شبيه سازی در تصميم گيريهای مديريتی

چكيده
هدف از نگارش اين مقاله، معرفي تکنيک‌هاي شبيه سازي رايانه اي و کاربرد آنها در فرآيند تجزيه و تحليل، اندازه گيري و پيش بيني تغييرات و اثرات آن بر ديگر متغيرهاي موجود مانند هزينه ، کيفيت، زمان و غيره است.

مديران پروژه در آغاز فرآيند توليد و در طول اين فرآيند تصميمات بسياري اتخاذ مي كنند تا از کيفيت بالاي عملکرد خود اطمينان حاصل کنند. در فرآيند تصميم گيري تجربيات شخصي مدير کافي به نظر نمي رسد. از اين رو مديران از روشهاي گوناگون مدلسازي و شبيه سازي بهره مي گيرند تا اطمينان حاصل كنند که به استانداردهاي موجود در کار خود دست يافته اند.

شبيه سازي (APPLIED SIMULATION ) فرآيندي تکنيکي است که امکان نمايش فرآيند ها، منابع، کالاها و خدمات را در مدل ديناميک رايانه اي فراهم مي كنند، در حقيقت شبيه سازي رايانه اي ابزاري نيرومند جهت پشتيباني از تصميمات مديريت و کاهش ريسک فرآيند تصميم گيري با استفاده از ارزيابي و تحليل استراتژي هاي مختلف است. در اين مقاله ابتدا به ويژگيهاي تکنيک شبيه سازي پرداخته و سپس چگونگي استفاده از آن را در سازمان نشان مي دهيم. به کارگيري تکنيکهاي معرفي شده در اين مقاله مي تواند هزينه ها و ريسک اتخاذ تصميمات نادرست در سازمان را کاهش داده و فرآيندها و محصولات سازمان را بهبود بخشد.

مقدمه
شبيه سازي فرايند تکنيکي است که به سازمانها کمک مي کند تا نتايج عملکردو فرآيند تصميم گيري خود را پيش‌بيني، مقايسه و بهينه سازي كنند، بدون اينکه هزينه و ريسک تغيير فرآيندهاي جاري و اجراي جديد را متحمل شوند.

استفاده از مدل هاي شبيه سازي به عنوان يک تکنيک پشتيباني از تصميمات مديريت و کاهش ريسک فرآيند تصميم گيري به وسيله ارزيابي و تحليل استراتژي هاي مختلف طراحي وبهبود سيستم، همواره روند افزايشي داشته است. گستره کاربرد آن مباحث بازرگاني، اقتصاد، بازاريابي، تعليم و تربيت ،علوم فضايي و بسياري علوم ديگر را دربرمي گيرد (رابرت شاتون)

تعريف شبيه سازي
براساس تعريف شاتون ، شبيه سازي عبارت است از فرآيند طراحي مدلي از سيستم واقعي و انجام آزمايشهايي با اين مدل که با هدف پي بردن به رفتار سيستم بازاريابي ، استراتژي هاي گوناگون (در محدوده اي که به وسيله معيار و يا مجموعه‌اي از معيارها اعمال شده است) را براي عمليات سيستم تبيين مي‌كند.

مدل شبيه سازي توانايي يا قابليت طراحي شده اي است که يک راه حل آماري قدرتمند را ايجاد مي‌كند و مدير را از دست يابي به اهداف سازمان مطمئن مي سازد. (2002 Ferrin)
يک مدل حالت کوچکي از يک سيستم پيچيده واقعي با مفهوم حقيقي است. ارزش يک مدل به آن جهت است که پيش‌بيني‌هاي آن پاسخهاي مناسبي براي حل مشکل مورد نظر را فراهم مي آورد.

يک مدل شبيه سازي گونه اي از پديده ها يا سيستم هاي ديناميک را نشان مي دهد که مي تواند مسائل موجود در سازمان را بيش از آنکه تبديل به مشکل شوند، نشان دهد.
هدف اصلي مدل هاي شبيه سازي فراهم آوردن بنياني براي پيش بيني رفتار سيستم است. به طور کلي شبيه سازي زماني مورد استفاده قرارمي گيرد که به علت پيچيدگي سيستم مورد نظر ،‌ استفاده از روشهاي تحليلي غير عملي است. از اين رو روشهاي مطالعه سيستم از طريق شبيه سازي مطرح مي شود.

غالباً پيچيدگي موجود در سيستم هاي واقعي به صورت اشکال زير نمود پيدا مي كند :
* حالت عدم اطمينان در سيستم: شبيه سازي مکانيزمي، منصف و سودمند را براي غلبه بر عدم اطمينان فراهم مي آورد بدون آنکه محدوديتي براي سيستم ايجاد كند.

