『Vensim 을 활용한 시스템 다이내믹스 시뮬레이션』은 〈벤심 제품의 소개〉, 〈본 교재의 구성〉, 〈실습 및 예제 파일〉, 〈스타일 규칙〉, 〈스크린 샷〉, 〈마우스의 활용〉등을 수록하고 있는 책이다.

역자 : 정관용 성균관대학교에서 경영학 학사와 석사를 가톨릭대학교에서 경영학박사, 서울벤처대학원대학교에서 상담학박사를 취득하였다. 한외종합금융(주)에서 근무하였고 가톨릭대학교 경영대학원에서 외래교수를 역임하였다. 현재 동국대학교 전산원 심리학과 전임교수로 재직하고 있다. Vensim software를 한국에서 독점 공급하면서, Vensim을 이용한 시스템다이내믹스 시뮬레이션 컨설팅 및 연구ㆍ용역을 수행하는 회사를 운영하고 있다. 1995년부터 삼성전자(주), 현대자동차(주), 한국전자통신연구원, 인천국제공항공사, 행정안전부, 과학기술정보통신부 등 다수의 용역을 수행하였다. 역자 : 한인 동국대학교에서 컴퓨터공학과 학사, 석사, 박사학위를 취득하였고 현재 동국대학교 전산원 컴퓨터공학과 전임교수로 재직하고 있다. KT, 신한은행, 삼성증권 외 다수 기업에서 시스템 설계 및 구축 프로젝트와 진단 컨설팅을 수행하였다. 주요 연구분야는 병렬과 분산 시스템 및 알고리즘과 머신러닝과 딥러닝을 연계한 빅데이터 처리 플랫폼 및 알고리즘을 연구하고 있다. 또한 시스템다이내믹스를 활용한 프로젝트 수행과 연구에 집중하고 있다. 역자 : 송양의 동국대학교에서 컴퓨터공학과 학사, 석사, 박사학위를 취득하였고 현재 동국대학교 전산원 정보보호학과 전임교수로 재직하고 있다. 동국대학교 빅데이터센터의 빅데이터 교육 진행 및 동국대학교 초빙교수를 역임하였다. ㈜티오피정보통신의 기술이사로 근무하면서 능동형 백업 및 통합관제 솔루션 개발을 주도하였다. 주요 연구분야는 정보보안과 빅데이터 및 추천 시스템을 연구하고 있고, 최근 시스템다이내믹스 모형개발에서 빅데이터를 활용한 시뮬레이션 예측력 향상을 연구하고 있다.

