Il processo di modellazione. Alberto F. De Toni Massimo Bearzi Università degli studi di Udine

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1 Il processo di modellazione Alberto F. De Toni Massimo Bearzi Università degli studi di Udine

2 Perché modellare? La necessità di simulare la realtà Modellazione Realtà complessa Modello = Riduttore di complessità La mappa non è il territorio 2

3 Perché simulare la realtà? La necessità di reagire in anticipo La parabola della rana bollita Una rana gettata in una pentola di acqua bollente reagisce istantaneamente e salta fuori dalla pentola per salvarsi. Una rana immersa in una pentola d acqua fredda posta sopra una fiamma, invece, si rende conto troppo lentamente dell aumento della temperatura e finisce per morire bollita. Rana bollita = Organizzazione che non reagisce in tempo ai segnali deboli 3

4 Le opportunità della simulazione L utilità di un modello System Dynamics risiede nel fatto che esso costituisce una sorta di laboratorio dove eseguire esperimenti per comprendere il comportamento di un sistema (micromondi). Questi esperimenti sono fondamentali per anticipare possibili risposte del sistema e sviluppare nuovi interventi per governare al meglio le realtà complesse. La simulazione permette di operare in un ambiente protetto, con costi e tempi ridotti. 4

5 Un famoso tipo di simulazione Il simulatore di volo 5

6 Il processo di modellazione Si possono individuare 5 macro-fasi fasi: 1. definizione del problema 2. ipotesi sulle cause del problema 3. formulazione del modello 4. test sulla validità del modello 5. definizione e valutazione delle soluzioni interpretazione analisi what if da J.D.Sterman: : Business Dynamics

7 Il processo è iterativo 5 definizione e valutazione delle soluzioni 1 definizione del problema 2 ipotesi sulle cause del problema 4 test sulla validità del modello 3 formulazione del modello 7

8 Fasi del processo di modellazione All interno delle macro-fasi si possono distinguere alcune micro-fasi fasi: A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 8

9 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 9

10 FASE 1: INDIVIDUO IL PROBLEMA Ricavi problema tempo PROBLEMA: NELL ORIZZONTE TEMPORALE CONSIDERATO, IL VALORE DEI RICAVI STAVA CRESCENDO MA HA SUBITO UN ARRESTO PUR AVENDO MANTENUTO GLI INVESTIMENTI NELL AREA COMMERCIALE orizzonte temporale 10

11 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 11

12 FASE 2: IDENTIFICO LE VARIABILI Elenco variabili 1. Ricavi 2. Investimenti commerciali PROBLEMA: NELL ORIZZONTE TEMPORALE CONSIDERATO, IL VALORE DEI RICAVI STAVA CRESCENDO MA HA SUBITO UN ARRESTO PUR AVENDO MANTENUTO GLI INVESTIMENTI NELL AREA COMMERCIALE 12

13 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 13

14 FASE 3: MAPPA CAUSALE iniziale Elenco variabili 1. Ricavi 2. Investimenti commerciali 3. Ordini di vendita 4. Utili Investimenti commerciali Ordini di vendita Utili Ricavi 14

15 MAPPA CAUSALE iniziale: commenti Investimenti commerciali Archetipo: auto-rafforzamento Situazione attuale Ordini di vendita Ricavi Utili Situazione attuale () Incremento netto manca qualcosa! Tempo 15

16 FASE 3: MAPPA CAUSALE finale PRODUZIONE E DISTRIBUZIONE COMMERCIALE Tempi di consegna Investimenti commerciali _ Saturazione capacità produttiva Capacità produttiva _ Backlog _ Ordini di vendita Elenco variabili 1. Ricavi Utili 2. Ricavi Investimenti commerciali 3. Ordini di vendita 4. Utili 5. Backlog 6. Capacità produttiva 7. Saturazione capacità prod. 8. Tempi di consegna 16

17 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 17

18 FASE 4: MAPPA STRUTTURALE Tempi di consegna investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili ricavi Capacità produttiva 18

19 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 19

20 FASE 5: MODELLO DI SIMULAZIONE Tempi di consegna saturazione = backlog/capacità % invest. investimenti commerciali Investimenti comm.= (%invest.) utili saturazione Capacità produttiva ordini di vendita ricavi = ordini prezzo backlog utili ricavi costi backlog(t 1 ) = backlog(t 0 ) ordini(t)dt Capacità produttiva t 0 t 1 prezzo 20

