系统动力学
1 系统动力学发展
系统动力学（简称SD—system dynamics）出现1956年创始美国麻省理工学院福瑞斯特教授系统动力学福瑞斯特教授1958年分析生产理库存理等企业问题提出系统仿真方法初工业动态学门分析研究信息反馈系统学科门认识系统问题解决系统问题交叉综合学科系统方法说：系统动力学结构方法功方法历史方法统基系统吸收控制信息精髓门综合然科学社会科学横学科
系统动力学发展程致分三阶段：
1）系统动力学诞生—20世纪5060年代
SD种方法早期研究象企业中心工业系统初名工业动力学阶段福雷斯特教授哈佛商业评发表工业动力学作奠基作讲述系统动力学方法原理系统产生动态行基原理福雷斯特教授城市兴衰问题进行深入研究提出城市模型
2）系统动力学发展成熟—20世纪7080
阶段标准性成果系统动力学世界模型美国国家模型研究成功两模型研究成功解决困扰济学界长波问题吸引世界范围学者关注促进世界范围传播发展确立社会济问题研究中学科位
3）系统动力学广泛运传播—20世纪90年代
阶段SD世界范围广泛传播应范围更广泛获新发展系统动力学正加强控制理系统科学突变理耗散结构分叉结构稳定性分析灵敏度分析统计分析参数估计优化技术应类属结构研究专家系统等方面联系许学者纷纷采系统动力学方法研究社会济问题涉济源交通环境生态生物医学工业城市等广泛领域
2．系统动力学原理
系统动力学门分析研究信息反馈系统学科系统科学中分支跨越然科学社会科学横学科系统动力学基系统吸收控制信息精髓门认识系统问题解决系统问题交叉综合性新学科 系统方法说系统动力学方法结构方法功方法历史方法统
系统动力学系统基础发展起包含着系统思想系统动力学系统结构决定着系统行前提条件展开研究认存系统众变量相互作反馈环里果联系反馈间系统相互联系构成该系统结构正结构成系统行根性决定素
求解问题时想获较优解决方案够较优结果系统动力学解决问题程实质寻优程获较优系统功系统动力学强调系统结构系统结构角度分析系统功行系统结构决定系统行系统动力学通寻找系统较优结构获较优系统行
系统动力学系统成具重信息果反馈机制系统动力学剖析系统获深刻丰富信息建立起系统果关系反馈图转变系统流图建立系统动力学模型通仿真语言仿真软件系统动力学模型进行计算机模拟完成真实系统结构进行仿真通述程完成系统结构仿真接寻找较优系统结构
寻找较优系统结构称作政策分析优化包括参数优化结构优化边界优化参数优化通改变中较敏感参数改变系统结构寻找较优系统行结构优化指增加减少模型中水变量速率变量改变系统结构获较优系统行边界优化指系统边界边界条件发生变化时引起系统结构变化获较优系统行系统动力学通计算机仿真技术系统结构进行仿真寻找系统较优结构求较优系统行
总结：系统动力学系统行模式成系统部信息反馈机制决定通建立系统动力学模型利DYNAMO仿真语言Vensim软件计算机实现真实系统仿真研究系统结构功行间动态关系便寻求较优系统结构功
2 系统动力学基概念
①系统：相互区相互作部分(单元素)机联结起目完成某种功集合体
②反馈：系统单元子块输出输入间关系整系统言反馈指系统输出外部环境输入关系
③反馈系统：反馈系统包含反馈环节作系统受系统身历史行影响历史行果回授系统身影响未行库存订货控制系统
④反馈回路：反馈回路系列果相互作链组成闭合回路者说信息动作构成闭合路径
⑤果回路图(CLD)表示系统反馈结构重工具果图包含变量变量间标出果关系箭头连接变量果链联系果链箭头表示
⑥果链极性：条果链具极性者正(+)者负（—）极性指箭尾端变量变化时箭头端变量会变化极性正指两变量变化趋势相极性负指两变量变化趋势相反
⑦反馈回路极性：反馈回路极性取决回路中果链符号回路极性分正反馈负反馈正反馈回路作回路中变量偏离增强负反馈回路力图控制回路变量趋稳定
⑧确定回路极性方法
§ 反馈回路包含偶数负果链极性正
§ 反馈回路包含奇数负果链极性负
⑨系统流图：表示反馈回路中水变量速率变量相互联系形式反馈系统中回路间互连关系图示模型
水变量：称作状态变量流量代表事物(包括物质非物质)积累数值表示某系统变量某特定时刻状况说系统累积结果流入率流出率净差额必须速率变量作某数值状态改变数值状态
