Présentation PowerPoint - La dynamique des systèmes

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Transcript Présentation PowerPoint - La dynamique des systèmes

Slide 1

La dynamique des systèmes

Patrice Salini


Slide 2

Qu’est-ce que la DS




Patrice Salini

Une approche « inventée » par
Jay Forrester, du MIT (USA)
également inventeur des
« RAM »,..
Combinant « la théorie, les
méthodes et la philosophie
permettant d’analyser le
comportement dynamique des
systèmes »


Slide 3

Modéliser pourquoi ?


Le recours à la dynamique des
systèmes vise à comprendre ou
simuler le fonctionnement d’un système
complexe principalement pour :





Patrice Salini

Résoudre un problème
Corriger ou combattre un « comportement »
non souhaité
Evaluer des politiques envisagées


Slide 4

En quoi consiste la DS


Partir des informations que nous avons entre
les mains :




Patrice Salini

Nos connaissances sont riches en informations
sur les éléments du système, sur les informations
disponibles, sur les politiques régissant les
processus de décision.

Utiliser la simulation par ordinateur pour
révéler les conséquences des
comportements à l’intérieur du système.


Slide 5

Connaissances

Représentations
sociales

Théorie

Données

Modèles existants

Dires
d’experts

Modèle
verbal
Formalisation

Modèle
informatique
=Simulateur

Simulation
Temps, savoir
faire

La
méthode


Slide 6

Demande
sociale
d’information
Théories

Production
de données
Programmes
statistiques

Représentations
sociales

Contrainte
scientifique

Autres
données
Disponibilité
de données
Induction
statistique
Validation
théorique et
statistique
Modèle

Principes statistiques =>
structure simple peu ou
pas d’interrelations,
indépendance…

Contrainte
financière et
matérielle

Cette
méthode
tranche avec
l’induction
statistique


Slide 7

Pour le dire autrement…
Un exemple la
relation prix->
demande
L’INDUCTION

On observe des prix
Corrélation ?
On observe des trafics
Induction > Modèle

En pratique pour prévoir les trafics, « toutes choses égales par ailleurs », on
assimilera l’évolution des prix à celle, exogène, des coûts.

Patrice Salini


Slide 8

Critique
Road Transport



Cette approche
traditionnelle est
empiriste :




Trucking Costs

On « traite » ce
qu’on a
On substitue la
corrélation entre
valeurs observées à
l’analyse causale

(Trucking Price)

Road Demand

Road Transport Supply

Patrice Salini

Margin

Supply/Demand Ratio

Trucking Price


Slide 9

Justification de la méthode




Patrice Salini

La majeure partie des
informations réside
dans nos « données
mentales »
« People absorb
operating information
from apprenticeship and
experience. The
dominant significance of
information from the
mental data base is not
adequately appreciated
in the social sciences. »
J.F (1985)


Slide 10

En conséquence la DS…


…combine donc :





Patrice Salini

La description de la structure du système,
et des conduites qui règlent les
comportements (experts…)
La prise en compte des analyses écrites
La prise en compte des données et des
analyses numériques


Slide 11

La modélisation est donc…




Patrice Salini

…Complexe puisqu’il s’agit de
« décrire » une réalité qui est complexe
et interactive
… Longue puisqu’elle repose sur
d’inévitables interactions entre le
fonctionnement du modèle et sa
conception.


Slide 12

Un petit exemple…
Excise Level
Social Rules


Trucking Costs

Margin

Other Modes Supply

Logistics Service level

Trucks Capacity

Other
Modes
Quality

Road Transport

Ratio>

Trucking Price

Road Transport
Quality

Trucking Average
Speed

Road Transport
Supply

Urban Growth

Trucking
Commercial
Network Density

Vehicle Spec

Road Attractivity

Supply/Demand Ratio

Road Demand
Global Transport
Demand

Trucks Productivity

Motor-road investment

Other Modes
Productivity
Investment Process

Patrice Salini

Other Modes
Investment

Macroeconomic
Growth


Slide 13

Un autre exemple ..
Vitesse max

Limitation
vitesse
Vitesse

Régulation trafic
tuyau routier

Distance

Investis
sement
Temps réel parcours

Capacité

Demande globale

Congestion
Attractivité Tuyaux
ferroviaires

Temps prévu
Exactitude
Trafic sur
tuyau routier
"X"