01 소개 1 벤심 제품의 소개 Vensim Product Overview 1 본 교재의 구성 How this Guide is Organized 9 실습 및 예제 파일 User’s Guide Models 12 스타일 규칙 Style Conventions 12 스크린 샷 About Screen Shots 12 마우스의 활용 About the Mouse 13 02 벤심의 인터페이스 15 타이틀 바 Title Bar 16 메뉴 Menu 16 도구 바 Toolbar 17 Vensim의 작업창 Vensim Windows 18 스케치 도구 Sketch Tools 19 상태 막대 Status Bar 21 시뮬레이션 Simulating 22 분석 도구들 Analysis Tools 22 분석 도구 결과물 Analysis Tool Output 25 컨트롤 패널 The Control Panel 27 서브스크립트 관리 Subscript Control 28 03 예제 실습 29 모델 불러오기 Opening the Model 30 구조 확인 Examining Structure 31 모델 시뮬레이션 Simulating the Model 34 변화 행태 확인 Examining Behavior 35 인과관계 추적 Causal Tracing 37 개별적인 시뮬레이션 실험 Individual Simulation Experiments 41 사용자 정의 그래프 만들기 Making a Custom Graph 43 사용자 정의표 작성하기 Making a Custom Table 46 요약 Summary 48 04 인과지도 49 모델 스케치 Drawing Sketches 50 마우스 활용 팁 Mouse Tips 51 인과지도 설계하기 Constructing a Causal Loop Diagram 51 프로젝트 모델을 통한 예시 Project Model 51 인과지도 수정 Modifying diagrams 56 레이아웃 정렬 Sketch Layout 57 스케치 개체 옵션 Sketch Options 58 코멘트와 이미지 추가하기 Adding Comments and Graphics 62 모델 개선 Refining the Model 64 모델 스케치 결과의 인쇄 및 내보내기 Printing and Exporting the Sketch 65 인과지도 구조 분석하기 Structural Analysis of Diagrams 66 인과관계 추적 도구 Causal Tracing with Trees 67 05 저량-유량도 75 다이어그램의 작성 Building a diagram 75 저량 변수의 입력 Entering Levels 75 유량 변수의 입력 Creating Rates 76 유량 변수의 다이어그램 변형 Bending Rate Pipes 78 보조변수와 화살표의 추가 Adding Auxiliaries and Arrows 78 더 많은 구조입력 More Structure 80 다이어그램의 사용자 정의 Customizing Diagrams 82 (1) 스케치 옵션 Sketch Options 83 (2) 변수의 모양 Variable Shapes 83 (3) 기본 스케치 설정 Default Sketch Options 84 (4) 스케치 요소들 숨기기 Hiding Sketch Elements 85 (5) 작업화면의 배율 및 크기 변경 Resizing & Rescaling Views 87 (6) 스케치 도구의 수정 Modifying the Sketch Tools 87 06 시뮬레이션 모델 구축: 인구 모델 89 Vensim의 규칙 Vensim Conventions 90 토끼 인구 모델 Sketching the Rabbit Model 91 수식의 입력 Writing Equations 92 모델의 수식 및 단위 오류의 검증 Checking for Model Syntax and Units Errors 97 단위 단일화 Units Equivalents 97 모델의 시뮬레이션 Simulating the Model 98 모델의 분석 Model Analysis 98 시뮬레이션 결과의 비교 Comparing Simulations 99 기하급수적인 성장 Exponential Growth 100 시뮬레이션 실험 Simulation Experiments 100 원인변수 그래프 Causes Strip Graph 102 수행결과 비교 Runs Compare 103 지수함수적인 감소 Exponential Decay 104 입력-출력 개체 Input and Output Objects 105 07 함수와 시뮬레이션 에러 109 가격과 수요 모델 Price and Demand 109 함수식의 입력 Entering a Function 111 IF THEN ELSE 114 SMOOTH 115 STEP 117 초기 조건 Initial Conditions 118 모델의 수식 Model Equations 119 시뮬레이션 오류의 검사 Simulation Errors 121 (1) Zero 시간대에서의 오류 Errors at Time Zero 121 (2) 시뮬레이션 수행동안의 오류 발생 Errors During the Simulation 123 (3) 알 수 없는 파동형태의 변화 Mysterious Oscillations 125 (4) 오류의 통합 Errors Integrating 127 (5) 모델의 수정 Model Corrections 127 (6) 0으로 값을 나누는 것에 대한 대처방법 Preventing Division by Zero 127 08 Lookup 기능을 활용한 모델 개발 129 토끼 성장에의 한계 Limits to Rabbit Growth 129 Lookup 함수의 표준정규화 Normalized Lookups 131 모델 스케치 하기 Sketching the Model 132 수식의 입력 Entering Equations 134 표준정규화된 Lookup 함수의 개발 Creating and Normalizing Lookups 135 값의 편집 Editing Values 137 모델의 구문과 단위오류의 점검 Checking for Model Syntax and Units Errors 138 모델의 시뮬레이션 Simulating the Model 138 모델의 분석 Model Analysis 139 별도의 표준정규화 변수 관리 Separate Normalized Variables 139 시뮬레이션 Simulation 141 Lookup 함수값의 변경 Changing Model Lookups 142 Lookup 함수의 명명 Named Lookups 143 09 다중 작업화면 145 작업 화면이 작동하는 방법 How Views Work 145 고객 확산 모델 Customer Diffusion Model 146 고객 확산 모델 개발하기 Building the Diffusion Model 146 모델의 시뮬레이션 Simulating the Model 149 모델의 분석 Model Analysis 149 모델의 이름부여 및 저장하기 Naming and Saving Your Model 150 생산역량 작업화면의 추가 Adding the Capacity View 150 그림자 변수 도구 Shadow Variable Tool 152 수식의 추가 Adding Equations 153 수식의 교체 Altering An Equation 154 판매 수익 작업화면의 추가 Adding a Sales Revenue View 154 Model Variable 도구 Model Variable Tool 155 또 다른 수식들 More Equations 156 모델의 시뮬레이션 Simulating the Model 156 모델의 분석 Analyzing the Model 157 모델의 저장 Saving Your Model 158 정교한 생산 역량 모델 Detailed Capacity Model 158 복사하기와 붙여 넣기 Copying and Pasting 158 생산역량 작업화면의 수식 Capacity View Equations 162 동일 단위 Units Synonyms 163 모델의 시뮬레이션과 분석 Simulating and Analyzing the Model 163 생산 역량 투자 정책 Capacity Investment Policy 164 10 결과물 편집하기 167 그래프와 스트립 그래프 Graphs and Strip Graphs 167 마킹표시를 활용한 그래프 Graphs Lines with Markers 171 트리 다이어그램 Tree Diagrams 173 사용자 정의 그래프 Custom Graphs 174 사용자 정의 테이블 Custom Tables 177 11 Vensim의 게임 기능 181 부동산 게임 The Real Estate Game 181 모델 구조 Model Structure 181 내장 함수 Built-in Functions 183 WIP 그래프 WIP Graph 184 게임 변수 추가하기 Adding Game Variables 185 모델의 시뮬레이션 Simulating the Model 186 게임 모드 수행 Playing the Game 187 게임에서 앞으로 이동 Moving Forward in a Game 188 게임의 백업 Backing Up in a Game 190 12 입력 출력 관리 191 구전 확산에 의한 