Диаграммы причинно-следственных связей

Диаграмма причинно-следственных связей (ДПСС) есть ориентированная сеть общего вида, вершинами которой являются сущности, а связь между сущностями, А и В устанавливается в том случае, если, А влияет (определяет, изменяет, приводит к возникновению) на В. Соответственно сущности, А и В играют в этой связи роли причины (А) и следствия (В). При этом одна и та же сущность может выступать и в качестве следствия, и в качестве причины — но уже в другом отношении.

Причинно-следственная зависимость представляет собой обобщенный тип, допускающий различные конкретизации. Исходя из того, различаем ли мы положительное и отрицательное влияние, А на В, влияние, определяющее значение, и влияние, определяющее изменение значения, мы будем получать разные версии ДПСС. Некоторые из них будут требовать разметки, т. е. указания типа связи между сущностями, если требуется различать разные формы связи. В зависимости от того, какие разновидности причинно-следственных связей устанавливаются в диаграмме, могут использоваться различные методы более или менее формального анализа ДПСС. При этом необходимо иметь в виду, что сущности, являющиеся вершинами диаграммы, должны быть в определенном отношении сопоставимы между собой, относиться к одному уровню абстракции: если одни вершины суть сущности, а другие — их подмножества, то построение ДПСС натолкнется на ограничение используемого языка. Связей только причинно-следственного характера будет недостаточно. Так, например, невозможно построить ДПСС на множестве сущностей, на котором построена карта концепций, представленная на рис. 5.1.

На рис. 5.5 приведен пример ДПСС, потребовавшейся для анализа проблемы низкой эффективности компании, которая была вынужденна компенсировать текучесть кадров подготовкой новых.

В данном случае связь между сущностями, А и В означает, что «А является причиной В». С формальной точки зрения ДПСС представляет собой ориентированный граф общего вида с гомогенными (однородными) связями, которые в силу этого не требуют маркировки. Иногда такую диаграмму называют качественной ДПСС, имея в виду, что все сущности есть утверждения качествен;

Рис. 5.5. Пример ДПСС: анализ неэффективности корпоративного тренинга.

Вариант 1

ного характера. О каких-либо величинах, значениях, уменьшении или увеличении чего-либо речи не идет. Анализ такой диаграммы может быть направлен на выявление фундаментальных причин наблюдаемых проблем, т. е. таких явлений, которые оказывают влияние на множество других, в том числе на явления, интересующие ЛПР, т. е. результативные. Некоторые авторы предлагают использовать простые эвристические правила: например, подсчитывать для каждой вершины число входящих и исходящих стрелок. Если общее число стрелок велико и среди них много исходящих, то это — важная причина. Если, напротив, преобладают входящие, то данный феномен — преимущественно следствие других, и непосредственное воздействие на него вряд ли перспективно. Это, разумеется, очень упрощенный подход, но анализ ситуации с применением диаграммы, подобной той, что представлена на рис. 5.5, а главное, сам процесс ее построения могут быть весьма полезны для лучшего структурирования проблемы, особенно если ЛПР групповое.

Если есть возможность измерить отдельные сущности, в терминах которых описывается и анализируется проблемная ситуация, то диаграмме может быть придан иной вид: она может стать количественной. Покажем, что при этом происходит, на том же примере, для которого была построена качественная ДПСС на рис. 5.5. Прежде всего необходимо найти способ измерять все сущности, в которых мы описываем ситуацию. Если это удается, мы переходим от утверждений, которые были сущностями в качественной ДПСС, к измеряемым (оцениваемым) параметрам, которые становятся сущностями в количественной диаграмме. Это можно сделать так, как показано в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Сущности в качественной и количественной ДПСС для одного и того же примера.

Поскольку каждый из параметров, играющих теперь роль сущностей в нашей диаграмме, может иметь большее и меньшее значение, то мы можем уточнить понятие причинно-следственной связи и различать два их вида: положительные и отрицательные. Положительная причинно-следственная связь между сущностями, А и В означает, что увеличение параметра, А при прочих равных условиях приводит к увеличению значения параметра В. Отрицательная причинно-следственная связь между сущностями, А и В означает, что увеличение параметра, А при прочих равных условиях приводит к уменьшению значения параметра В. Поскольку у нас теперь два типа связей, мы получаем ориентированный граф общего вида с гетерогенными (неоднородными) связями, которые будем маркировать соответственно знаками «+» и «-».

