe predikovat a kalkulovat se spoustou činnosti na projekty vázaných.
CASE STUDY KADEŘNICTVÍ Úvod Powersim je technologie vhodná pro modelování reálných problémů, včetně těch ekonomických. Proto byla jako testovací úloha zvolena problematika kadeřnictví, kde se ekonomické aspekty projevují a pro běžného čtenáře jsou snadnější k uchopení.
Zadání Před samotným počátkem modelování se musíme rozhodnout, jaké entity se v našem modelu budou vyskytovat a jaké vztahy se mezi těmito entitami budou nacházet. Jistě bude mít kadeřnictví nějaké zaměstnance, kteří budou pobírat mzdu. Dále bude mít materiál, což mohou být různé kosmetické přípravky, pracovní nástroje a podobně, které bude potřeba pravidelně doplňovat. Kadeřnictví musí platit pravidelný nájem. Dalším faktorem bude samotná poptávka, neboli, kolik obyvatel bude vyžadovat služby kadeřnictví. Dále zde bude figurovat banka, která poskytla kadeřnictví úvěr. Výše zmíněné faktory tvoří základní rámec, ve kterém se kadeřnictví nachází, a které musí být v modelu obsaženy.
Model V této kapitole budou popsány jednotlivé vztahy v modelu a jejich konkrétní realizace.
Kasa Kasa představuje aktuální finanční stav kadeřnictví a zachycuje příjmy a výdaje kadeřnictví.
Obrázek 19: Model příjmů a výdajů do kasy
Zákazníci Zákazníci představují počet zákazníků, kteří vyžadují služby kadeřnictví
Obrázek 20: Model zákazníků
Úvěr Tato část modelu představuje splácení úvěru bance. Konstanta Velikost uveru představuje počáteční velikost úvěru. Stock Uver představuje aktuální stav dlužné částky, která je odčerpávána skrze Splatky uveru. Splátka úvěru je samozřejmě připočítávána do nákladů a ovlivňuje úbytek v kase.
Obrázek 21: Model úvěrování
Materiál Tato část modelu sleduje stav materiálu na skladě kadeřnictví. Pokud množství materiálu klesne pod 2000 Kč (materiál byl vyjádřen v korunách, ne v kusech), dochází k jeho dokoupení. Je možné si všimnout veličin, které se v této části modelu vyskytují. Úbytek materiálu lze jednoduše vyjádřit jako počet obsloužených zákazníků vynásobeno materiálovým nákladem na zákazníka. Složitější je dokupování materiálu, kde je potřeba použít podmíněný výraz: IF(Material <= 2000<
>;8000<>/1<<wk>>;0<>/1<>)
Samozřejmě potom nákup jde do nákladů a ovlivňuje výdajovou část kasy.
Obrázek 22: Model materiálu
Celý model Uver
Pocatek v kase
Splatky uveru
Velik Vydaj na reklamu za mesic KASA
Prijmy
Je co splacet
Vydaje
Cena Strihu
Mzda zame Nakup Naklady na mzdy Najem a jine rezije Opravky ke kreslum
Pocet Obslouzenych zakazniku denne
Prumerna doba strihu
Cena kresla
Pocet kresel
Kolik lidi jsou schopni denne ostrihat
Pocet zamestnancu
Kolik se denne odstriha
Kolik jsou schopni odstrihat
Nakup
Pracovni doba Pripustna doba strihani na kreslech
Pocet kresel
ZAKAZNICI
Doba prace na kresle tydne 7 dni krat 12 hodin na kreslo je 84
Prichody
Lide co potrebuji ostrihat ve meste
Velikost trhu Kolik procent lidi potrebuje mesicne ostrihat
Mira ovlivnovani reklamou v zavislosti na castce investovane do reklamy pro zjednoduseni linearni fce
Hodnota investice do mesicni reklamy od ktere jiz reklama nema f kt
Obrázek 23: Náhled celého modelu
Ovlivneni reklamou nemuze byt vetsi jak 100 procent od urcite hodnoty jiz reklama neovlivnuje
Vydaj na reklamu za mesic
Pokud klesne zasoba na 2000 dokupuje se 2000 na obslou
ZÁVĚR Jak již bylo řečeno v úvodu, našim cílem nebylo navázat na již vypracované dokumenty, ale poskytnout jinou variantu, které se mohou následující generace držet nebo ji opustit. V každém případě se však domníváme, že přestože se nástroje systémové dynamiky běžně mezi CASE nástroje nepovažují, má význam alespoň zvážit jejich nasazení u velkých a náročných projektů, týkajících se vývoje a řízení IS/ICT. V případě že se rozhodnete pokračovat v tomto dokumentu, doporučujeme se zaměřit na využití systémové dynamiky v řízení projektů, optimalilzaci portfolia projektů, při modelování náročných systémů atp.
ZDROJE [1]
Wikipedia: Operační analýza [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: < http://cs.wikipedia.org/wiki/Opera%C4%8Dn%C3%AD_anal%C3%BDza>.
[2]
WORLD3 [online]. 2006 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
[3]
Paradigma systémového myšlení [online]. 2008 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
[4]
iThink and Stella Technical Documentation
[5]
ISEE Systems - STELLA Modeling & Simulation Software [online]. 2008 [cit. 2009-1211]. Dostupný z WWW: .
[6]
Wikipedia: Vensim [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
[7]
Vensim [online]. 2008 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
[8]
Vensim User´s Guide
[9]
Powersim [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
[10] Proverb a.s. [online]. 2007 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: [11] MILDEOVÁ, S. Tvorba manažerských simulátorů : vaše virtuální firma,
Oeconomica,
2007, ISBN: 978-80-245-1286-0 [12] PowerSim.Co.Uk [online]. 2009 cit. [2009-12-11]. Dostupný z WWW: [13] Stramo [online]. 2009 cit. [2009-12-11]. Dostupný z WWW: [14] Vensim - Comparison [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
[15] Vensim - Purchase [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: < http://www.vensim.com/buy.html>. [16] Studio 8 Editions [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: . [17] STELLA Pruductsheet [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: . [18] ISEE Systems - Online store for professionals [online]. 2009 [cit. 2009-12-11]. Dostupný z WWW: .