판매 모델 Word of Mouth Sales 191 wom1.mdl 모델의 수식 wom1.mdl Equations 192 출력 설정 Output Controls 194 입력 설정 Input Controls 196 게임 설정 Gaming Control 199 모델 출판하기 Publishing the Model 202 (1) 게임 간격 Game Interval 202 (2) 해설 및 네비게이션 링크 Commentary and Navigation Links 202 (3) 테스트 해보기 Test It Out 205 (4) 패키지 출판하기 Publish a Package 206 13 SyntheSim 209 단순한 군비경쟁 모델 Simple Arms Race Model 209 새로운 다이어그래밍 New Diagramming Flourishes 210 최소값, 최대값 그리고 증가분 Min, Max and Increment 212 모델의 수식 Model Equations 213 구조, 행태 그리고 속도 Structure, Behavior and Speed 215 행태 보여주기 Showing Behavior 215 시뮬레이션 만들기 Making Simulations 216 Lookups값 변화 시키기 Changing Lookups 220 도구 모음으로부터 변화시키기 Changing from the Toolbar 221 시뮬레이션 실험하기 Doing Simulation Experiments 221 수행결과 불러오기와 내보내기 Loading and Unloading Runs 223 피드백 루프 중단 Breaking Feedback Loops 224 (1) 군비경쟁 중단 Stopping the Race 224 (2) Overriding 변화 행태 Overriding Behavior 225 컨트롤 패널 설정 만들기 Building a Control Panel 226 서브스크립트와 SyntheSim 모드 Subscripts and SyntheSim 228 14 타당성 검증 231 모델과 타당성 Models and Reality 231 전문적인 영역 Domains of Expertise 233 타당성 검증 수식의 정의 Defining Reality Check Equations 233 입력값의 테스트 Test Inputs 234 제약조건 Constraints 235 시뮬레이션과 타당성 검증 Simulation and Reality Check 240 활성화된 제약조건의 검사 Active Constraint Checking 240 수동적인 제약조건의 검사 Passive Constraint Checking 241 오류의 보고 Error Reporting 241 타당성 검증 수식의 입력 Entering Reality Check Equations 241 수식 편집기 Equation Editor 243 타당성 검증의 수행 Running Reality Check 244 타당성 검증 도구 The Reality Check Tool 246 타당성 검증 결과 Reality Check Results 247 시뮬레이션 결과의 확인 Reviewing Simulation Results 247 타당성 검증과 효모의 성장 Reality Check and Yeast Growth 248 (1) Test Input과 제약조건의 수식 Test Input and Constraint Equations 248 (2) 초기 모델 An Initial Model 251 (3) 온도, 분열 및 사멸 Temperature, Divisions and Terminations 255 (4) 물과 설탕에 영향을 받는 분열 Divisions as influenced by Water and Sugar 256 (5) 물과 설탕에 영향을 받는 분열 Water and Sugar as Influenced by Divisions 258 결론 Conclusion 259 15 민감도 분석 261 시장 성장 모델 Market Growth Model 261 몬테카를로 시뮬레이션 Monte Carlo Simulations 262 Sales.mdl 모델의 수식 Sales.mdl Equations 263 기본 시뮬레이션 Base Simulation 264 여러개의 파라미터 값의 불활실성 Uncertainty in Multiple Parameters 264 민감도 분석 변수 설정 Sensitivity Control Parameters 265 무작위 단일분포 Random Uniform Distribution 266 무작위 정규분포 Random Normal Distribution 268 저장 설정 환경 Save Lists 269 민감도 분석 시뮬레이션 Sensitivity Simulations 270 민감도 분석 시계열 그래프 Time Graph Sensitivity Output 270 신뢰구간 Confidence Bounds 270 민감도 그래프 자세히 보기 Focusing Graph Scales 272 개별 결과 추적하기 Individual Traces 272 민감도 분석 결과 히스토그램 Histogram Sensitivity Output 273 기본 분석 도구모음의 변경 Changing the Default Analysis Toolset 274 통계분석 도구 Stats Tool 275 16 모델에서 데이터 사용 277 데이터 사용의 유형 Types of Data Use 277 데이터 입력을 위한 모델 Using Data to Drive a Model 278 스프레드 시트의 데이터를 가져오기 Getting Data from a Spreadsheet 279 시뮬레이션 Simulating 280 가져온 데이터를 변수로 사용하는 방법 Data Variable with Imported Data 282 텍스트 기반의 데이터 가져오기 Importing Text-Formatted Data 283 시뮬레이션 Simulation 284 스프레드 시트 데이터 가져오기 Importing Spreadsheet Data 288 시뮬레이션 Simulation 291 17 서브스크립트 293 기본 모델 살펴보기 A Simple Project Model 294 proj1.mdl 모델의 수식 proj1.mdl Equations 295 서브스크립트 범위 The Subscript Range 296 서브스크립트 설정 The Subscript Control 297 변수에 서브스크립트 적용하기 Adding Subscripts to Variables 297 수식 설정 Constant Equations 299 벡터합수 Vector Functions 299 수식편집창에서의 서브스크립트 Subscripts in the Equation Editor 300 서브스크립트 요약 Subscript Summary 303 시뮬레이션과 분석 Simulation and Analysis 304 서브스크립트의 고급 활용 Advanced Subscript Model 305 서브스크립트 레인지 조정 Subscript Range 306 Mapping Subscripts 307 서브스크립트 변수를 위한 다중 함수 설정 Multiple Equations for a Subscripted Variable 308 논리적 함수와 수행 Logical Functions and Operators 312 VMIN 함수 VMIN Function 313 시뮬레이션과 분석 Simulation and Analysis 314 18 최적화 317 Calibration 방식의 최적화 Model Calibration 318 Electric.mdl 파일의 수식 설정 Electric.mdl Equations 319 데이터 비교하기 Comparing to Data 321 Payoff의 설정 Setting the Payoff 322 최적화 파라미터 설정 Setting Optimization Parameters 324 신뢰구간 계산하기 Computting Confidence Bounds 327 부가적인 모델 수정하기 Optional Modifying the Model 328 정책 최적화 Policy Optimization 329 재고 구조 모델 Inventory Stock Model 329 Payoff 설정 Setting the Payoff 331 최적화 결과 평가 Setting Optimization Parameters 332 19 다른 곳에 모델을 보내는 방법 337 벤심 모델 리더 Vensim Model Reader 337 모델 배포 준비하기 Preparing the Model 338 패키지화된 모델 출판하기 Publishing a Packaged Model 339 패키지화된 모델 불러오기 Opening a Packaged Model 343 Vensim PLE 버전에서 모델 이용하기 Using models with Vensim PLE 344 Email과 웹 주소 Email and Web Notes 344 20 레퍼런스 모드 347 레퍼런스 모드의 개념화 Conceptualization with Reference Models 348 루프 구조의 종료 Closing the Loop 351 시뮬레이션 Simulating 352 정신적 시뮬레이션 Mental Simulation 356 레퍼런스 모드의 관리 Managing Reference Modes 358