Trafic tuyau routier

Attractivité des autres
tuyaux routiers


Qualité du
transport routier

Offre potentielle
des routiers

Péages

Prix du transport
routier

Capacité du
transport routier

Productivité du
transport routier

Premier diagramme causal pour un "Tuyau routier"
Cout routier

Marché, concurrence

Taxes
du marché>

Patrice Salini

Les flèches rouges correspondent à des relations
négatives, les flèches bleues à des relations positives.
Les flèches vertes à des informations provenant d'un
modèle global. les variables en violet cerclées
correspondent à des variables d'action.

du marché>

du marché>

du marché>


Slide 14

Ce qui se cache derrière ces
exemples simplifiés


Un nombre très important de boucles :






Patrice Salini

Dans le premier modèle 19 boucles
passent par la vitesse moyenne des PL !
Dans le second 21 boucles passent par la
congestion !
N.b Un modèle comme Simtrans CO2 = 45 pages d’équations


Slide 15

Croissan ce
transpo rt

autres offres

+
+

+
+
+

+

-

-

offre

+

demande

+
-

rapport offre/dem
+
Tonn age km offert
+

+

Véh-km

productivité

-

+

+

-

+

MU désirée

Vitesse max
+

-

+

Cong es tion

CU moyenne

+

+

Investiss ement

conso
carburant

+

+

marge un itaire
Infrastructures

+

PTAC

+
-

conso unitaire
-

CO2

normes

+

Politique Effet de
serre
+
taxation

un itaire moy en
+ cout
+
+

- -

Patrice Salini

Rapidité

Capacité
+

159
boucles
passent
par là !

+

+

-

prix unitaire moyen

-

PEN

cout un itaire gazole
+

+

+

cout un itaire travail

Représentation simplifiée
de Simtrans Co2


Slide 16

Croissan ce

transport

autres offres

+

+

+
+

+
demande

offre

+
+

-

-

+
-

rapport offre/dem
+

prix unitaire
moyen

Tonn age km offert

+

+

+

+

-

+

+

Véh-km

-

+

MU désirée

Vitesse max

+

+

-

+

-

Capacité

prod uctivité

+
Cong es tion

CU moyenne

+

+

Investiss ement

conso
carburant

+

+

marge un itaire
Infrastructures

+

PTAC

+

+

- -

+

normes
PEN

+

Politique Effet de
serre

cout unitaire
moyen

+

conso unitaire
-

CO2

+

+

cout unitaire
gazole
+

cout un itaire travail

Exemple 1
Boucle 1 Boucle stabilisatrice correspondant à l'effet
escompté de baiss e de génération de Co2

+
taxation

Patrice Salini

Rapidité


Slide 17

Croissan ce

transport

autres offres

+

+

+

+
+
demande

+
-

-

offre
+
+
-

rapport offre/dem
+

prix unitaire
moyen

Tonn age km offert

+

+

+

+

-

+

Véh-km

prod uctivité

-

+

MU désirée

Vitesse max

+

+

-

+

-

Capacité
+

+

Cong es tion

CU moyenne

+

+

Investiss ement

conso
carburant

+

+

marge un itaire
Infrastructures

+

PTAC

+

-

conso unitaire

CO2

+

-

- -

+

Politique Effet de
serre
+

taxation

+

cout unitaire
moyen
+

normes

Patrice Salini

Rapidité

PEN

+

cout un itaire gazole
+

+

cout un itaire travail

Exemple 2
Boucle 2 : renforcement des évolutions des variables,
compense les effets stabilisateurs de la Boucle 1


Slide 18

En résumé :






Patrice Salini

Nous connaissons la structure du système et
ses « comportements » élémentaires… mais
pas son comportement global,
Le comportement du « système » découle de
la « structure complexe » des interrelations
dynamiques entre éléments,
Le grand nombre d’interrelations, de boucles
et de « délais » rend impossible d’analyser le
comportement du système sans simulation.


Slide 19

Technique de modélisation :
l’usage de Stella


Slide 20

Stella


Un logiciel de modélisation dynamique
comprenant trois « couches » :






Patrice Salini

Un niveau de modélisation très intuitif
(conception graphique des relations)
Un niveau permettant de disposer de la
liste des équations
Un niveau d’interface qui permet de piloter
le modèle (boutons adressables,graphes,
tables et graphes d’en trée, etc…)


Slide 21

Exemple : Un modèle simple
d’investissement
Capacité

Livraisons

Obsolescence
Commandes
Délai de livraison

Capacité prévue

Ecart prévu besoin
capacité

On trace un modèle causal simple (ici
avec Vensim)
Patrice Salini

Besoin

Taux obsolescence


Slide 22

De quels outils dispose-t-on ?


