Il processo di modellazione. Gianluca Zanutto Università degli studi di Udine

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1 Il processo di modellazione Gianluca Zanutto 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 COME SI COSTRUISCE UN MODELLO 1. Si costruisce il modello per analogia con la realtà 2. La "domanda" sulla realtà viene trasformata in una domanda da fare al modello 3. Facendo evolvere il modello (simulazione), esso fornisce una risposta 4. La risposta viene poi trasferita per analogia al sistema reale. 3

4 DECISIONI E SIMULAZIONE Modello di Simulazione Mondo Reale Mondo Virtuale Decisioni Comportamento stabilito da uno schema Sistema cognitivo che determina quale azione intraprendere data la sua percezione dell ambiente Feedback Informativo Strategia Strutture Regole di decisione Modelli Mentali 4

5 Esempio di mappa mentale Primo Mattino Lezioni Sera

6 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. Senge, 1990 Rana bollita = Organizzazione che non reagisce in tempo ai segnali deboli 6

7 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. 7

8 Un famoso tipo di simulazione Il simulatore di volo Alcuni fallimenti nella storia e mancanza di simulazione: Controllo crescite in Romania Inflazione USA ( 70)( Auto elettrica in California 8

9 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

10 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 10

11 Il processo di modellazione nel processo di apprendimento Mondo reale Feedback Informazioni 5 definizione e valutazione delle soluzioni 1 definizione del problema 2 ipotesi sulle cause del problema Feedback Informazioni Strategie, Strutture, Regole di decisioni 4 test sulla validità del modello 3 formulazione del modello Modelli mentali 11

12 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 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 1: INDIVIDUO IL PROBLEMA Ricavi problema Le mappe mentali sono una memoria del passto 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 14

15 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 15

16 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 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 3: MAPPA CAUSALE iniziale Elenco variabili 1. Ricavi 2. Investimenti commerciali 3. Ordini di vendita 4. Utili Investimenti commerciali Ordini di vendita Utili Ricavi 18

19 MAPPA CAUSALE iniziale: commenti COMMERCIALE Investimenti commerciali Archetipo: auto-rafforzamento Situazione attuale Ordini di vendita Utili () Incremento netto Ricavi Situazione attuale manca qualcosa! Tempo 19

20 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 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 4: MAPPA STRUTTURALE Tempi di consegna investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili ricavi Capacità produttiva 22

23 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 23

24 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 24

25 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 25

26 FASE 6: TEST DI VALIDAZIONE la simulazione con il modello deve sovrapporsi ai dati precedentemente rilevati Dati storici Simulazione ricavi ricavi tempo tempo 26

27 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 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 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 29

30 VARIABILI DI SCENARIO Tempi di consegna % invest. investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili ricavi costi Capacità produttiva prezzo 30

31 FASE 7: SCENARI 1 costi invariati SCENARI 2 costi 5% 3 costi 10% 31

32 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 32

33 Leve e prestazioni Tempi di consegna LEVA % invest. investimenti commerciali saturazione Capacità produttiva ordini di vendita backlog utili ricavi costi Capacità produttiva PRESTAZIONE prezzo 33

34 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% 34

35 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 35

36 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 36

37 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 37

38 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. 38

39 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 39

40 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. 40

41 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 41

42 Esempio di simulazione del modello reingnerizzato Scenario 1, Policy 1 ricavi tempo 42

43 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 43