21 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 21

22 FASE 6: TEST DI VALIDAZIONE la simulazione con il modello deve sovrapporsi ai dati precedentemente rilevati Dati storici Simulazione ricavi ricavi tempo tempo 22

23 In definitiva, la parte interpretativa Tempo di riapprovvigionamento Tempo di revisione magazzino Mappa causale Ordini - Merce in corso di ordinazione Scorte Mappa strutturale e Modello di simualzione Scorte desiderate Validazione del modello Simulazione 23

24 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 24

25 FASE 7: DEFINIZIONE SCENARI Capacità produttiva COSTANTE Prezzo COSTANTE Costi (3 ipotesi): invariati 5% 10% In questo caso, gli scenari sono definiti dalla variabile Costi Costi 25

26 VARIABILI DI SCENARIO Tempi di consegna % invest. investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili ricavi costi Capacità produttiva prezzo 26

27 FASE 7: SCENARI 1 costi invariati SCENARI 2 costi 5% 3 costi 10% 27

28 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 28

29 Leve e prestazioni Tempi di consegna LEVA % invest. investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili ricavi costi Capacità produttiva PRESTAZIONE prezzo 29

30 FASE 8: IPOTESI SULLE LEVE (POLICY) POLICY 1 % investimenti comm. 0% 2 % investimenti comm. 2% 3 % investimenti comm. 5% 1 costi invariati SCENARI 2 costi 5% 3 costi 10% 30

31 Fasi del processo di modellazione A. definizione del problema 1. Individuo il problema manifestatosi (evoluzione inaspettata di una variabile) 2. Identifico le variabili chiave che costituiscono il sistema B. ipotesi sulle cause del problema 3. Deduco la mappa causale (circoli causali) C. formulazione del modello 4. Esplicito la mappa strutturale (accumuli e flussi) 5. Formulo il modello di simulazione (equazioni di struttura) D. test sulla validità del modello 6. Testo il modello E. definizione e valutazione delle soluzioni 7. Classifico i possibili comportamenti futuri delle variabili esogene SCENARI 8. Individuo diverse ipotesi sulle leve interne preposte all ottenimento di un risultato POLICY 9. Valuto l impatto delle leve nei vari scenari e scelgo le migliori 31

32 FASE 9: L IMPATTO DELLE LEVE SULLE PRESTAZIONI Per ogni coppia scenario/policy, faccio girare il modello sul computer e registro il comportamento delle variabili che abbiamo indicato come prestazioni, ad esempio Scenario 1, Policy 1 ricavi tempo 32

33 Sintesi delle simulazioni POLICY 1 % investimenti 0% 2 % investimenti 2% 3 % investimenti 5% 1 costi invariati Ricavi = bassi Ricavi = medi Ricavi = alti SCENARI 2 costi 5% Ricavi = medi Ricavi = medi Ricavi = alti 3 costi 10% Ricavi = bassi Ricavi = medi Ricavi = bassi 33

34 Considerazioni Nell esempio che abbiamo visto, tutte le simulazioni presentano crescita ad S, anche se differenti fra loro. In effetti siamo in presenza dell archetipo limiti alla crescita. 34

35 Mappa causale dell archetipo limiti alla crescita Tempi di consegna % investimenti commerciali Investimenti commerciali _ Saturazione capacità produttiva Ordini di vendita Ricavi Utili _ Costi Backlog Prezzo Capacità produttiva Condizione limitante 35

36 RE-ENGINEERING L analisi what if che è stata fatta ci fa capire come la capacità produttiva costituisca una condizione limitante per la crescita. Possiamo re-ingegnerizzare il processo prevedendo una variazione di capacità produttiva in relazione al numero di ordini. 36

37 Mappa strutturale reingegnerizzata Tempi di consegna % invest. investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili Variazione Capacità produttiva ricavi costi Capacità produttiva prezzo 37

38 Esempio di simulazione del modello reingnerizzato Scenario 1, Policy 1 ricavi tempo 38

39 Conclusioni Il processo di modellazione è costituito da 5 macro-fasi che vengono disaggregate in 9 micro-fasi Il processo di modellazione è iterativo Un modello non può essere ritenuto definitivo: è invece suscettibile di modifiche 39