Теперь мы можем перерисовать диаграмму в таком виде, как показано на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Пример ДПСС: анализ неэффективности корпоративного тренинга.

Вариант 2

Такая размеченная диаграмма причинно-следственных связей предоставляет больше возможностей для анализа. Наряду с поиском фундаментальных причин наблюдаемых явлений (проблем) появляется возможность прослеживать направления влияния одного параметра на другой. Для этого следует просмотреть цепочку связей (стрелок) от параметра, А до параметра В. Таких цепочек может быть несколько. Если в данной цепочке четное число (или нет совсем) отрицательных связей, отмечаемых знаком «-», то влияние параметра, А на параметр В положительное. Если цепочка одна или же цепочек несколько, но по всем им — влияние одного знака (т.е. везде положительное или везде отрицательное), то у ЛПР появляется основание для вывода, в каком направлении следует изменить значение параметра, А (если он управляем), чтобы добиться желательного изменения параметра В. Если же по одним цепочкам влияние положительное, а по другим — отрицательное, то приходится констатировать, что в целом влияние, А на В неоднозначно и, например, увеличение, А (если он является параметром управления) может приводить как к позитивным, так и негативным результатам. Это имеет непосредственное отношение к генерированию и оценке вариантов решений.

Стоит отметить также, что размеченная знаками «+» и «-» ДПСС является начальным этапом процесса построения модели проблемной ситуации в терминах так называемой системной динамики — метода моделирования динамических процессов, предложенного профессором Джеем Форрестером. В рамках этой концепции все параметры, являющиеся объектами моделирования, предполагаются количественно измеримыми. Среди их множества выделяются такие параметры (переменные), которые в совокупности описывают положение моделируемой системы в фиксированный момент времени. Они называются фазовыми переменными, или в специфической терминологии потоковой метафоры метода системной динамики — переменными типа «уровень». Характеристической особенностью этих параметров является то, что они имеют смысл для фиксированного момента времени, в то время как иные параметры — для фиксированного интервала. Эти последние параметры попадают в категорию так называемых темпов и дополнительных параметров. Заметим, что аналогичное деление существует в разных областях знания. Например, в бухгалтерском учете принято различать моментные показатели (валюта баланса, остатки на счетах) и периодные показатели (объем продаж, прибыль).

В связи с этим делением эффективной формой построения модели оказывается еще одна вариация размеченной диаграммы, в которой различаются два типа причинно-следственных связей: связи типа «У» и связи типа «Т». Формальные определения таковы.

Связь типа «У» устанавливается между параметрами, А и В в том случае, если значение параметра, А в момент времени t при фиксированных значениях всех остальных параметров модели определяет значение параметра В в момент времени t, независимо от того, какие значения принимал параметр В в предшествующие моменты времени t — 1, t -2 и т. д. Иначе говоря, связь типа «У» между параметрами, А и В означает, что, А является причиной значения В.

Связь типа «Т» устанавливается между параметрами, А и В в том случае, если значение параметра, А в момент времени t при фиксированных значениях всех остальных параметров модели и фиксированном значении параметра В в момент времени t определяет значение параметра В в момент времени t+ 1. При этом знание значения параметра В в момент времени t является существенным: если нам не известно предшествующее значение параметра В, то знание параметра, А не позволяет нам определить значение параметра В в следующий момент времени. Иначе говоря, связь типа «Т» между параметрами, А и В означает, что, А является причиной изменения значения В.

Несмотря на кажущуюся громоздкость этих формальных определений, их смысл несложен. Приведем простой пример. Пусть параметр, А — продажи некоторого продукта в натуральном выражении за месяц. Параметр В — это остаток запасов продукции данного вида на складе компании на конец месяца. Влияние значения параметра, А на В очевидно. Более того. В терминах положительных и отрицательных связей — это связь со знаком «минус». Чем больше продано, тем при прочих равных условиях меньше осталось на складе. Однако если мы не знаем остатков на начало предыдущего месяца, то, зная продажи и поступления за отчетный период, мы не можем определить остатки на начало следующего. Иначе говоря, А (продажи за месяц) является причиной изменения значения В (остатки на складе), а не самого значения В. То есть это связь типа «Т».