[머리말]

최근의 화두는 인공지능(AI), 빅데이터, 로봇, 자율주행차 등을 아우르는 정보통신기술의 융합시대인 4차 산업혁명이며, 이러한 영향은 우리 일상생활에서 쉽게 경험할 수 있는 시대가 되었다.

시스템다이내믹스 방법론은 인공지능과 빅데이터 그리고 가상현실 개념을 통합한 소프트웨어를 이용하여 사회문제, 공학시스템을 모델링하고, 시뮬레이션해봄으로써 미래를 예측하는 방법론이다. 시스템다이내믹스 시뮬레이션을 통하여 4차 산업혁명시대에 나무가 아닌 숲을 보는 사고와 지혜를 제공하고, 수립한 전략을 사전에 실행해 봄으로써 위험을 회피하고 최선의 의사결정을 선택할 수 있는 기회를 제공해준다.

본서는 시스템다이내믹스 방법론을 구현할 수 있는 Vensim software을 이용하여 시스템사고, 시스템다이내믹스 학습, 모델링, 시뮬레이션을 수행해봄으로써 시스템을 구성하는 인과요인들을 파악하고 학습하여 미래를 바라보는 혜안의 도구로 활용될 수 있다.

2007년 1판, 2014년 2판을 거쳐 2020년 3판 전면 개정판을 출간하게 되었다. 본 개정판은 크게 세 개의 Part로 구성되어 있다.
Part 1은 시스템다이내믹스와 Vensim software의 기본적 기능을 이해할 수 있고,
Part 2는 Vensim software를 활용한 기본적 모델링 기법을 설명하고,
Part 3은 Vensim software의 시뮬레이션 분석과 응용을 학습하도록 구성하였다.

본서의 교정을 봐주신 홍선미 선생님과 출판을 위해 물질적ㆍ정신적 지원을 아끼지 않은 서울경제경영출판사의 김은중 대표님께 감사의 말씀을 드립니다

2021년 1월 4일
대표 역저자 정관용