Η Συστημική Ανάλυση ως Μέθοδος Βελτιστοποίησης της Διαθεσιμότητας του Αεροπορικού Στόλου

Η Συστημική Ανάλυση είναι η εφαρμογή της Συστημικής Σκέψης με μορφή μεθοδολογιών, συμπερασμάτων και εργαλείων για την επίλυση προβλημάτων οργάνωσης και διοίκησης τα οποία χαρακτηρίζονται από ασαφή διατύπωση (wicked problems) και υψηλό βαθμό πολυπλοκότητας (complexity) (Παπαϊωάννου, 2021).

Η σκοπιμότητα της Συστημικής Ανάλυσης συνοψίζεται από τον Ackoff (1979) ως εξής: Οι “managers” δεν αντιμετωπίζουν προβλήματα τα οποία είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους αλλά δυναμικές καταστάσεις οι οποίες αποτελούνται από σύνθετα συστήματα μεταβαλλόμενων προβλημάτων τα οποία είναι σε εξάρτηση μεταξύ τους. Αυτό ο Ackoff to χαρακτηρίζει “mess” (αταξία/χάος). Επειδή η αταξία αυτή είναι ένα σύστημα προβλημάτων, η συνάθροιση των βέλτιστων λύσεων για καθένα από αυτά ξεχωριστά, δεν είναι μια βέλτιστη λύση για την όλη κατάσταση. Συμπερασματικά, οι “managers” δεν λύνουν προβλήματα αλλά διαχειρίζονται “mess”.

Συστήματα και Πολυπλοκότητα

Ως Σύστημα εννοείται ένα σύνολο αλληλεξαρτώμενων στοιχείων τα οποία αλληλεπιδρώντας διαμορφώνουν μία ενιαία οντότητα η οποία εξυπηρετεί έναν συγκεκριμένο σκοπό (Kim, 1999). Ο Ackoff (1994) ορίζει το Σύστημα ως μία ολότητα (whole) η οποία αποτελείται από δύο ή περισσότερα μέρη (στοιχεία) όπου: (α) καθένα από αυτά επηρεάζει τα χαρακτηριστικά ή την απόδοση της ολότητας, (β) κανένα δεν μπορεί να έχει ανεξάρτητη επίδραση στην ολότητα (γ) κανένα υποσύνολο αυτών δεν μπορεί να έχει ανεξάρτητη επίδραση στην ολότητα. Συνοπτικά, ένα σύστημα είναι μια ολότητα η οποία δεν μπορεί να διαχωριστεί σε ανεξάρτητα στοιχεία ή ομάδες στοιχείων (Παπαϊωάννου, 2021).

Τις τελευταίες δεκαετίες, η ανάλυση πολύπλοκων δυναμικών συστημάτων από το σύνολο των επιστημών παρουσιάζει ραγδαία εξέλιξη (Ford 1999). Συγκεκριμένα, λόγω της αυξανόμενης πολυπλοκότητας των συστημάτων που μας περιβάλλουν καθημερινά, η ανάλυση των τελευταίων βασίζεται στη χρήση μαθηματικών μοντέλων. Η μελέτη συστημάτων με τη χρήση μαθηματικών μοντέλων προϋποθέτει αφενός μεν την κατανόηση των βασικών λειτουργιών του υπό μελέτη συστήματος, αφετέρου δε τη δυνατότητα αναπαράστασής του με μαθηματικές εκφράσεις και σχέσεις (Ρουμελιώτης, 2001).

Απαραίτητη προϋπόθεση για τη μοντελοποίηση ενός δυναμικού συστήματος, είναι η ύπαρξη ενός συστήματος. Σύστημα ονομάζεται μια συλλογή οντοτήτων/αντικειμένων τα οποία αποτελούν ένα σύνολο στο οποίο κάθε στοιχείο αλληλοεπιδρά ή συσχετίζεται με ένα τουλάχιστον στοιχείο του συνόλου με στόχο την επίτευξη ενός καθορισμένου σκοπού (task) (Dimitriou, etal., 2013) (βλ. Εικόνα 1).

Εκτός από το σύνολο των οντοτήτων του, κάθε σύστημα χαρακτηρίζεται και από μια συλλογή από παραμέτρους (parameters) και μεταβλητές (variables) (Παπαλεξίου, 2020). Οι παράμετροι και οι μεταβλητές αποτελούν μεγέθη μέτρησης και χαρακτηρισμού των συστημάτων. Οι παράμετροι είναι ανεξάρτητα μέτρα που διαμορφώνουν τις συνθήκες των εισόδων (inputs). Οι μεταβλητές είναι μέτρα που εξαρτώνται από τις παραμέτρους, αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους και μέσω της μεταβολής των τιμών τους, αλλάζει η κατάσταση στην οποία βρίσκεται το σύστημα.