速率变量：称变化率着时间推移水变量值增加减少速率变量表示某水变量变化快慢
⑩水变量速率变量符号标识：
§ 水变量矩形表示具体符号中应包括描述输入输出流速率流线变量名称等
§ 速率变量阀门符号表示应包括变量名称速率变量控制流流线赖信息输入量
系统动力学突出优点处理高阶次非线性重反馈复杂时变系统问题
高阶次：系统阶数四阶五阶者称高阶次系统典 型社会济系统系统动力学模型阶数约十数百间美国国家模型阶数两百
重回路：复杂系统部相互作回路数目般三四诸回路中通常存起导作回路称回路回路性质决定系统部反馈结构性质相应系统动态行特性回路非固定变诸回路间时间转移结果导致变化端系统动态行
非线性：线性指量量间例成直线关系空间时间代表规光滑运动非线性指例成直线关系代表规运动突变线性关系互相干独立关系非线性相互作正种相互作整体简单等部分出现线性叠加增益亏损实际生活中程系统毫例外带非线性特征正非线性关系耦合导致回路转移系统表现出变动态行
3 系统动力学分析步骤
① 问题识
② 确定系统边界系统分析涉象范围
③ 建立果关系图流图
④ 写出系统动力学方程
⑤ 进行仿真试验计算等（Vensim软件）
⑥ 较评价政策分析——寻找优系统行
系统动力学程图
4 相关理解
系统动力学问题理解基系统行机制间相互紧密赖关系透数学模型建立操弄程获逐步发掘出产生变化形态果关系系统动力学称结构谓结构指组环环相扣行动决策规构成网络例指导组织成员日行动决策组相互关联准惯例政策组结构决定组织行特性构成系统动力学模式结构元件包含列项流(flow)积量(level)率量 (rate)辅助变量(auxiliary) (Forrester 1961)
系统动力学组织中运作六种流加表示包括订单(order)流员(people)流钱(money)流设备(equipment)流物料流 (material)资讯(information)流六种流纳组织运作包含基结构积量表示真实世界中时间递移累积减少事物中包含见存货水员数见认知负荷水压力等代表某时点环境变量状态模式中资讯源率量表示某积量单位时间量变化速率单纯表示增加减少净增加率资讯处理转换成行动方辅助变量模式中三种涵意资讯处理中间程参数值模式输入测试函数中前两种涵意视率量变量部分 系统动力学建模基单位－资讯回馈环路结构基组成资讯回馈环路(information feedback loops)环路现况目标现况(积量)目标间差距产生调节行动(率量)构成环路行特性消弭目标现况间差距例存货调节环路目标追寻负环外种具增强(selfreinforced)正回馈环路果彼相互增强影响关系系统行环路间彼力量消长程外结构须包括时间滞延(time delay)程组织中实体程例生产运输传递等形程例决策程认知程等存著长短时间延迟系统动力学建模程透观察系统六种流交互运作程讨流里积量变化影响积量种率量行
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1 系统动力学发展
系统动力学（简称SD—system dynamics）出现1956年创始美国麻省理工学院福瑞斯特教授系统动力学福瑞斯特教授1958年分析生产理库存理等企业问题提出系统仿真方法初工业动态学门分析研究信息反馈系统学科门认识系统问题解决系统问题交叉综合学科系统方法说：系统动力学结构方法功方法历史方法统基系统吸收控制信息精髓门综合然科学社会科学横学科
系统动力学发展程致分三阶段：
1）系统动力学诞生—20世纪5060年代
SD种方法早期研究象企业中心工业系统初名工业动力学阶段福雷斯特教授哈佛商业评发表工业动力学作奠基作讲述系统动力学方法原理系统产生动态行基原理福雷斯特教授城市兴衰问题进行深入研究提出城市模型
2）系统动力学发展成熟—20世纪7080
阶段标准性成果系统动力学世界模型美国国家模型研究成功两模型研究成功解决困扰济学界长波问题吸引世界范围学者关注促进世界范围传播发展确立社会济问题研究中学科位
3）系统动力学广泛运传播—20世纪90年代
