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系统动力学基本理论
什么是系统动力学？
• 系统动力学(System Dynamics)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 问题交叉的综合性的新学科。 • 它是系统科学和管理科学中的一个分支，也是一门沟 通自然科学和社会科学等领域的横向学科。 • 从系统方法论来说，系统动力学的方法是结构方法、 功能方法和历史方法的统一。 • 系统动力学认为，系统的行为模式与特性主要地取决 于其内部的动态结构与反馈机制。
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仿真系统
• 所谓仿真系统就是包含有反馈环节的系统。它要受系 统本身的历史行为的影响，把历史行为的后果回授给 系统本身，以影响未来的行为。 • 库存控制系统是一个仿真系统。
– 发货使库存量减少，当库存低于期望水平以下一定数值后，库存管理 人员即按预定的方针向生产部门订货，货物经一定延迟到达，然后使 库存量逐渐回升。 – 反映库存当前水平的信息经过订货与生产部门的传递最终又以来自生 产部门的货物的形式返回库存。
库存信息反馈调节过程
库存订货控制系统
库存订货系统是一个简单的反馈系统。从图中可知它形成闭合的回 路(或称环)，称之为反馈回路(或环)。反馈回路就是由一系列的因 果与相互作用链组成的闭合回路或者说是由信息与动作构成的闭合 路径。
系统动力பைடு நூலகம்中常用的图形表示法
• 回路的概念最简单的表示方法是图形。 • 系统动力学中常用三种图形表示法
学术沙龙--系统动力学 (System Dynamics)
研一： 时岩钧
教材
高级系统动力学，王其藩著，清华大学出版社，1995年 9月 系统动力学，王其藩著，清华大学出版社，1994年10月
系统动力学的产生与早期发展回顾
产生背景
第二次世界大战以后，随着工业化的进程，某些国 家的社会问题日趋严重，例如城市人口剧增、失业、 环境污染、资源枯竭。这些问题范围广泛，关系复杂 ，因素众多，具有如下三个特点： –各问题之间有密切的关联，而且往往存在矛盾的关 系，例如经济增长与环境保护等。 –许多问题如投资效果、环境污染、信息传递等有较 长的延迟，因此处理问题必须从动态而不是静态的 角度出发。 –许多问题中既存在如经济量那样的定量的东西，又 存在如价值观念等偏于定性的东西。这就给问题的 处理带来很大的困难。
系统动力学
• 系统动力学把系统看成一个具有多重信息因果反馈机制。 • 因此系统动力学在经过剖析系统，获得深刻、丰富的信息之后建立起系统 的因果关系反馈图。 • 之后再转变为系统流图，建立系统动力学模型。最后通过仿真语言和仿真 软件对系统动力学模型进行计算机模拟，来完成对真实系统的结构进行仿 真。通过上述过程。完成了对系统结构的仿真。 •
杯中水位 + 斟水速率 + + 决定添水 水位差 期望水位 投资能力 + 建设中铁路数 + + 建设新铁路的迫切性 + 使用铁路的吸引力 + 铁路拥挤程度 -
+
+ 铁路数
因果图
三峡仿真因果图
系统流图
表示反馈回路中的各水平变量和各速率变量相互联系方 式及反馈系统中各回路之间互连关系的图示模型 • 。
培训人员
雇佣率 培训速度
工作人员 离退率
兔子流量图
论文中-企业创新流量图
系统的历时性与系统的进化规律
• SD研究的重点包括在同一类系统结构下的运行机制、结构变化 与其动态行为的关系和系统从旧结构、旧质向新结构、新质变 化的过程、机制以及可能产生的各种行为模式。
–系统结构框图 (structure diagram) –因果关系图 (causal relationship diagram) –流图 (stock and flow diagram)
因果关系图
• • • 因果关系图有时候也被称为影响图(influence map)、向图、因果环图 (causal loop diagram)，普遍地用于构思模型的初始阶段 图中的因果链可标明其影响作用的性质是正的还是负的 粗略地说，正号表明，箭头指向的变量将随箭头源发的变量的增加而增加，减少而减 少，而负号则表示变量间取与此相反的关系。