* رفتار پويا : رفتار سيستم در طول زمان ثابت نيست و متغيرهاي اصلي موجود همانند بهره وري و... نيز در طول زمان متغيرند. براي تشخيص علت تغييرات و کنترل آنها بايستي از مدل پويا و متناسب تغييرات ، استفاده شود.

* مکانيزم هاي بازخورد: رفتارهاي انجام شده و تصميمات اتخاذ شده در يک مرحله از يک فرآيند، قسمتهاي ديگر فرآيند را به طور مستقيم يا غير مستقيم تحت تأثير قرار مي دهد و شناسايي اين اثرات و علل آنها بسيار ضروري است.

براي اخذ تصميم درست در هر مرحله از فعاليتهاي يک سيستم ، موارد ذكر شده فوق بسيار تأثيرگذار است.

با استفاده از شبيه سازي مي توانيم اثرات هر يک از عوامل ياد شده را آزمايش و پيش بيني كنيم. شبيه سازي در حقيقت آزمايش کردن يک سيستم واقعي با مدل است. زيرا آزمايش کردن روي يک سيستم واقعي مشکلات زيادي در پي دارد به طور مثال شاتون در کتاب خود به‌نام (علم وهنر شبيه سازي سيستم ها ) به نقل از بريش اين مشکلات را چنين ذکر مي كند:
1- آزمايشها روي سيستم واقعي مي توانند عمليات سازمان را مختل کنند.
2- اگر افرادومردم، جزء جداناشدني سيستم باشند، ممکن است رفتارشان را تغيير دهند.
3- ممکن است يکسان نگهداشتن شرايط عمل ، براي هر بار تکرار آزمايش ، بسيار مشکل باشد.
4- شايد به دست آوردن حجم نمونه اي يکسان به زمان و هزينه زيادي نياز داشته باشد.
با توجه به موارد فوق ، مجبور هستيم براي پيش بيني نتايج حاصل از تصميمات و کاهش ريسک آن ، از روش شبيه سازي استفاده كنيم.

فرآيند شبيه سازي
اصولاً يک پروژه مبتني بر مدل شبيه سازي زماني آغاز مي شود که در سيستم مسئله اي به وجود آيد. در اين زمان اولين گام تدوين مسئله است، زيرا براي يافتن جواب مسئله بايد فهميد که اصل آن چيست؟

بنابراين اولين قدم در آزمايش شبيه سازي ( همانند هر آزمايش ديگري )،تعيين هدف آزمايش است ،چون اين هدف است که نحوه آزمايش، جزئيات لازم و نتايج نهايي را تعيين
مي کند.

دومين گام تعريف سيستم است. در اين مرحله بايد تعيين کرد که از چه روشها و تکنيکهايي مي توان براي بررسي و مطالعه سيستم استفاده كرد . تعريف سيستم در حقيقت ، تعيين ا جزاي سيستم، عناصر و عوامل داخلي و خارجي محيط سيستم، پارامترها و متغيرهاي سيستم را شامل مي شود. پس از آن روابط و قوانين حاکم ميان ويژگيهاي سيستم و متغيرهاي آن مشخص و يا فرموله شده، سپس چگونگي رفتارسيستم مورد بررسي قرار گرفته و جزئيات حاصل از تغيير متغيرها در سيستم معلوم مي‌شود.

گام سوم پاسخ به اين سوال است كه آيا در تمامي تصميم گيريها مي‌توان از مدل شبيه سازي استفاده كرديا خير؟ اگر شرايط واقعي چندان پيچيده نباشد و بتوانيم با استفاده از روشهاي تجزيه و تحليل به حل مسئله بپردازيم، طبيعتا نيازي به استفاده از مدل شبيه سازي نيست. ولي اگربا توجه به شرايط پيچيده وريسك بالا ، فقط از شبيه سازي مي توان استفاده کرد، پس کاربرد روش شبيه سازي الزامي است .

گام چهارم، تدوين مدل است. هنر مدل‌سازي عبارت است از توانايي تحليل مسئله، چکيده سازي خصايص آن، انتخاب مفروضات وسپس تکميل و توسعه مدل تا زماني که تقريبي مفيد از واقعيت به‌دست آيد. هر چه مدل کامل‌تر باشد، وضعيت پيچيده را روشن‌تر منعکس مي کند.
گام پنجم، تدارک داده هاست. هر مطالعه اي مستلزم جمع آوري داده هاست. در يک مدل شبيه سازي، داده هاي ورودي بايد با اطلاعات مربوط با اجزاي سيستم وارتباط ميان آنها رابطه نزديک داشته باشد.

