Рис. 1. Как читать потоковые диаграммы.
В этой книге запасы или уровни изображаются прямоугольниками, а потоки - "трубопроводами" со стрелками, ведущими к прямоугольнику или из него. На каждом трубопроводе изображен "вентиль", который можно либо открывать больше или меньше, регулируя поток, либо держать в полностью открытом или полностью закрытом состоянии. "Облака" в начале и конце схемы символизируют источник и сток соответствующего потока, их физический смысл нам не важен
Залежи полезных ископаемых - пример запаса. Из него исходит поток руды, получаемой в результате разработки месторождения. Поток, пополняющий запасы руды в месторождении, пренебрежимо мал, поскольку накопление ископаемых требует многих миллионов лет. Схема на рис. 2 учитывает это, в ней входного потока уже нет. Абсолютно все системные диаграммы и схемы используют упрощенное представление реального мира.
Рис. 2. Месторождение постепенно истощается в результате добычи полезных ископаемых
Вода в водохранилище тоже представляет собой запас и характеризуется уровнем. Он поднимается в результате дождей и за счет стока рек, понижается из-за испарения воды с поверхности и из-за водосброса через плотину.
Рис. 3. Уровень воды в водохранилище с несколькими входными и выходными потоками
Количество древесинв1 в лесу - это тоже запас. Входной поток - это рост дереввев. Вв1ходные потоки - гибелв деревьев в резулвтате естественных причин и рубок, которые производят лесозаготовители. Срубленные дереввя становятся другим запасом, например, стройматериалами на лесопилке. В свою очередв, из него исходит поток пиломатериалов, проданнв!х потребителям.
Рис. 4. Запас древесины в лесу и связанный с ним запас пиломатериалов
Если вы понимаете динамику запасов и потоков - то есть их поведение во времени - тогда вы имеете достаточное представление о поведении сложных систем. Если в детстве вы решали математические задачи про воду, втекающую и вытекающую из бассейна или ванны, значит, понимание динамики запасов и потоков у вас уже есть.
Рис. 5. Простейшая схема ванны: один запас, один входной и один выходной потоки
Представьте себе ванну, наполненную водой. Сливное отверстие заткнуто, оба крана закрыты. Скучная, статичная, неизменная система. А теперь мысленно откройте сливное отверстие. Разумеется, вода начнет вытекать из ванны. Уровень начнет понижаться, пока не станет нулевым, когда ванна опустеет.
Рис. 6. Изменение объема воды в ванне при открытом сливе
Теперь снова представьте себе ванну, полную воды, снова откройте слив, но на этот раз в тот момент, когда ванна уже опустеет наполовину, откройте краны, чтобы количество поступающей воды было равно количеству вытекающей. Что произойдет дальше?
Количество воды в ванне стабилизируется на уровне, который был в тот момент, когда входной поток сравнялся с выходным. Установится динамическое равновесие, при котором уровень не меняется, хотя вода непрерывно течет, поступая в ванну и вытекая из нее через сливное отверстие.
Теперь представьте себе, что вы открыли краны сильнее, и в ванну поступает больше воды, чем вытекает из нее. Уровень воды начнет постепенно расти. Если вы прикроете кран настолько, чтобы потоки поступающей и вытекающей воды снова сравнялись, то уровень перестанет подниматься и опять стабилизируется. Если вы еще сильнее прикроете кран, уровень опять начнет снижаться.
Как читать графики поведения системы во времени
Чтобы понимать, как ведет себя система, системные мыслители используют графики изменения тех или иных параметров во времени - так можно получить больше информации, чем при анализе отдельных событий. Графики поведения во времени используются еще и для того, чтобы определить, приближается ли система к цели или пределу, и если да, то насколько быстро.
По вертикальной оси может откладываться величина, характеризующая запас или поток. Форма графика очень показательна; значение имеют также точки, в которых происходит изменение направления или формы кривой. В большинстве случаев форма несет в себе больше информации, чем конкретные значения, отложенные по осям.
Горизонтальная ось, по которой отсчитывается время, позволяет понять, что происходило раньше и что произойдет потом. В зависимости от того, какой вопрос или проблему вы изучаете, можно сосредотачиваться на том или ином временном диапазоне.
Рис. 7. Выходной поток не изменяется, входной поток появляется на пятой минуте, и в результате объем воды в ванне стабилизируется
Ванна с поступающей и вытекающей водой - это пример очень простой системы, в которой только один входной и только один выходной поток. В тот временной период, что представляет для нас интерес, испарение мы можем считать пренебрежимо малым, так что его в диаграмму включать не нужно. Все модели, мысленные ли они или математические, всегда представляют собой упрощение реального мира. Но изучив динамику на примере простой ванны, можно сделать несколько важных выводов, спра ведливых и для более сложных систем:
■ Если сумма всех входных потоков превышает сумму всех выходных потоков, уровень или объем запаса будет расти.
■ Если сумма всех выходных потоков превышает сумму всех входных потоков, уровень или объем запаса будет уменьшаться.
* Если сумма всех выходных потоков равна сумме всех входных потоков, уровень или объем запаса будет неизменным; в таких случаях устанавливается динамическое равновесие на уровне, который наблюдался в тот момент, когда потоки сравнялись.
Людям свойственно обращать внимание в первую очередь на запасы, а не на потоки. А если уж мы обращаем внимание на потоки, то в первую очередь на входящие, и лишь затем на выходящие. Именно поэтому мы порой упускаем из виду, что уровень воды в ванне можно поднять не только увеличением входного потока, но и уменьшением выходного. Все хорошо понимают, что для продления существования нефтяной экономики необходимо открывать новые месторождения нефти, но далеко не все отдают себе отчет в том, что того же можно добиться, просто сжигая меньше нефти. Резкое увеличение энергоэффективности по отношению к доступным запасам нефти эквивалентно открытию нового месторождения - хотя прибыль при этом распределяется несколько иначе.
Запасы можно увеличивать как за счет роста потоков на входе, так и за счет уменьшения потоков на выходе. Поднимать уровень воды в ванне можно разными способами...
Подобным образом компании могут поддерживать большой штат сотрудников: ттибо нанимать больше новых работников, либо принимать меры, чтобы не уходили прежние (и чтобы их не за что было увольнять). Причем стоимость этих двух стратегий может очень сильно отличаться. Благосостояние страны можно резко увеличить, вложив средства в постройку новых заводов и установку нового оборудования. А можно уменьшить скорость, с которой изнашивается и выходит из строя имеющееся оборудование, и достичь того же результата, причем зачастую меньшими средствами.
В ванне легко полностью открыть или перекрыть потоки; вытащить пробку или открутить кран - дело нескольких секунд. Гораздо сложнее быстро изменить уровень воды - величину запаса. Даже если полностью открыть слив, спуск воды займет какое-то время. И наполнить ванну во мгновение ока тоже не получится, даже если вы полностью открутите оба крана. Изменение запасов и уровней требует времени. Чтобы был эффект, потоки должны действовать некоторое время. Это ключ к пониманию поведения систем. Запасы и уровни обычно изменяются медленно, и это можно расценивать как запаздывание, отсрочку, инертность системы, своего рода буфер или фактор устойчивости. Запасы, особенно большие, откликаются на изменения (даже очень резкие) лишь постепенным увеличением или уменьшением.