系统动力学方法

系统动力学的由来与发展
❖ 近年来SD正在成为一种新的系统工程方法 论和重要的模型方法，渗透到许多领域， 在国土规划、区域开发、环境治理和企业 战略研究等方面，正显示出它的重要作用。
❖ 尤其是随着国内外管理界对学习型组织的 关注，SD思想和方法的生命力更为强劲。
❖ 但目前应更加注重SD的方法论意义，并注 意其定量分析手段的应用场合及条件。
水准变量
(Level) 四个基本要素——状态、信息、决策、行动
两个基本变量——水准变量（L）、速率变量（R）
一个基本思想——反馈控制
因果关系分析
因果关系分析是构成系统动力学模型的基础，是社会系统内部关 系的真实写照。因果关系通过因果关系图来描述 因果箭 因果关系也称影响关系，可通过连接因果要素的“因果箭”表示。 因果关系的极性（正＋，负－）表示因果的变化方向是否一致
❖ 计算机仿真实验 ❖ 结果分析 ❖ 模型修正 ❖ 比较与评价 ❖ 政策分析
认识 界定 要素及其因 建立结 建立数 仿真 比较与 政策 问题 系统 果关系分析 构模型 学模型 分析 评价 分析
（流图）（DYNAMOY方程）
SD结构模型化原理
(Rate)
决策
速率变量
信息
行动
信息
流 （行动）
系统 状态
SD的研究对象及其特点
❖ SD的研究对象主要是社会（经济）系统。 ❖ (1)社会系统中存在着决策环节 ❖ 社会系统的行为总是经过采集信息，并按照某个
政策进行信息加工处理作出决策后出现的，决定 是一个经过多次比较、反复选择、优化的过程。 ❖ 对于大规模复杂的社会系统来说，其决策环节所 需要的信息的信息量是十分庞大的。其中既有看 得见、摸得着的实体，又有看不见、摸不到的价 值、伦理、道德观念及个人、团体的偏见等因素。
SD的研究对象及其特点
❖ (3)社会系统的非线性 ❖ 指社会现象中原因和结果之间的极端非线
性关系：原因和结果在时、空上的分离性、 出现事件的意外性、难以直观性等。 ❖ 高度非线性是由于社会问题的原因和结果 相互作用的多样性、复杂性造成的。具体 来说，一方面是由于社会问题的原因和结 果在时间、空间上的滞后，另一方面是由 于社会系统具有多重反馈结构。
SD的研究对象及其特点
❖ SD将社会系统当作非线性（多重）信息反 馈系统来研究 ❖ SD将社会经济问题模型化，对社会经济现
象进行预测、对社会系统结构和行为进行 分析，为企业、地区、国家、国际制定发 展战略、进行决策，提供有用的信息。
SD的模型特点
❖ (1)多变量。这主要是由SD对象系统的动态 特性和复杂性所决定的。
系统动力学的由来与发展
❖ 70年代以来，SD经历两次严峻的挑战并走 向世界，进入蓬勃发展时期。
❖ 第一次挑战(70年代初到70年代中)：SD与 罗马俱乐部一起闻名于世，走向世界，其 主要标志是两个世界模型(WORLDⅡ，Ⅲ)的 研制与分析
❖ 第二次挑战(70年代初到80年代中)：对美 国全国SD模型的研制和对美国与整个西方 国家经济长波(Long Wave)问题的研究
系统动力学方法
小组成员：牛头 Dynamo 只需要理解即可，无需去学习
系统动力学的由来与发展
❖ 系统动力学(Systems Dynamics, SD)是美 国麻省理工学院(MIT)J.W.弗雷斯特(J. W. Forrester)教授最早提出的一种对社会经 济问题进行系统分析的方法论和定性与定 量相结合的分析方法。目的在于综合控制 论、信息论和决策论的成果，以电子计算 机为工具，分析研究信息反馈系统的结构 和行为。
❖ (2)定性分析与定量分析相结合。SD模型由 结构模型(流图)和数学模型(DYNAMO方程) 所组成
❖ (3)以仿真实验为基本手段和以计算机为工 具。
❖ (4)可处理高阶次、多回路、非线性的时变 复杂系统问题。
SD的一般工作过程
❖ 明确系统建模目的----认识问题
❖ 确定系统边界----假定：封闭社会系统， 系统行为来自系统内部
❖ 因果关系分析----系统内部要素之间的因 果关系分析，用以明确要素之间的因果关 系，并用表示因果关系的反馈回路来描述
❖ 建模----a.流程图 根据反馈回路，用专门 设计的描述各种变量的符号绘制而成；b. 结构方程式，用专门的DYNAMO语言建立， 用以进行定量分析和计算机仿真实验。
SD的一般工作过程
+
A
B
－
A
B
因果链
根据因果关系的传递性；
因果链的极性：因果链的极性符号与因果箭极性乘积符号相同
B --
D +
A
C
B
D
-
-
+
-
A
C
E
反馈回路 原因与结果之间的相互作用在自然现象中非常 普遍，从而形成因果关系的反馈回路 反馈回路的基本特征：原因和结果具有相对性
反馈回路的极性： 正反馈回路——自我强化（自我弱化） 负反馈回路——自我调节（内部稳定） 系统动力学认为：系统性质和行为完全取决于系 统中存在的反馈回路；系统的结构主要就是系统 中反馈回路的结构。
❖ 1972年正式提出“Systems Dynamics”
系统动力学的由来与发展
❖ SD的出现始于20世纪50年代后期，当时， 主要应用于工商企业管理，处理诸如生产 与雇员情况的波动、企业的供销、生产与 库存、股票与市场增长的不稳定性等问题， 并创立“Industrial Dynamics” (1959)。
SD的研究对象及其特点
❖ (2)社会系统具有自律性
❖ 自律性就是自己作主进行决策，自己管理、 控制、约束自身行为的能力和特性。 工程 系统是由于导入反馈机构而具有自律性的； 社会系统因其内部固有的“反馈机构”而 具有自律性。因此，研究社会系统的结构， 首先(也是最重要的)就在于认识和发现社 会系统中所存在着的由因果关系形成的反 馈机构。
系统动力学的由来与发展
❖ 在整个60年代，动力学思想与方法的应用 范围日益扩大，几乎遍及各类系统，深入 到各种领域。作为方法论基础，出现了 “Principles of Systems（1968）”， 总结美国城市兴衰问题的理论与应用研究 成果的“Urban Dynamics(1969)”和著名的 “World Dynamics (1971)”等也是J.W.弗 雷斯特等人的重要成就。