Размеченная на связи типа «У» и связи типа «Т» ДПСС позволяет получить ряд полезных и интересных эффектов.

Во-первых, работая в этой системе понятий, лицо, принимающее решения, может значительно более четко структурировать свои представления о проблемном поле. При установлении связей между ними параметры (сущности нашей модели) рассматриваются попарно, и общая схема формируется тем самым постепенно, по шагам. Однако не все возможные сочетания связей являются допустимыми. Так, можно формально доказать, что ни один элемент диаграммы не может иметь входящие связи разных типов.

Это вступает в противоречие с определением связей типа «Т» и типа «У». Наличие такой «ситуации» в диаграмме — логическая ошибка в рассуждениях ЛПР.

Во-вторых, размеченная ДПСС представляет собой своеобразный мостик к построению модели проблемной ситуации в рамках концепции системной динамики. Дело в том, что в зависимости от типа входящих и исходящих связей однозначно определяются типы переменных, которые будут представлять интересующие нас параметры в модели системной динамики. Всего имеется шесть допустимых комбинаций входящих (исходящих) связей для вершины нашего ориентированного графа. Они представлены в табл. 5.4.

Таблица 5.4. Допустимые сочетания входящих (исходящих) связей в ДПСС.

Комбинации 4, 5 и 6 могут быть преобразованы таким образом, чтобы все исходящие связи были одного типа и единственной комбинацией с одинаковыми связями на входе и выходе была комбинация 1. Схема соответствующих преобразований представлена на рис. 5.7. Здесь везде А'— искусственная сущность (параметр), равная параметру А.

В-третьих, представляет также интерес выявление в размеченной ДПСС циклов, т. е. последовательностей стрелок, начинающихся и заканчивающихся в одной и той же вершине. Если в цикле есть связи разных типов, или же все связи имеют тип «Т», то определение значений входящих в цикл параметров для любого момента времени возможно путем проведения последовательных расчетов, начиная со значений фазовых переменных для начального момента. Собственно, именно в проведении таких расчетов и заключается моделирование систем в методе системной динамики. Если же в диаграмме встречается цикл, все стрелки которого имеют метку «У», то реализация метода системной динамики на данном множестве параметров становится невозможной. Цикл типа «У» —.

Рис. 5.7. Правила преобразования комбинаций связей

это, по существу, система уравнений относительно входящих в него параметров. Причем эта система уравнений связывает значения параметров, относящиеся к одному и тому же моменту времени. Ее необходимо разрешить, выразив входящие в цикл параметры через внешние (по отношению к циклу) элементы. И лишь затем возможно воспроизведение поведения моделируемой системы в рамках метода системной динамики (поэтапных расчетов с переходом от предыдущего к последующему моменту времени).

Приведем, в качестве примера, третий вариант все той же диаграммы причинно-следственных связей в рамках анализа неэффективности корпоративного тренинга, теперь с разметкой на связи типа «У» и «Т» (см. рис. 5.8).

Возможности, предоставляемые ДПСС (в разных ее вариантах) для протоколирования хода размышлений ЛПР над проблемой, довольно ограниченны. Поскольку акцент делается на выявлении объективно существующих взаимосвязей, а не на логике размышлений ЛПР, восстановить их ход по представленной ДПСС трудно.

В то же время для структурирования проблемной ситуации диаграмма причинно-следственных связей очень полезна. Она способствует полноте и глубине анализа. Полнота обеспечивается.

Рис. 5.8. Пример ДПСС: анализ неэффективности корпоративного тренинга.

Вариант 3

за счет того, что постепенно в него включаются все осознаваемые ЛПР причины, а глубина — за счет того, что происходит их эшелонирование, т. е. выделяются причины непосредственные и более глубокие, фундаментальные (причины причин).

Общая оценка методики диаграммы причинно-следственных связей может быть представлена с учетом ранее выделенных функций графических методов в виде табл. 5.5.

Таблица 5.5. Сводная характеристика методики ДПСС.