系统动力学综述

系统动力学研究现状综述

魏妍1

（1.西安石油大学，工管1003-06）

摘要：这篇文章扼要的回顾了国内外系统动力学的研究和发展主要历程，评述了系统动力学的由来和现今学术研究的状态。最后指出了我国系统动力学今后的发展任务和方向以及需要完成什么具体工作。关键词：系统动力学现状研究水平

1.引言

系统动力学作为系统科学的一个分支，已在世界范围内为人们所知晓，系统动力学从20世纪50年代产生到现在已经经历了60多年的历史了，在后期它已经发展成为了一门独立的新学科。在系统动力学产生之初，它主要应用于工商企业管理，处理诸如生产与雇员情况的变动，企业的供销，生产与库存等问题历经多年的发展之后，应用范围日益扩大，几乎遍及各类系统和各个领域。近年来SD更是成为一种新的系统工程方法论和重要的模型方法。几十年来, 每年都召开国际会议, 都促进了系统动力学不断发展。本文对国内外系统动力学的历史和现状进行了综述, 并指出了未来的努力方向

2.系统动力学简介

2.1系统动力学由来

系统动力学(简称SD—system dynamics)的出现于1956年，创始

人为美国麻省理工学院(MIT)的福瑞斯特(J．W．Forrester)教授。系统动力学是福瑞斯特教授于1958年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，以计算机为工具分析研究信息反馈系统的结构和行为。最初叫工业动态学。是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。它基系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学，社会科学的横向学科。

2.2 系统动力学的发展

（1）SD出现于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，企业的产销，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”。此后在整个60年代，动力学思想与方法的应用范围日益扩大，其应用几乎遍及各类系统，深入到各个领域。在此期间出现了众多关于系统动力学的作品。1958年, Forrester在哈佛商业评论上发表了奠基之作（1）,1961年,Forrester出版了文献（2）, 被公认为系统动力学理论与方法的经典论著。书中所讨论的原理在系统的分析、决策和预测中具有普遍性和广泛的适用性。尔后, Forrester 又从宏观层次上研究了的城市兴衰问题, 于1969 年出版了文献（4）,Mass N J 对城市动力学模型进行了扩充。

( 2) 20 世纪70年代以来SD经历了两次严峻的挑战并走向世界，进入蓬勃发展时期，这一时期的标志性成果是系统动力学世界模型与美国国家模型的研究。

从70 年代开始, Forrester, Dennis Meadows 先后建立WORLD II 与WORLD III 模型, 与罗马俱乐部学派研究了世界增长问题, 这一研究引起了广泛关注与持续争论。主要成就有, WORLD II 模型及以此为基础的《世界动力学》（8）, WORLD III 模型及以此为基础的《增长的极限》（9）和《趋向全球的平衡》（10）;MeadowsDH、MeadowsD L 和Randers J在《增长的极限》的基础上, 通过模型预测出1972年所提出的许多问题已经恶化, 于1992 年出版了文献（11）。几乎在同一时期, Forester 领导MIT 小组, 在美国企业与政府的资助下开展了国家模型的研究, 建立了4000 多个的方程的美国国家模型。这些研究揭示了美国与西方国家的经济长波的内在机制, 美国70年代以来的通货膨胀、失业率和实际利率同时增长等问题, 其代表性的人物有Sterman J D, Saeed K,Forrester J W（12--16）。这些研究使SD 受到了世界范围的关注, 促进它在世界范围内的传播与发展, 确立了在社会经济问题研究中的学科地位。

（3）近年来，SD已经成为一种新的系统工程方法论和重要的模型方法，渗透到各个领域。目前，SD已经得到广泛应用与传播，其应用范围从公司战略到糖尿病的动态, 从美国和苏联之间冷战时的军备竞赛到艾滋病病毒与人类免疫系统间的斗争, 上至航天飞行器

下到锌工业的各种产业, 以及从艾滋病到福利改革的各种问题等, 都有SD的研究与应用。其渗透领域，更是许多，包括宏观领域，项目管理，学习型组织领域和物流与供应领域等。

在宏观领域: Naill R F 于1992年用SD分析了国家能源政策计划[ 18], Naill R F 用SD 分析了美国旨在减轻全球气候变暖的能源政策所花费的成本。

在项目管理领域: 早在1980 年Cooper K G 就用SD 模型来分析、量化在一个大型军事造船工程成本超额的原因, 这是SD 在大规模工程管理中最初的运用, 同时也是最成功的应用之一。1970 年, IngallsShipbuilding of Pascagoula 赢得了为美国海军建造一支拥有30 艘新驱逐舰舰队的大合同, 加上1969 年签订的9 艘LHA, Ingalls获得了世界上最大的两个造船项目, 并开始展望销售前景和高额利润。但是到了70 年代中期, Ingalls 陷入了困境, 成本超出计划5 亿美元以上。在海军多次拒绝弥补之后。Ingalls 求助于SD 来量化因海军的设计更改而导致的损失, 并向海军提起诉讼, 要求取得 5 亿美元损失。1978 年6月双方庭外和解, Ingalls 得到4. 47 亿美元。传统的项目管理方法一般都假定项目能够按照项目开始时编制的/ 最优0计划进行, 而忽略了返工的影响, 导致对时间和成本的低估。但是由于与项目的独特性相关的各种信息是随着项目的展开不断完备的, 因而在实际的项目运作中返工常常不可避免, 其影响也是不可忽视的。这种影响往往是非线性的, 在传统的网络图中难以表达, 并且