Η αξιοπιστία της ανάλυση των πολύπλοκων συστημάτων εξαρτάται από τη διαδικασία προσομοίωσης. Προσομοίωση είναι η μελέτη ενός συστήματος και η εξοικείωση με τα χαρακτηριστικά του με τη βοήθεια ενός άλλου συστήματος το οποίο στις περισσότερες περιπτώσεις είναι ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής (Ρουμελιώτης, 2001).

Επιπρόσθετα, η διαδικασία μοντελοποίησης συστημάτων δύναται να διαχωριστεί σε τρεις βασικές φάσεις (Kirkwood, 1998):

• Προκαταρκτική διαδικασία συλλογής δεδομένων εισόδου (input data collection and analysis) και μοντελοποίηση (modeling),

• Ανάπτυξη του προγράμματος, είτε με τη χρήση μιας γλώσσας προγραμματισμού/προσομοίωσης, είτε με τη χρήση του κατάλληλου λογισμικού (simulation programming)

• Ανάλυση των αποτελεσμάτων και δεδομένων εξόδου για την εξαγωγή συμπερασμάτων (output data analysis).

Συνεπώς η μοντελοποίηση συστημάτων στηρίζεται στην δημιουργία μαθηματικών μοντέλων. Μοντέλο είναι η αναπαράσταση ενός συστήματος με σκοπό τη διερεύνηση και την κατανόηση της λειτουργίας και της τρέχουσας συμπεριφοράς του (investigate and comprehend), τη σύγκριση εναλλακτικών σχημάτων λειτουργίας (compare configurations) και την εκτίμηση και την πρόβλεψη της μελλοντικής συμπεριφοράς του κάτω από διαφορετικές συνθήκες (prediction and forecast) (Γεωργίου et al, 2015).

Όπως αναφέρθηκε, ένα μοντέλο κατασκευάζεται για να βοηθήσει στον εντοπισμό των βέλτιστων λύσεων μέσω μιας διαδικασίας διερεύνησης, σύγκρισης και πρόβλεψης της μελλοντικής συμπεριφοράς του συστήματος (Sterman, 2001). Όσες περισσότερες λεπτομέρειες και στοιχεία εισέλθουν στο μοντέλο τόσο αυτό θα προσεγγίζει την πραγματική συμπεριφορά του συστήματος και τόσο μεγαλύτερη ίσως είναι η δυνατότητα που παρέχεται στον ερευνητή στην προσπάθειά του να αναλύσει πιθανές αλλαγές και στρατηγικές που αφορούν το σύστημα.

Συστημική Δυναμική

Η Συστημική Δυναμική είναι η μεθοδολογία μελέτης και διαχείρισης πολύπλοκων συστημάτων. Η Συστημική Δυναμική είναι ένας τρόπος κατανόησης μιας κατάστασης ή ενός προβλήματος με σκοπό τη λήψη μιας απόφασης (Αναστασόπουλος, 2013). Αποτελεί μέρος της συστημικής θεωρίας ως μέθοδος κατανόησης της δυναμικής συμπεριφοράς πολύπλοκων συστημάτων. Η βάση αυτής της μεθόδου είναι η αναγνώριση ότι η δομή οποιουδήποτέ συστήματος, είναι συχνά το ίδιο σημαντική στον καθορισμό της συμπεριφοράς του όσο τα ίδια τα επιμέρους στοιχεία του(Αναστασόπουλος, 2013). Με τη χρήση των λογισμικών:

• Προσδιορίζεται το πρόβλημα.

• Αναπτύσσεται δυναμική υπόθεση επεξηγώντας την αιτία του προβλήματος.

• Κατασκευάζεται μοντέλο προσομοίωσης του συστήματος από τη βάση του.

• Ελέγχεται το μοντέλο, για να εξασφαλίσουμε ότι αναπαράγει την ίδια συμπεριφορά στον πραγματικό κόσμο.

• Επινοείται και ελέγχεται το μοντέλο με εναλλακτικές πολιτικές που μειώνουν το πρόβλημα και

• Εφαρμόζεται η επιθυμητή λύση.

