Że dynamika układu jest częścią teorii systemowej . Jest to podejście mające na celu zrozumienie zachowania złożonych systemów w czasie poprzez reprezentowanie ich przez systemy dynamiczne. Uwzględnia wewnętrzne pętle sprzężenia zwrotnego i efekty opóźnienia, które wpływają na ogólne zachowanie systemu. Opiera się na modelach, które są formalizacją naszych założeń o systemie (Hall and Day, 1977). W dynamice systemu przeprowadzenie symulacji polega na rozwiązaniu równań matematycznych w celu uzyskania wartości każdej zmiennej w czasie. Równania zawierają parametry, które często wymagają kalibracji względem danych historycznych. Wynik symulacji dla stałego zestawu danych wejściowych nazywany jest scenariuszem .
Dynamika systemów to technika modelowania matematycznego, która pomaga zrozumieć i analizować złożone problemy. Został zaprojektowany w latach pięćdziesiątych XX wieku, aby pomóc menedżerom w lepszym zrozumieniu procesów przemysłowych.
Od lat 90. XX wieku istnieją dynamiczne narzędzia systemów komputerowych z dostosowanymi interfejsami użytkownika . Mogą rozwiązywać problemy poprzez przyrostowe obliczanie każdej zmiennej w bardzo krótkich odstępach czasu.
Rozróżniamy systemy liniowe i nieliniowe. Te pierwsze dają łatwo przewidywalne rezultaty. Te ostatnie są częścią złożonych systemów (co nie oznacza skomplikowanych). Składają się z elementów połączonych ze sobą relacjami, które mogą tworzyć dodatnie (wzmocnienie) lub ujemne (tłumienie) pętle sprzężenia zwrotnego.
Interesujące jest zobaczenie, jak system reaguje na zewnętrzne zakłócenia zwane wymuszeniem. Wymuszanie wyzwoli serię sprzężeń zwrotnych, które ostatecznie wzmocnią lub osłabi początkowy bodziec.
Złożony i nieliniowy system może mieć charakter chaotyczny, co nie oznacza, że jest losowy. Przewidywanie ewolucji układu nieliniowego jest znacznie trudniejsze niż w przypadku systemu liniowego, ale można osiągnąć pewien poziom predykcji.
Na przykład system używany przez zespół Dennisa Meadowsa , zwany World3, jest złożony, nieliniowy i zdominowany przez sprzężenia zwrotne, ale nie jest chaotyczny.
Modele i symulacje mogą być wykorzystywane do przewidywania, eksploracji, szkolenia, a także przygotowania i planowania.
Systems Dynamics została stworzona w połowie lat pięćdziesiątych przez profesora Jay Forrester z Massachusetts Institute of Technology . W 1956 roku Forrester przyjął katedrę w młodej MIT Sloan School of Management . Jego początkowym celem było określenie, w jaki sposób jego doświadczenie w inżynierii może zostać dobrze wykorzystane w strategicznych kwestiach związanych z zarządzaniem przedsiębiorstwem.
Praca Forrestera została zapoczątkowana przez jego doświadczenie z menedżerami w General Electric (GE) w połowie lat 50. Do tego czasu menedżerowie firm odkryli, że liczba kandydatów do ich zakładu w Kentucky podlegała cyklowi 3 lat. Modelując system wewnętrznej organizacji firmy, w tym mechanizmy decyzyjne dotyczące zatrudniania i zwalniania, Forrester był w stanie wykazać, że niestabilność wynikała z wewnętrznego systemu firmy, a nie z przyczyn zewnętrznych czy cykli koniunkturalnych.
Te „ręcznie robione” prace są źródłem wiedzy o dynamice układów.
Pod koniec lat pięćdziesiątych i wczesnych sześćdziesiątych Forrester i zespół studentów przenieśli tę dyscyplinę z etapu rzemieślniczego do automatyzacji poprzez modelowanie komputerowe. Richard Bennett stworzył pierwszy język dynamiki systemu komputerowego o nazwie SIMPLE (Symulacja problemów zarządzania przemysłowego z wieloma równaniami) wiosną 1958 roku. W 1959 roku Phyllis Fox i Alexander Pugh napisali pierwszą wersję DYNAMO (DYNAmic MOdels), ulepszoną wersję . SIMPLE, a język dynamiki systemów stał się branżowym standardem na następne 30 lat. Forrester opublikował pierwszą książkę o dynamice systemu w 1961 roku
W 1968 roku Aurelio Peccei (założyciel Klubu Rzymskiego ) spotkał się z firmą Forrester na konferencji poświęconej zagadnieniom miejskim we Włoszech. Potem nastąpiły wydarzenia, których kulminacją był „ Limits to Growth ” : Forrester został zaproszony na spotkanie Club of Rome, a następnie członkowie klubu pojechali do Bostonu, aby porozmawiać z Forresterem i jednym z jego młodych kolegów, Dennisem Łąki (28). Ten ostatni, jeden z nielicznych w grupie Forrestera z pewnym doświadczeniem w zarządzaniu projektami, przygotował notatkę na kilku stronach wyjaśniającą, w jaki sposób dynamika systemów może odpowiadać na pytania zadawane przez klub. Za radą Peccei Meadows otrzymuje stypendium Fundacji Volkswagena. Następnie otoczył się zespołem 16 badaczy, w tym swoją żoną Donellą , Jorgenem Randersem , Williamem Behrensem. Zespół Meadows opublikował w następnym roku książkę, którą zapamięta historia: „ The Limits to Growth ” (Meadows et al. 1972).
W tym samym czasie Forrester poszedł naprzód na ten sam temat i opublikował swoje wyniki w 1973 roku pod tytułem „World Dynamics” (Forrester 1973).
Forrester i zespół Meadows pracowali niezależnie; dochodzą do tych samych wniosków: „gospodarka światowa ma tendencję do zatrzymywania wzrostu i upadku w wyniku skumulowanego wpływu ograniczeń zasobów, przeludnienia i zanieczyszczenia. "
Obie książki odniosły duży sukces: 100 000 egzemplarzy sprzedanych dla „World Dynamics” i prawdopodobnie ponad milion za „Limits to Growth”.
Przedstawienie dynamicznego systemu w formie diagramu wykorzystuje pętle sprzężenia zwrotnego (sprzężenie zwrotne), zbiorniki, w których kumulują się przepływy (zapasy) i efekty opóźnień (opóźnienia czasowe). Rozważmy przykład z kierownictwa firmy: firma chce wprowadzić na rynek nowy produkt. Musi rozumieć dynamikę rynku, aby zaplanować strategię sprzedaży i marketingu oraz planowanie produkcji.
Weź przykład z piątej dyscypliny Petera Senge: napełnianie szklanki wodą.
Coś tak prostego, jak nalanie sobie szklanki wody, obejmuje podstawowe pojęcia diagramów przyczynowych.
System ten obejmuje pięć zmiennych: żądany poziom wody, aktualny poziom wody w szklance, różnicę między dwoma poziomami, położenie kranu, wypływ wody. Zmienne te są połączone ze sobą pętlą przyczynowo-skutkową zwaną sprzężeniem zwrotnym procesu, którą można przetłumaczyć jako wzajemny przepływ wpływów.