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「百年アーキテクチャへのシステム科学アプローチ(最終回)」
株式会社オージス総研

2012年04月号
  • 「百年アーキテクチャへのシステム科学アプローチ(最終回)」
株式会社オージス総研   明神 知

 これまで3回にわたって、百年アーキテクチャを整備するとは、どういうことなのか?システム科学アプローチで検討してきました。
 (その1)では、百年アーキテクチャそのものについて解説を加えて、その特徴とする要素をあげました。
 (その2)では、百年アーキテクチャを整備することの意味合いを、EAASのアーキテクチャ成熟度ステージアップと捉えて関連する要素間の因果ループ図からSDモデルを作りました。
 (その3)では、SDモデルをシミュレーション実行しました。パラメータの感度分析や、EAASの特徴を示すローカルとグローバルのフレキシビリティへのパラメータフィッティングを行ってSDモデルを洗練しました。
 以上の結果から、百年アーキテクチャ構築プロセスの仮説を検証しました。
 そのモデリングプロセスとはどうするものなのか? そのときの留意点などを解説します。

7.SDモデリングの振り返り

 SDモデルのキャリブレーション(現実に合わせこむ)における問題は実証データ取得の困難性があることです。これは人や組織に関わる要素が多いほど記録の方法が限定されるので困難です。ITを使いこなす組織能力であるケーパビリティがIT投資の効果を左右することが実証されています[2][3]。IT投資マネジメントの因果関係には、これらの組織や能力の要素が関連しており、因果の把握を困難なものにしています。EAAS[4]によるアーキテクチャ成熟度モデルは456社の企業調査によって導き出された実証モデルであり、日本企業のIT投資シナリオともよく合致していることから、筆者等の提唱する百年アーキテクチャの整備プロセスに関するSDモデルのキャリブレーション対象としてふさわしいと考えました。キャリブレーションの結果はEAAS アーキテクチャ成熟度モデルをよく説明できるものでした。筆者等の百年アーキテクチャ整備シナリオに沿ってIT投資と組織能力を高めることによって、アーキテクチャ成熟度の4ステージを着実に上がっていくことができることを提案できました。

8.SDとは何か

 最近のグローバルなビジネスでは、企業の活動は多様な要素との関連性を持つ複雑系になっています。それを単純に割り切って進めても無理が出てきます。
 例えば消費税やTPP(環太平洋経済連携協定)の問題。TPPに関する新聞や雑誌、テレビの報道では「開国か鎖国か」、「自由貿易か農業保護か」、「内向きか外向きか」、「アメリカに遅れるな」といったゼロか一かの二者択一を迫る単純な論議になっています。用語の定義もなされないまま、時間軸の議論もなく、水戸黄門の印籠のように勇ましいキーワードによって思考停止に陥っているように見えます。こういった因果関係が複合した、「System of Systems」には、問題の要素間の関係を重視して全体を考える「システム科学アプローチ」が有効とされます。その定義は、「複数の要素が、秩序を維持するための前提条件を互いに供給し合う関係を、筋道を立てて論理的に、手順を追って把握する、体系的で秩序だったアプローチ」です。その代表的な技法が、MITスローンスクールのフォレスター(J.W.Forrester)教授が1956年に創案したシステム・ダイナミクス(SD)です。このSDは様々な名前で呼ばれてきました。Industrial Dynamics 、Urban Dynamics 、World Dynamics 、Business Dynamics などです。これらを総称して広義のシステム・ダイナミクスと呼んでいます。狭義には、定性モデルを取り扱う方法論のSystems Thinking(システムズ・シンキング)と定量モデルを取り扱うSystem Dynamics(システム・ダイナミクス)と区別する場合もあります。

フォレスター名誉教授と MIT Sloan Executive Education Business Dynamics 2008年6月16~20日
図 1 フォレスター名誉教授と筆者 図 2 MIT Sloan Executive Education
Business Dynamics 2008年6月16~20日

9.SDモデル構築ステップ

 さきに、SDモデルの構築ステップは次のようになると示しました。これはMITスローンスクールでSDの人気コースを講義している、スターマン先生の重厚な教科書「Business Dynamics (BD)」から引用したものです。