Η Συστημική Δυναμική συνδυάζει τη θεωρία, τη μεθοδολογία και φιλοσοφία που είναι αναγκαία τόσο για την ανάλυση και κατανόηση της συμπεριφοράς των συστημάτων αυτών, όσο και για την επίδραση στην εξέλιξη της συμπεριφοράς αυτής(Αναστασόπουλος, 2013). Τα στοιχεία στα διαγράμματα της Συστημικής Δυναμικής είναι η ανάδραση, συσσώρευση των ροών σε στοίβες και χρονοκαθυστερήσεις.

Τα σημεία συσσώρευσης αναπαριστούν μεγέθη τα οποία μεταβάλλονται κατά το «τρέξιμο» του μοντέλου (Εικόνα 2). Οι ροές αναπαριστούν τη διαδικασία μετατροπής των ανθρώπων από μία κατάσταση σε άλλη (Εικόνα 2). Οι εξαρτήσεις έχουν τη μορφή βέλους (arrow) που αρχίζει από το στοιχείο που επηρεάζει και καταλήγει στο στοιχείο που επηρεάζεται. Συνεχίζουμε τη δόμηση του μοντέλου εισάγοντας αριθμητικά δεδομένα και ποσοτικές σχέσεις μεταξύ των μεγεθών.

Συνεπώς, η συστημική δυναμική αποτελεί μεθοδολογία μοντελοποίησης που αντιμετωπίζει κάθε περιβαλλοντικό πρόβλημα ως σύστημα για το οποίο προσδιορίζονται: 1) τα μέρη που το συνθέτουν, δηλαδή οι αλληλεξαρτώμενες παράμετροι ή μεταβλητές που το απαρτίζουν και καθορίζουν τη συμπεριφορά του (Arnold & Wade, 2015) και 2) ο τρόπος που οι μεταβλητές αυτές αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ή επηρεάζουν η μία την άλλη.

Η θεωρία της συστημικής δυναμικής εφαρμόζεται τα τελευταία χρόνια με τη χρήση κατάλληλων λογισμικών. Ένα από τα διαθέσιμα λογισμικά για μοντελοποίηση και προσομοίωση με System Dynamics είναι το Vensim της Ventana. Το Vensim PLE παρέχει το κατάλληλο περιβάλλον για την ανάπτυξη μοντέλων και προσομοιώσεων συστημικής δυναμικής (Εικόνα 3).

Case Study

Η εφαρμογή της Συστημικής Ανάλυσης για την βελτίωση του αεροπορικού στόλου δύναται να δομηθεί ως εξής: η βασική λειτουργία του συστήματος μέσα στο οποίο επιχειρεί ο αεροπορικός στόλος διακρίνεται στα επιμέρους υποσυστήματα (Εικόνα 4):

1. Υποσύστημα 1-Πτητική λειτουργία: περιλαμβάνει έναν αριθμό πιλότων κυμαινόμενης εμπειρίας.

2. Υποσύστημα 2 & 4-Τεχνική Υποστήριξη: περιλαμβάνει ένα σύνολο αεροσκαφών ιδίου τύπου και έναν αριθμό τεχνικών διαφορετικής εξειδίκευσης και εμπειρίας. Το εν λόγω Προσωπικό προετοιμάζει τα αεροσκάφη μέσα από την εκτέλεση προγραμματισμένης και απρογραμμάτιστης συντήρησης και τα παραδίδει στους πιλότους προκειμένου να εκτελέσουν με ασφάλεια τις πτήσεις. Ο ρυθμός εκτέλεσης προγραμματισμένης και απρογραμμάτιστης συντήρησης δύναται να επηρεαστεί από κάποιες παραμέτρους. Ενδεικτικά αναφέρονται:

• Εμπειρία τεχνικού προσωπικού που εμπλέκεται στην αποκατάσταση της βλάβης.

• Πολυπλοκότητα βλάβης.

• Ωράριο εργασίας το οποίο είναι αυστηρά οχτώ (8) ώρες και δύναται να προσαυξηθεί κατ’ εξαίρεση στις δώδεκα (12).

• Η ύπαρξη ή όχι του απαιτούμενου ανταλλακτικού στο εφοδιαστικό σύστημα σε περίπτωση που απαιτηθεί αντικατάσταση υλικού.

Ο αριθμός των τεχνικών που στελεχώνουν τις ανωτέρω επιστασίες είναι μεταβαλλόμενος στο χρόνο καθώς οι τεχνικοί δύναται να μετατεθούν σε έτερη επιστασία. Επιπρόσθετα, για κάθε νεοπροσλαμβανόμενο τεχνικό υπάρχει μια χρονική περίοδος εκπαίδευσης (θεωρητική και πρακτική) επί του συγκεκριμένου τύπου αεροσκάφους η οποία είναι μεταβαλλόμενη και εξαρτάται από την εξειδίκευση του τεχνικού.