در اين زمان تحليلگر بايد تصميم بگيرد چه داده هايي مورد نيازند و چگونه بايد اين اطلاعات را جمع آوري كرد.

گام ششم با بر گرداندن مدل برداشته مي شود. در اين مرحله بايد مدلي که از سيستم تهيه شده است براي کامپيوتر توصيف کنيم مدلهاي شبيه سازي از لحاظ منطقي بسيار پيچيده بوده و داراي فعل و انفعالات متقابل بسياري در بين عناصر سيستم هستند.

در گام هفتم، اعتبار مدل را تعيين مي كنيم. اين مرحله مهمترين و مشکل ترين مرحله از مراحل شبيه سازي است. تعيين اعتبار يعني آنکه آيا مدل ساخته شده رفتار سيستم واقعي را به درستي شبيه سازي وتوصيف مي كند يا خير؟ بنابراين آنچه كه اهميت دارد قابل اعتبار بودن مدل است نه حقيقت ساختار آن.

گام هشتم، برنامه ريزي استراتژيک و تاکتيکي است. به طور کلي برنامه استراتژيک يعني طرح آزمايشي که اطلاعات مطلوب از آن حاصل مي شود و برنامه ريزي تاکتيکي يعني تعيين اين موضوع که هر يک از آزمونهاي مشخص شده در طرح آزمايش، چگونه انجام مي گيرد.

در گام نهم آزمايش وتفسير(تحليل حساسيت ) آن صورت مي گيرد. در اين مرحله اشتباهات و نواقص برنامه ريزي آشکار مي‌شود و مراحل اجراشده مورد بازبيني قرار مي‌گيرد.

گام دهم با پياده سازي و مستند سازي برداشته مي شود. موفقيت يک پروژه شبيه سازي را تنها مي توان زماني محقق دانست که مدل پذيرفته شده، تفهيم شود و مورد استفاده قرار گيرد.

مستند سازي دقيق و کامل از چگونگي ايجاد، توسعه ونحوه عمل مدل مي تواند عمر مفيد و شانس پياده سازي موفق آن را بسيار افزايش دهد. مستند سازي خوب، نحوه اصلاح را آسان‌تر ساخته، حتي در صورت نبودن ايجاد کننده هاي اصلي آن، استفاده از آن را ممکن مي سازد.

شبيه سازي مستقيماً از طريق پيش بيني اثرات و نتايج حاصل از اعمال تغييرات بر فرآيند ،کيفيت ، بهره وري و چرخه زمان، به تصميم گيري مديران كمك مي‌كند. همچنين مسائل موجود در مديريت تغيير را حل مي‌كند و هدف آن اجراي فرآيندها در عمليات کيفي است که از نظر هزينه، نحوه طبقه بندي و کيفيت با محدوديت مواجه است.
(1999Raffo 2000 Madachy & Tarbet & Kellner )

در حقيقت شبيه سازي، ابزاري است که تعيين مي‌کند، اين محدوديتها بايد چگونه باشند. از طريق شبيه سازي مي توانيم سطح بالا و سطح پايين (محدوده تغيير) متغيرهاي مستقل را تعيين كنيم تا در نهايت بتوانيم محدوديتهاي هزينه، کيفيت و مبناي طبقه بندي را اعمال كنيم .

مي‌توان گفت تکنولوژي همان توليد محصول با استفاده از مدل در شرايط واقعي است و در واقع از طريق مدل سازي، عکس العمل محيط واقعي بر تکنولوژي جديد از قبل پيش بيني مي شود.

رفتار محيط در قبال متغيرهاي واقعي را مي توان مدل سازي كرد و متغيرهايي که دست يابي به آنها آسان نيست را ناديده گرفت. درواقع از طريق محيط شبيه سازي شده مي توان بسيار آسان تر از شرايط محيط واقعي به نتيجه دست يافت.

بيشتر مواقع ، مدلهاي شبيه سازي به ما کمک مي کنند که تصميم بگيريم که يک فرآيند متوقف شود و يا به فعاليت خود ادامه دهد.

تکنيک‌هاي شبيه سازي که براي ارزيابي سيستم ها به کار مي روند، ابزار بسيار مناسبي براي بهبود کيفيت مقياس ، و معيارهاي مورد استفاده در فرآيند طراحي، کدگذاري، و آزمايش گامهاي سازمان ارائه مي دهند که مي توان آن را در شرايط واقعي به کار گرفت. در نتيجه احتمال وجود نقص در محصولات و خدماتي که به مشتري ارائه مي شوند کاهش يافته، نيازها و خواسته‌هاي مشتريان برآورده شده و سازمان به كاميابي در مأموريت خود دست مي يابد.