(1) 問題の定義
 何が問題か、なぜ問題か、主要変数、時間枠は、参照時系列など
(2) キーワードの収集、列挙
(3) 原因-結果の因果関係の整理
(4) 関係の整理(相乗効果なのか、相互抑制的なのか)
(5) 因果ループの定性的構造分析
(6) ループ完結の確認(要素、関係の追加)
(7) ストックの見極め(時間停止の思考実験)
 (その2)では、この順に従ってSDモデルを構築していきました。モデリングの後のシミュレーション検証や、最適化までのステップはさらに次のようになります。
(8) シミュレーションモデルの構築
 構造と意思決定ルールの定義、パラメータと挙動関係式や初期条件の推定、モデルの目的や境界との整合性確認
(9) 検証
 モデルが目的に適い、問題を再現すると納得するまで、参照パターンとの比較、極端な条件での堅牢性確認、感度分析(パラメータや初期条件、モデルの境界などの不確実性によるモデルの挙動確認)などを行う
(10) 施策の作成(デザイン)と評価
シナリオの設定(どのような環境変化が予想されるのか)
施策の作成(実世界で試すことのできる、新たな意思決定ルールや戦略、構造がどのようなもので、モデルにどう現れているのか)
What if分析(各施策の結果、どのような作用や副作用があるのか)
感度分析(提言する施策は、異なるシナリオや一定の不確実性のもとで、どれだけ堅牢であるか)
各施策の相互作用(施策間に相互作用や副作用があるのか)
(11) 施策の実施
 実は、この実施に至る所が最大の難所といえます。現在行われている業務は代々引き継がれたもので、これまでもずっとやって来たという現場の抵抗は大きいものです。業務改革でも同じことが言えます。教育や啓蒙、トップダウンの指示や、現場の巻き込みといったチェンジ・マネジマントが必要になります。このフェーズは重要ですので少し詳しく述べます。
 このような抵抗のある場合、日本ではよく山本五十六の言葉が引用されます。いわく「やってみせ、いって聞かせて、させてみて、 褒めてやらねば人は動かじ」。これはリーダーとしての心得とともに、行動の変革に至らしめる教育の要諦ともいえます。実際にやってみて気づくということでは昔からマイクロワールドやフライトシミュレータといったゲームも有用です。
 海外ではボードゲームのようなことをやるようです。例えば、保守費用が高く、プラント稼働時間率の低かった米国の大手化学会社デュポン(DuPont)が突き止めたのは、設備の信頼性の問題ではなく受動的な保守業務に陥るメンタルモデルの問題でした。保守費用は最小化すべき無駄なコストと考えられていたのです。生産サービス管理者は自分たち自身の行動に問題があるのではないかと考え、システム思考の専門家に支援を求めたのです。何度もワークショップを繰り返し因果関係モデルを作成しました。それによって明らかになったのは、不具合をなくすための対策として予防保全という事前の対応を避けて、不具合が起ってから対症療法的な修理をし続ける「火消し組織風土」によって、設備は無理な稼動を続け、故障発生時には装置全体に大きな影響を与え、他の部品の不具合を増やし故障の頻度を上げる悪循環ループに陥っていたのです。シミュレーションモデルによって能動的保守作業が故障を減らし、その結果さらなる予防作業が可能となり、保守コストを削減できることがわかりました。ただし、その実現には「a worse-before-better」のジレンマがありました。すなわち短期的にはコスト増や稼働率低下を招くのです。説明やマネジメントの指示だけでは火消しモードから脱却できないので、保守要員のメンタルモデルを変えるためのゲームを開発して(図3)、実体験、情報共有、参画によるメンタルモデルの変更を行ったのです。その効果は絶大で3ヵ月後から主要部品の故障率が大幅に改善され、保守コスト20%減少、生産能力20%向上、納期が90%も改善したのです。
製造業向けのボードゲーム
図 3 製造業向けのボードゲーム
出展:http://www.mfg-game.com/

