متغیر حالت چیست؟
متغیرهای «حالت» یا «مخزن» نتیجه انباشت «متغیرهای نرخ» در طی زمان هستند. متغیرهای حالت وضعیت فعلی و تاریخچه گذشته سیستم را نشان میدهند.
نقش متغیرهای حالت در سیستمها
- متغیرهای حالت در هر زمان «وضعیت سیستم» را نشان میدهند.
- متغیرهای حالت فقط و فقط توسط اقدامات ناشی از تصمیمها (متغیرهای نرخ) تغییر میکنند.
- بعضی از اقدامات منجر به افزایش مقدار متغیرهای حالت میشوند (نرخ ورودی) و بعضی از اقدامات منجر به کاهش مقدار متغیرهای حالت میشوند (نرخ خروجی).
- متغیرهای حالت از انباشت تفاوت مقدار متغیرهای «نرخ ورود» و «نرخ خروج» در طی زمان به وجود میآیند.
- هیچ متغیر حالتی نمیتواند به طور مستقیم بر متغیر حالت دیگری اثر بگذارد.
- متغیرهای حالت میتوانند به طور غیر مستقیم و از طریق اثر گذاشتن بر متغیرهای نرخ، بر متغیرهای حالت دیگر اثر بگذارند.
- متغیرهای حالت انباشتی از نتایج اقدامات مختلفی که در طی زمان در سیستم انجام میشود، به وجود میآورند.
- تغییر در مقدار یک متغیر حالت، از طریق محاسبه انتگرال متغیرهای نرخ آن در بازه زمانی مورد نظر قابل محاسبه است.
ویژگیهای متغیرهای حالت
- متغیر حالت، متغیرهای نرخ ورودی و خروجی را از هم جدا میکند.
- به این ترتیب این امکان به وجود میآید که مقادیر نرخ ورود و نرخ خروج متفاوت باشند:
- تفاوت نرخ تولید و نرخ فروش توسط تغییرات موجودی انبار امکان پذیر میشود.
- تفاوت درآمد و هزینه توسط تغییرات موجودی حساب امکان پذیر میشود.
- مقدار متغیر حالت نتیجه انباشتهای ناشی از متغیرهای نرخ متناظر با آن در تمام زمانهای گذشته است.
- متغیرهای حالت وضعیت سیستم را نشان میدهند.
- متغیرهای حالت، حافظه و تاریخچه سیستم هستند و پیوستگی سیستم از گذشته تا حال و آینده را امکان پذیر میکنند.
- مدلی که از سیستم ساخته می شود، به ازای هر مقداری که برای نشان دادن وضعیت سیستم مورد نیاز است، باید شامل یک متغیر حالت باشد.
- برای شبیه سازی یک سیستم، فقط دانستن مقدار فعلی متغیرهای حالت کافیست و تمام متغیرهای نرخ بر اساس ساختار سیستم و مقدار فعلی متغیرهای حالت قابل محاسبه هستند.
مقایسه متغیرهای نرخ و حالت
- متغیرهای حالت، مانند ظرفهایی هستند که در طی زمان از چیزی پر یا خالی میشوند.
- متغیرهای نرخ، ورودی یا خروجی این ظرفها هستند.
- اگر زمان را نگهداریم، معمولا متغیرهای حالت، مقدار مشخصی دارند اما مقدار متغیرهای نرخ مشخص نیست.
- مثلا اگر از یک سد عکس بگیریم، حجم آب پشت مخزن یک متغیر حالت با مقدار مشخص است، اما نرخ ورود و خروج آب به مخزن سد مشخص نیست.
- برای تعیین متغیرهای نرخ، باید آنها را در بستر زمان اندازه بگیریم (در واقع باید از آنها متغیرهای حالت بسازیم).
«نظریه ساختمان سیستم» در دینامیک سیستمها
«نظریه ساختمان سیستم» در دینامیک سیستمها، روشی موثر برای فهم ساختار سیستمها و ارتباط برقرار کردن بین «ساختار سیستم» و «رفتار سیستم» ارایه میکند.
- «سیستم بسته» که در آن متغیرهای درون «مرز سیستم»، بدون وابستگی به «عوامل خارجی»، «رفتار سیستم» را ایجاد میکنند.
- «حلقه بسته» به عنوان المان اصلی شکل دهنده سیستم.
- «متغیرهای حالت» که مبنای شکل گیری «حلقه بسته» هستند.
- «متغیرهای نرخ» که «حلقه بسته» را کامل میکنند و شامل چهار بخش هستند:
- «هدف» به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده «نرخ»
- «وضع موجود» که «هدف» با آن مقایسه میشود
- «اختلاف» بین «هدف» و «وضع موجود»
- «اقدام» ناشی از این «اختلاف»
- «حلقه بسته» به عنوان المان اصلی شکل دهنده سیستم.