3. Υποσύστημα 3- Εφοδιαστική Υποστήριξη: περιλαμβάνει ένα σύνολο ανταλλακτικών και αναλώσιμων υλικών τα οποία χρησιμοποιούνται κατά την εκτέλεση της συντήρησης στα Α/Φ.

Επίλογος

Η μοντελοποίηση των ανωτέρω υποσυστημάτων με τη χρήση του λογισμικού VENSIM αποτυπώνεται στην Εικόνα 5. Το εν λόγω μοντέλο αναλύει τον τρόπο αλληλεπίδρασης των υποσυστημάτων του συστήματος μέσα στο οποίο υφίσταται ο υπό μελέτη αεροπορικός στόλος. Επιπρόσθετα δύναται να επαληθεύσει τον τρόπο επιρροής διαφόρων παραμέτρων στη συνολική διαθεσιμότητα (availability) των αεροσκαφών με νούμερα. Καταγράφοντας τις κύριες παράμετρούς που επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα των αεροσκαφών και μελετώντας τον τρόπο επιρροής των ανωτέρω παραμέτρων, δύναται να βελτιστοποιηθούν οι κρίσιμες παράμετροι προκειμένου να βελτριστοποιηθεί εν τέλει και ο αριθμός των εν/εν αεροσκαφών (availability rate). Επίσης, δύναται να αποδείξει με επιστημονικό τρόπο αυτό το οποίο επιβεβαιώνει η καθημερινότητα: η εύρυθμη και αποτελεσματική λειτουργία ενός συστήματος είναι αποτέλεσμα ομαδικής εργασίας και συντονισμού των υποσυστημάτων που το απαρτίζουν.

Βιβλιογραφία & Αναφορές

Ackoff, R. L. (1979). The future of operational research is past. Journal of the operational research society, 30(2), 93-104.

Ackoff, R. L. (1994). Systems thinking and thinking systems. System Dynamics Review, 10(2‐3), 175-188.

Arnold, R. D., & Wade, J. P. (2015). A definition of systems thinking: A systems approach. Procedia computer science, 44(2015), 669-678.

C. Kirkwood. “System Dynamics Methods: A Quick Introduction”, ed. C.o. Business. Arizona State University, (1998). Quoted by [EUSGELD2008]

Dimitriou, V. A., Georgiou, A. C. & Tsantas, N. (2013). The multivariate non-homogeneous Markov manpower system in a departmental mobility framework. European Journal of Operational Research,228(1), 112-121.

Ford A., 1999. Modeling the Environment: An Introduction to System Dynamics – Models of Environmental Systems. Washington D.C.: Island Press

Kim DH. (1999). Introduction to Systems Thinking. Pegasus Communications, Inc.: MA, USA.

Richmond, B., (1993). “Systems thinking: critical thinking skills for the 1990s and beyond”, System Dynamics Review, Vol. 9, no. 2 (Summer 1993), p. 113-133.

Sterman, J. D. (2001). System dynamics modeling: Tools for learning in a complex world. California Management Review, 43(4), pp. 8-27.

Γεωργίου A., Κωνσταντάρας I., Καπάρης K., 2015.Sy Τεχνικές Προσομοίωσης στη Διοικητική Επιστήμη, ΣΥΝΔΕΣΜΟΣ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΩΝ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΩ, ISBN: 978-960-603-032-1, Au;hna

Παπαιωάννου Κ., 2021, Συστημικές Μεθοδολογίες και Εργαλεία με εφαρμογές στη Διοίκηση Έργων, Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Βιομηχανικής Διοίκησης και Τεχνολογίας, Διοίκηση Έργων και Ανάπτυξη Προϊόντων, Τμήμα Βιομηχανικής Διοίκησης και Τεχνολογίας, Πανεπιστήμιο Πειραιώς

Παπαλεξίου, 2020. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗΣ ΟΜΑΔΩΝ ΦΟΡΜΟΥΛΑ 1, ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΕΣ ΣΠΟΥΔΕΣ ΣΤΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ MASTER IN BUSINESS ADMINISTRATION – (Μ.Β.Α.), Πανεπιστήμιο Πατρών

Ρουμελιώτης, 2001. Mοντελοποίηση και Προσοµοίωση, Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας, ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ, ISBN: 960–538–213–X