10.留意点

SDモデリングプロセスのうち、特に留意すべきは以下の項目です。

問題の定義
 何が解決すべき問題なのか?これが明確でないとモデリングの範囲が決まらないし、無用に詳細なモデリングに陥ったりします。問題の記述に必要な関係者の特定にもブレが生じると無駄な情報収集をすることになります。最初は範囲を大きくとって、大まかなモデリングしながら問題を明確化していくとよいでしょう。どのような時間軸で考えるかも重要です。遅れやフィードバックを考えると有効な施策が変わってくるからです。
キーワードの収集、列挙
 キーワードは、当初はブレーンストーミング的に列挙するのは良いですが、顧客を代表とする関連ステークホルダーの参画を必ず得て、問題の構造を形成する要素を列挙します。あるキーワードの発生する原因をなぜ、なぜと5回も繰り返せば、表面的な現象の根本原因に行き当たるでしょう。筆者がMITで各国の参加者とグループを作って行ったワークショップでは、このキーワードの意味解釈から紛糾しました。ある程度の合意を得て、次のステップの関係を考えると意味が洗練していきますので、適当なところで次に進んでください。
因果関係の整理、ループの完結
 因果を考えると、集めたキーワードでは不足や、表現を変更すべき場合があります。キーワードは否定的な表現では後で混乱してきますので、肯定的な表現にします。巡り巡って自分に戻ってくるというループは様々な現象を特徴付けますし、非線形な振る舞いを生み出します。システム思考8基本型[13]なども使ってループや因果の構造を記述していってください。
シミュレーションモデルの構築
 実際に動くモデルを作るには、SDツールを利用します。昔に比べれば随分安価になりましたし、無償版も提供されています。それらの一つを利用してモデリングをしていきます。単位の不整合など、ツールそのものがエラーメッセージを出してくれますので適宜修正しながら、時間軸の設定、初期値、関係式、変数やループを形成していきます。小さなモデルからシミュレーション実行してみてエラー表示が出ないことを確かめながら追加していくとよいでしょう。
検証
 過去の類似データや参照モデルにできる統計データなどがあれば、それらとモデルの変数を比較してみます。データがない場合にはインタビューやアンケートなどを取る場合もあります。ツールによってはある評価関数のもとに最適化する機能も持っていますから、参照データに合致するようにパラメータ・フィッティングするといった方法でモデルの洗練をするとよいでしょう。また、極端な数値や境界領域のデータを使うなど様々な堅牢性確認テストや感度分析によってモデルの有効性を確認します。ここを疎かにすると、次に検討するシナリオベースの施策策定の信憑性が疑われますので、慎重に粘り強く行います。
施策の作成と評価
 施策は、構築したシミュレーションモデルの動作を確認しながらパラメータを変化させたり、感度分析を行ったり、レバレッジ(梃子)となる変数を追加するなどしながら作成して行きます。問題を発生させていた悪循環を好循環にシフトさせるなど、因果のループに代表されるシステムの構造を変化させて、効果を確認しながら施策の決定をしていきます。
施策の実施
 ツールや道具だけでなく、業務管理や業務改革室、コンピテンスセンターなど、業務部門とIT部門の中間に置く専門組織や、教育や支援組織の設置など施策の実施においては改善活動が継続するようなモニタリングも有用です。
 また、BDの教科書には次のような成功原理をあげています。
(1) モデルは具体的な問題解決のために作成すること、システムのモデリングをするのではない
(2) モデリングは問題解決プロジェクトの最初から組み込まれていること
問題の定義から価値を生むし、問題の原因である構造の可視化に貢献する
(3) モデリングの価値については懐疑的であれ、なぜモデルが必要なのかの議論から始めること(SDがすべての問題に有用であるとは限らない)
(4) SD単独では価値が半減する、有用なツールや方法論を組み合わせて利用せよ
(5) 最初からモデルの利用(実施)に焦点を合わせよ(問題解決に使って、優先順を決め、施策実施に使え)
(6) モデリングはコンサルタントと顧客の共同反復作業とすべし
(7) ブラックボックスのモデリングは避けよ、顧客に最初の段階から参画してもらいモデルの評価と洗練を行うこと
(8) モデルが信頼を獲得するまで、テストの継続的プロセスでモデル検証を行え
(9) 最初に簡単な動くモデルを作ってから、必要なものだけを追加、詳細化せよ
(10) 広い境界のモデルのほうが、大量の詳細より重要である
(11) 熟練のモデルデザイナーを起用すべし
(12) モデルによる施策実施は単独のプロジェクトだけに終らない

