Диаграмма причинно-следственной петли

Пример положительной усиливающей петли между двумя ценностями: банковским балансом и заработанными процентами.

Диаграмма причинно-следственной связи ( CLD ) — это причинно-следственная диаграмма , которая помогает визуализировать, как различные переменные в системе причинно взаимосвязаны. Диаграмма состоит из набора слов и стрелок. Диаграммы причинно-следственных связей сопровождаются описанием причинно-замкнутой ситуации, которую описывает CLD. Замкнутые петли, или петли причинно- следственной связи , на диаграмме являются очень важными особенностями CLD, поскольку они могут помочь выявить неочевидные порочные и полезные круги .

Слова со стрелками, входящими и выходящими, обозначают переменные или величины, значение которых меняется со временем, а связи представляют причинно-следственную связь между двумя переменными (т. е. они не представляют материальный поток). Ссылка отмечена + указывает на положительную связь, при которой увеличение причинной переменной приводит при прочих равных условиях к увеличению переменной эффекта, а уменьшение причинной переменной приводит при прочих равных условиях к уменьшению переменной эффекта. Ссылка отмечена - указывает на отрицательную зависимость, при которой увеличение причинной переменной приводит при прочих равных условиях к уменьшению переменной эффекта, а уменьшение причинной переменной приводит при прочих равных условиях к увеличению переменной эффекта. Можно сказать, что положительная причинная связь приводит к изменению в том же направлении, а можно сказать, что противоположная связь приводит к изменению в противоположном направлении, т.е. если переменная, в которой начинается связь, увеличивается, другая переменная уменьшается и наоборот. наоборот.

Слова без стрелок являются метками циклов. Как и в случае со связями, петли обратной связи имеют либо положительную (т. е. усиливающую ), либо отрицательную (т. е. уравновешивающую ) полярность. CLD содержат метки для этих процессов, часто с использованием нумерации (например, B1 для первого цикла балансировки, описываемого в повествовании, B2 для второго и т. д.), а также фраз, описывающих функцию цикла (т. е. «спешка заставляет напрасно тратить"). Усиливающий цикл — это цикл, в котором эффект изменения любой переменной распространяется по циклу и возвращается, чтобы усилить первоначальное отклонение (т. е. если переменная увеличивается в усиливающем цикле, эффект в течение цикла вернет увеличение той же самой переменной). и наоборот). Балансирующий цикл — это цикл, в котором эффект изменения любой переменной распространяется по циклу и возвращает переменной отклонение, противоположное исходному (т. е. если переменная увеличивается в балансирующем цикле, эффект в цикле вернет уменьшаются до той же переменной и наоборот). Циклы балансировки обычно представляют собой процессы, ориентированные на достижение цели или чувствительные к ошибкам, и им представлена переменная, указывающая цель цикла. Укрепляющие петли обычно представляют собой порочные или полезные циклы.

Пример положительной усиливающей петли показан на рисунке:

Сумма Bank Balance повлияет на сумму Earned Interest, как показано верхней синей стрелкой, указывающей от ' Bank Balance к Earned Interest.
Поскольку увеличение Bank balance приводит к увеличению Earned Interest, эта связь положительна, что обозначается значком +.
The Earned interest добавляется в Bank balance, также положительная связь, представленная нижней синей стрелкой.
следственная связь между этими переменными образует положительную усиливающую петлю , представленную зеленой стрелкой, которая обозначается буквой R. Причинно - ^[1] (Термины «положительный» и «отрицательный» означают «тенденцию к увеличению» и «тенденцию к уменьшению», а не субъективные оценочные суждения.)

История

Использование слов и стрелок (известных в теории сетей как узлы и ребра ) для построения причинно-следственных моделей ориентированных графов восходит, по крайней мере, к использованию анализа путей Сьюэллом Райтом в 1918 году. Согласно книге Джорджа Ричардсона «Обратная связь» Мысль в социальных науках и теории систем», ^[2] Первым опубликованным формальным использованием диаграммы причинно-следственной связи для описания системы обратной связи была статья Магоро Маруямы 1963 года «Вторая кибернетика: взаимные причинные процессы, усиливающие отклонение». ^[3]

Положительные и отрицательные причинно-следственные связи.

Положительная причинно-следственная связь означает, что две переменные изменяются в одном направлении, т. е. если переменная, в которой начинается связь, уменьшается, другая переменная также уменьшается. Аналогично, если увеличивается переменная, в которой начинается связь, увеличивается и другая переменная.
Отрицательная причинная связь означает, что две переменные изменяются в противоположных направлениях, т.е. если переменная, в которой начинается связь, увеличивается, то другая переменная уменьшается, и наоборот.

Пример

Диаграмма динамической причинно-следственной связи: положительные и отрицательные связи

Усиливающие и балансирующие петли

Чтобы определить, является ли причинно-следственная петля усиливающей или уравновешивающей, можно начать с предположения, например: «Переменная 1 увеличивается», и проследить за петлей. Цикл:

усиление , если после обхода цикла получается тот же результат, что и при первоначальном предположении.
балансировка, если результат противоречит исходному предположению.

Или, говоря другими словами:

усиливающие петли имеют четное количество отрицательных звеньев (ноль также четен, см. пример ниже)
Балансирующие петли имеют нечетное количество отрицательных звеньев.

Выявление усиливающих и уравновешивающих петель является важным шагом для выявления эталонных паттернов поведения , т.е. возможного динамического поведения системы.

Усиливающие петли связаны с экспоненциальным увеличением/уменьшением.
Петли балансировки связаны с достижением плато.

Если в системе есть задержки (часто обозначаемые короткой линией, пересекающей причинно-следственную связь), система может колебаться.

Пример

Причинно-следственная диаграмма модели, исследующей рост или упадок компании по страхованию жизни

См. также

Причинно-следственная петля – теоретический парадокс, возникающий в результате путешествия во времени.
Байесовская сеть – Статистическая модель
Ориентированный ациклический граф - Ориентированный граф без направленных циклов.
Отрицательная обратная связь – повторное использование выходных данных для стабилизации системы.
Путевой анализ (статистика) – статистический термин.
Положительная обратная связь - петля обратной связи, которая увеличивает первоначальный небольшой эффект.
Системная динамика - Исследование нелинейных сложных систем.

Ссылки

^ Стерман, Джон Д. (2000). Динамика бизнеса: системное мышление и моделирование для сложного мира . Макгроу Хилл/Ирвин. ISBN 9780072389159 .
^ Джордж П. Ричардсон - 1991 - «Мысль обратной связи в социальных науках и теории систем» ISBN 0-8122-3053-1
^ Маруяма, Магоро. «ВТОРАЯ КИБЕРНЕТИКА. Отклонения, усиливающие взаимные причинные процессы». (1963).

Внешние ссылки

WikiSD Общества системной динамики Wiki
Научитесь читать диаграммы причинно-следственных связей с помощью SystemsAndUs

[sterman-1] Стерман, Джон Д. (2000). Динамика бизнеса: системное мышление и моделирование для сложного мира . Макгроу Хилл/Ирвин. ISBN 9780072389159 .

[2] Джордж П. Ричардсон - 1991 - «Мысль обратной связи в социальных науках и теории систем» ISBN 0-8122-3053-1

[3] Маруяма, Магоро. «ВТОРАЯ КИБЕРНЕТИКА. Отклонения, усиливающие взаимные причинные процессы». (1963).

[1]

[2]

[3]