Азбука системного мышления

Замените одного лидера государства на другого — Брежнева на Горбачева или Картера на Рейгана — и развитие страны может пойти в другом направлении, хотя все ее земли, заводы и сотни миллионов жителей останутся прежними. А может и не пойти. Глава государства может заставить те же самые земли, заводы и население «играть по новым правилам» или поставить совершенно новые цели.

Но есть и еще одно соображение: из-за того, что земли, заводы и население имеют долгий срок жизни, изменяются медленно (это физические элементы системы), существует определенный предел в скорости изменений в стране, которых может добиться глава государства.

Задачи про трубы и бассейны: понимание поведения системы во времени

Информация, содержащаяся в природе, ... позволяет нам частично реконструировать прошлое...

Меандры, образуемые реками, возрастающая сложность земной коры... — все это хранит в себе информацию так же, как это делают генетические системы...

Сохранение информации означает, что механизм становится все сложнее.

Рамон Маргалеф⁹

Запасы¹⁰ — это основа любой системы. Те элементы в системе, которые можно увидеть, ощутить, количественно оценить или непосредственно измерить в любой момент времени, присутствуют в системе в виде запасов. Запас (или уровень) — это то, что имеется в определенном количестве, накоплено за какой-то период времени, запасено в материальной форме или в виде информации. Это может быть уровень воды в бассейне, численность населения, количество книг в книжном магазине, объем древесины, содержащейся в дереве, сумма на счете в банке или даже уровень вашей уверенности в себе. Запас не обязательно имеет физическое воплощение. Ваша доброжелательность по отношению к окружающим и уверенность в том, что мир может стать лучше, тоже могут быть своеобразными уровнями.

Запасы и уровни отражают хронологию изменений потоков в системе.

Уровни меняются во времени в результате работы потоков. Потоки могут быть входящими (увеличивающими уровень) или исходящими (понижающими уровень). Рождаемость и смертность, закупки и продажи, рост и разложение, вложение денег в банк и отзыв вклада, ряд успехов и череда неудач — все это потоки. А запас или уровень отображают собой хронологию изменений этих потоков в системе.

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