از سوي ديگر با استفاده از تکنيک شبيه سازي مي توان هزينه ها را پيش بيني و اولويتها را تعيين كرد، محصولات و خدمات را طبقه بندي کرده و نيروي کار مورد نياز را تشخيص داد و در حقيقت با استفاده از داده هاي حاصل از به کارگيري تکنيک شبيه سازي، مديريت با اطمينان بيشتري در مورد هزينه، بودجه، نيروي انساني و... برنامه ريزي و تصميم گيري مي كند.

با اين وجود شبيه سازي همواره راه گشا نيست، تنها زماني سودمند واقع مي‌شود که هم مدل و هم داده هاي مورد استفاده در آن، تا حد زيادي شرايط واقعي را بنمايد. قدرت متصور براي شبيه سازي شديداً به ميزان اعتبار مدل بستگي دارد. از آنجا که شبيه سازي، ساده سازي جهان واقعي است و اعتبار آن ،اساساٌ تقريبي است،پس صحت نتايج حاصل از يک مدل شبيه سازي نيز به ارزش واقعي پارامترهاي مدل بستگي دارد.

در بسياري از نمونه هاي جهان واقعي اين پارامترها و يا اندازه گيري آنها، دقت لازم را ندارد.
براي غلبه بر اين مشکلات مي توان راهبردهاي زير را اتخاذ كرد:
* مقادير موجود مي تواند با متغيرهاي مطلوب احتمالي، يکسان فرض شود.
* مقدار ها مي توانند بر اساس مطالب ،اسنادو مدارک صحيح ديگري تعيين شوند.
* در صورت لزوم مي توان تعيين پارامترها را با استفاده از تجربيات افراد درگير در کار يا تئوري هاي موجود انجام داد.

نتيجه گيري
در اين مقاله سعي كرديم آثار به کارگيري شبيه سازي را در تحليل، اندازه گيري، طراحي، پيش بيني پارامترهاي گوناگون مؤثر در فرآيندهاي سازمان به طور مستقيم يا غير مستقيم و تأثير آن بر فرآيند تصميم گيري را معرفي کنيم.

شبيه سازي مي تواند در پيش بيني پارامترهاي گوناگون توسعه فرآيندهاي سازمان همانند هزينه، اعتبار، طبقه بندي و نواقص موجود در گامهاي توسعه فرآيندهاي سازمان، مورد استفاده قرار گيرد و به مديران و کارکنان اين توانايي را مي دهد که در فرآيند تصميم گيري، موارد مورد نياز را بسنجند تا فرآيندهاي موجود بهبود يافته، نواقص برطرف شده و سازمان به اهداف از پيش تعيين شده خود دست يابد.

منابع
1-Chidamber, S.R. and Kemerer, C.F. (1994) "A metrics suite for object-oriented design", IEEE
2-Transactions on Software Engineering, Vol.20 No. 6, pp,476-93.
3-Ferrin, D.M., Mothler, dD and Muthler, M.J. (2002), "Six sigma and simulation , so what's the correlation?" , Proceeding of the 2002 Winter simulation Conference, Manchester, pp. 1439-43.
4-Karunanithi, N., Whitley, D. and Malaiya, Y.K. (1992), "Using neural networks reliability in prediction", IEEE Software, Vol. 9 No. 4, pp. 53-9.
5-Kellner, M.I., Raymond, J.M. and Raffo, D.M. (1999), "Software process simulation modeling: Way? What? How? ", Journal of system and software, Vol.46 Nos2/3, available atwww.rcf.usc.edu/madachy/kmrsub.pdf.
6-Kitchenham, B.A., Hughes, R.T. and Kinkman,S.G.(2001),"Modeling software measurement data" , IEEE Transactions on Software Engineering, Vol.27 No.9,pp.788-804.
7-Madachy , R.and Tarbet, D.(2003),"Initial experiences in software process modeling",Software Quality Professional, Vol.2 No.3,pp.15-27.
8-Raffo,D.(1999),"Getting the benefits from software processsimulation",International Conference On Software Engineering and Knowledge Engineering (SEKE'99), Kaiserslautern.
9-Reformat,M.,Pedrycz,W.and Nicolino,J.p.()2002,"Software quality analysis with the use of computational intelligence",Proceeding of International Joint conference of Neural Networks,Hawaii,pp.1156-61
10-H.J.Harington, K.Tumay, "simulation Modeling Methods" MCORAW HILL

11 - شاتون رابرت ، علم و هنر شبيه سازي سيستم ها ، مرکز نشر دانشگاهي
12 – دكتر حسن صالح فتح‌آبادي، شبيه سازي سيستم‌ها به وسيله كامپيوترهاي رقمي، نشر دانشگاهي