 モデルが問題のある現実とその解決施策をつなぐナレッジ・エンジニアリングの手法であることが、この成功原理に如実に現れています。

 MITのBDでは最後に、スターマン先生が次のような「システムシンカー心得七か条」メッセージを修了者に送ってくれました。

メンタルモデルの境界を広げよ (Expand the boundaries of your mental models)
フィードバックとシステム構造にフォーカスせよ(Focus in feedback & system structure)
批判を排せ (Reject blame)
多様な視点を持て (Seek out multiple points of view)
テクニカルスキルを習得し、対話と共感と振返りのスキルを獲得せよ(Develop your technical skills and your skills in dialog, empathy,self-reflection)
グローバルに思考し、ローカルに行動せよ (Think globally , act locally)
高みを目指せ (Aim high)
 ちなみに、スターマン先生のサインは、ソース(供給源:発生)からシンク(吸収源:終着)へ向かう流れをコントロールするバルブが人生であるというストック&フロー図でした。深い含蓄のあるサインですね。

11.活用事例

 日本では、最近になってやっと一部の企業でSDの活用が広まっていますが、海外では多様な領域で活用されています。私が2008年にMITで受講したときには22カ国から68名の参加者がありました。コンサルタントから企業経営者、メーカーや公共機関の技術者、議員、大学教員、陸軍士官学校教員、海軍戦略本部や研究所の幹部などです。米国商務省の海外貿易評価担当幹部は米国を輸入国から輸出国への転換を図るための政策立案に使い、海軍研究所幹部は研究テーマの評価に使えないかと言っていました。この時の参加者が今話題のTPPなどに関与しているのかも知れません。
 米国では初等・中等教育でSystem ThinkingやSystem Dynamicsの教育を盛んにやっており、教材の蓄積も進んでいます[10]。例えば英語には、ハムレットの教材があります[11]。ハムレットの行動を突き動かす内部の感情の高まりの様子を視覚化し、時間経過で理解することや、もし違った時代背景に置かれた場合、あるいは判断基準が違っていたら、主人公のハムレットの行動や運命はどう変わったかといった想定で、人間の持つ普遍的な面や時代的・環境的に変わる面などを深く理解することができるようになっています。
 さらに、ドイツの大学では、チェルノブイリ原発の教訓をSDモデルでレポートしています[12]。ここでは、黒鉛減速型原子炉の静的構造だけでなく、事故当時の混乱したオペレーターの行動までモデリングしています。その結果、通常運転と水蒸気爆発のシミュレーションを通して、安全ルールを無視していると一見、生産性が高まるのでコストダウンのプレッシャーに負けて場当たり的行動が構造的欠陥とあいまって最悪の結果に陥ったことが再現されているのです。
 さらにEAとSDを連携させた、「空軍指令制御システムを例にした、SDによるシステム設計」の事例では指令制御システム全体設計の初期段階でSDを使ってシステム要件を見出しておき、デザイン上の問題をクリアにしておくことを提案しています[13]。

12.おわりに

 これまで4回に渡って、私達の提唱する「百年アーキテクチャ」をシステム科学アプローチで読み解いてきました。システム科学アプローチとはモノゴトの要素単体だけをバラバラの「点」で考えるのではなく、それらを関連付けた「線」で考え、フィードバックによるループの「面」へ、そして遅れや時間軸を加えた「空間」で広く捉える手法です。これはまさに、バラバラのデータや情報をモデリングによって知識や知恵にして蓄積、再利用する「ナレッジ・エンジニアリング」の手法と言ってもよいでしょう。
 例えば、システム原型という構造パターンがあります。これは、組織や人間が作り出す様々なダイナミックな振る舞いをもたらす代表的なシステム構造のことで、8つの基本型が有名です。「因果ループからSDモデルを構築する方法について- システム思考8基本型の考察-」には、日本のことわざと対比しながら面白い解説があります([13]のp10以降)。
 蛇足ですが、昨夏32年ぶりのリベンジでマッターホルンを登頂しました。そこまでに至る状況は8原型のうちの「漂流する目標」とも言えるのですが、登頂成功の分析を少しだけ書いてみました。ご笑覧ください。
 http://www.posy.co.jp/kanwa-k4-C216.htm

SD関連情報源

 SDの代表的なツールはVensimとPowersimですが、それぞれ日本の販売元には豊富な情報がありますので、参考にしてください。以下、SD関連情報源を列挙しておきます。