De flux et de stocks
Capacité

Livraisons

obsolescence

Le « stock » est « rempli » par des
livraisons et « vidé » par
l’obsolescence
Capacité(t) = Capacité(t - dt) + (Livraisons - obsolescence) * dt
L’équation est générée automatiquement
Patrice Salini


Slide 23

Et les flux dépendent de
variables, d’informations…
Les livraisons dépendent des
commandes et du délai de livraison

Taux d'obsolescence

Capacité

Livraisons

L’obsolescence dépend d’un
taux et de la capacité

Délai
Commandes
Patrice Salini

obsolescence


Slide 24

Différencier les flux des stocks




Patrice Salini

Rend compte de la réalité : prendre un
bain n’est pas prendre une douche ;
l’économie combine des flux et des
stocks
Permet de comprendre certains
comportements complexes (dynamique
comportementale, apprentissage,
inertie…


Slide 25

Concrètement on explicite
chaque relation



On clique sur l’icône
On « compose » l’équation :



Patrice Salini

Livraisons = DELAY(Commandes,Délai)
Obsolescence =
Capacité*Taux_d'obsolescence


Slide 26

On arrive au modèle
d’ensemble :
Ici on utilise un
« convoyeur » pour
simuler la progression
de la commande dans
le temps

Patrice Salini


Slide 27

On est donc confronté à
quelques questions simples






Patrice Salini

Quelles sont les valeurs initiales des
« stocks », combien y-a-t-il de
commandes en cours…
Quelles sont les « politiques » de
commande ?
Quelles sont les hypothèses concernant
les exogènes (taux obsolescence,
besoins, délai de livraison)


Slide 28

La politique d’achat…




Dans ce petit modèle, on fait
l’hypothèse que l’entreprise commande
en prenant en compte l’écart entre ses
besoins et sa capacité prévue
La capacité prévue est égale à :


Patrice Salini

Capacité_Prévue = (1(Tx_Obsolescence*Délai_livraison))*(Capacité_en_service+(En_co
mmande/(Délai_livraison)))


Slide 29

La simulation permet alors…




Patrice Salini

De vérifier le comportement de ce petit
modèle (qui peut être un sous-module
d’un grand modèle)
De tester la sensibilité de certains
paramètres ou certaines hypothèses


Slide 30

Exemple…




Patrice Salini

Les « besoins »
sont considérés
par hypothèse
comme très
fluctuants
On s’interroge
donc sur le
caractère
« rationnel » de
la politique
d’achat


Slide 31

Résultat de la simulation

Patrice Salini


Slide 32

Sensibilité au délai de
livraison de l’écart besoincapacité »
1 : 2 mois
2 : 3 mois
3 : 4 mois
4 : 6 mois

Patrice Salini


Slide 33

Exemples d’interfaces
Délai livrai son
6



Boutons et curseurs

7

Tx Obso lescence
0.0 0

U



Patrice Salini

Switchs ou
poussoirs

0.0 0

~

1

1.0 0

12

Switch

Switch


Slide 34

Suite

Patrice Salini



Tables graphiques



Table de valeurs
initiales…

Comma ndes cl ients

Valeurs initiales
En fabrication

0

En magasin

100

Stock

1000


Slide 35

Exemple de boutons
adressables
ROAD

Main Menu

Road
SUPPLY vs
DEMAND

Sim ulation

Trucking
Supply

Road PRICE,
BENEFIT and
MARGIN

Road
FREIGHT

Road Network
Density

Road
LOGISTICS

Road
RAPIDITY

Chaque bouton génère une action (aller, simuler, etc…)
Patrice Salini


Slide 36

Exemple de tableau de
commande de Simtrans CO2
secteur des PEN

Patrice Salini


Slide 37

Un classique l’offre et la
demande …

Patrice Salini


Slide 38

Ce qu’il y a derrière :
Stock
+

L’offre,
la demande,
influencés
par les prix

Production

Livraison
+

+

- Demande
Prix

Patrice Salini

-


Slide 39

Ce qu’il y a derrière ..;


Les prix, qui
dépendent du
rapport entre
l’offre et la
demande

Influence sur les prix

Stock


-

+
-Rapport Offre
Demande

-

Stock désiré
Demande
+
Taux couveture désiré

Patrice Salini

Prix


Slide 40

Des points essentiels





Patrice Salini

Les comportements
Les délais de réaction, d’ajustement
La finesse du pas de calcul
…. Les objectifs du modèle


Slide 41

Retour sur le modèle

Patrice Salini


Slide 42

Et maintenant…





Patrice Salini

Montrer des utilisations de la DS
Constituer un atelier de formation à la
DS
Susciter des projets utilisant la DS