1. ビジネスダイナミクス(BD)
(1) MIT
・本家本元のMITコースです。毎年開催されてますが応募者が多くすぐに満員になります。私も1年待って2008年に受講しました
http://executive.MIT.edu/openenrollment/program/
business_dynamics_MITs_approach_to_diagnosing_and_solving_complex_business_problems/5
・スターマン先生の定番教科書BDのサイト(モデルのダウンロードサイト) 
http://www.mhhe.com/business/opsci/sterman/
(2) システム思考―複雑な問題の解決技法
  BDの翻訳(定量的シミュレーションを除く)
http://www.amazon.co.jp/gp/product/4492532633?ie=UTF8&tag...
(3) 日本での活用
・同志社大学ビジネススクール(山口先生のコースで教科書として利用)
http://syllabus.doshisha.ac.jp/html/2010/D0/PD0408000.html
・チェンジ・エージェント(システム思考のトレーニング)
http://change-agent.jp/
2. システム・ダイナミクス
(1) 国際システム・ダイナミクス学会
http://www.systemdynamics.org/
2012年の国際会議概要(今年は6月にスイスで開催)
http://conference.systemdynamics.org/
(2) 日本
・システム・ダイナミクス学会日本支部(JSD)
http://www.j-s-d.jp/
・同志社大学ビジネススクール
 山口先生がグローバルMBAでGreen MBAコースを主催されます
http://gmba.doshisha.ac.jp/global-mba/green-business
・日本未来研究センター(SD解説などの資料が豊富。Vensimの代理店)
http://www.muratopia.org/JFRC/sd.html
・POSY
Powersimの代理店でモデルも含めて多数の資料を公開
http://www.posy.co.jp/
3. 入門書
(1) システム・シンキング入門 (日経文庫)
システム・ダイナミクスまで全体を俯瞰するのによい
(2) 入門! システム思考 (講談社現代新書)
よみものとしてのシステム思考入門
(3) なぜあの人の解決策はいつもうまくいくのか?―小さな力で大きく動かす!システム思考の上手な使い方 (単行本)
スターマンのモデル入っておりシステム思考の読みものとして優れている
(4) ものつくり敗戦―「匠の呪縛」が日本を衰退させる (日経プレミアシリーズ)
なぜ日本で人工物の科学(システム科学)が定着しないか警鐘の書。

(参考文献)

[1] 宗平、明神他: 百年アーキテクチャ―持続可能な情報システムの条件 , 日経BP社,2010
[2] 平野雅章:「IT投資で伸びる会社、沈む会社」,日本経済新聞社,2007
[3] エリック・ブリンニョルフソン:インタンジブル・アセット,2002
[4] Jeanne W Ross, Peter Weill, David Robertson:Enterprise Architecture as Strategy, Harvard Business School Pr,2006
[5] システム・ダイナミックス学会日本支部
[6] 東浩紀,北田暁大 編:NHKブックス別巻思想地図 vol.3 特集・アーキテクチャ,2009
[7] Jeanne W. Ross:Enterprise ArchITecture as Strategy,
http://colab.cim3.net/file/work/caf/meetings/Jeanne_Ross_01_08_2007_EA.pdf
[8] 日本情報処理開発協会:IT 経営力の総合評価に関する調査研究報告書―情報・組織・環境の総合マネジメントに向けた評価と指針―,2009
[9] 明神:モデルベースIT投資マネジメントによる百年アーキテクチャ構築 ~システムダイナミックスによるIT投資マネジメント構造分析~、JSD学会誌 システムダイナミックスNo.9 2010
[10] 池田、末武:米国における初等・中等教育でのST/SD 教育の歴史・方向性と日本における効果的な ST/SD 教育に関する考察、JSD学会誌システム・ダイナミクスVol.6 2007
http://www.j-s-d.jp/publication/SD_No6/6-4-ikeda&suetake.pdf
[11] Hopkins, P. L. :“Simulating Hamlet in the Classroom”, System Dynamics Review V8 N1, Winter 1992
[12] Lessons from the Chernobyl Nuclear Power Plant Accident for the Design of Organizational Improvement Initiatives,2005 System Dynamics Review
http://www.systemdynamics.org/conferences/2005/proceed/papers/SALGE184.pdf
[13] Corey Lofdahl:Designing Information Systems with System Dunamics A C2 example,2005
http://www.systemdynamics.org/conferences/2005/proceed/papers/LOFDA177.pdf
[14] 福島他:「因果ループからSDモデルを構築する方法について -システム思考8基本型の考察-」
http://www.muratopia.org/JFRC/sd/documents/Archetype.pdf

*本Webマガジンの内容は執筆者個人の見解に基づいており、株式会社オージス総研およびさくら情報システム株式会社、株式会社宇部情報システムのいずれの見解を示すものでもありません。

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