阶段SD世界范围广泛传播应范围更广泛获新发展系统动力学正加强控制理系统科学突变理耗散结构分叉结构稳定性分析灵敏度分析统计分析参数估计优化技术应类属结构研究专家系统等方面联系许学者纷纷采系统动力学方法研究社会济问题涉济源交通环境生态生物医学工业城市等广泛领域
2．系统动力学原理
系统动力学门分析研究信息反馈系统学科系统科学中分支跨越然科学社会科学横学科系统动力学基系统吸收控制信息精髓门认识系统问题解决系统问题交叉综合性新学科 系统方法说系统动力学方法结构方法功方法历史方法统
系统动力学系统基础发展起包含着系统思想系统动力学系统结构决定着系统行前提条件展开研究认存系统众变量相互作反馈环里果联系反馈间系统相互联系构成该系统结构正结构成系统行根性决定素
求解问题时想获较优解决方案够较优结果系统动力学解决问题程实质寻优程获较优系统功系统动力学强调系统结构系统结构角度分析系统功行系统结构决定系统行系统动力学通寻找系统较优结构获较优系统行
系统动力学系统成具重信息果反馈机制系统动力学剖析系统获深刻丰富信息建立起系统果关系反馈图转变系统流图建立系统动力学模型通仿真语言仿真软件系统动力学模型进行计算机模拟完成真实系统结构进行仿真通述程完成系统结构仿真接寻找较优系统结构
寻找较优系统结构称作政策分析优化包括参数优化结构优化边界优化参数优化通改变中较敏感参数改变系统结构寻找较优系统行结构优化指增加减少模型中水变量速率变量改变系统结构获较优系统行边界优化指系统边界边界条件发生变化时引起系统结构变化获较优系统行系统动力学通计算机仿真技术系统结构进行仿真寻找系统较优结构求较优系统行
总结：系统动力学系统行模式成系统部信息反馈机制决定通建立系统动力学模型利DYNAMO仿真语言Vensim软件计算机实现真实系统仿真研究系统结构功行间动态关系便寻求较优系统结构功
2 系统动力学基概念
①系统：相互区相互作部分(单元素)机联结起目完成某种功集合体
②反馈：系统单元子块输出输入间关系整系统言反馈指系统输出外部环境输入关系
③反馈系统：反馈系统包含反馈环节作系统受系统身历史行影响历史行果回授系统身影响未行库存订货控制系统
④反馈回路：反馈回路系列果相互作链组成闭合回路者说信息动作构成闭合路径
⑤果回路图(CLD)表示系统反馈结构重工具果图包含变量变量间标出果关系箭头连接变量果链联系果链箭头表示
⑥果链极性：条果链具极性者正(+)者负（—）极性指箭尾端变量变化时箭头端变量会变化极性正指两变量变化趋势相极性负指两变量变化趋势相反
⑦反馈回路极性：反馈回路极性取决回路中果链符号回路极性分正反馈负反馈正反馈回路作回路中变量偏离增强负反馈回路力图控制回路变量趋稳定
⑧确定回路极性方法
§ 反馈回路包含偶数负果链极性正
§ 反馈回路包含奇数负果链极性负
⑨系统流图：表示反馈回路中水变量速率变量相互联系形式反馈系统中回路间互连关系图示模型
水变量：称作状态变量流量代表事物(包括物质非物质)积累数值表示某系统变量某特定时刻状况说系统累积结果流入率流出率净差额必须速率变量作某数值状态改变数值状态
速率变量：称变化率着时间推移水变量值增加减少速率变量表示某水变量变化快慢
⑩水变量速率变量符号标识：
§ 水变量矩形表示具体符号中应包括描述输入输出流速率流线变量名称等
§ 速率变量阀门符号表示应包括变量名称速率变量控制流流线赖信息输入量
系统动力学突出优点处理高阶次非线性重反馈复杂时变系统问题
高阶次：系统阶数四阶五阶者称高阶次系统典 型社会济系统系统动力学模型阶数约十数百间美国国家模型阶数两百
重回路：复杂系统部相互作回路数目般三四诸回路中通常存起导作回路称回路回路性质决定系统部反馈结构性质相应系统动态行特性回路非固定变诸回路间时间转移结果导致变化端系统动态行
非线性：线性指量量间例成直线关系空间时间代表规光滑运动非线性指例成直线关系代表规运动突变线性关系互相干独立关系非线性相互作正种相互作整体简单等部分出现线性叠加增益亏损实际生活中程系统毫例外带非线性特征正非线性关系耦合导致回路转移系统表现出变动态行
3 系统动力学分析步骤
① 问题识
② 确定系统边界系统分析涉象范围
③ 建立果关系图流图
④ 写出系统动力学方程
⑤ 进行仿真试验计算等（Vensim软件）
⑥ 较评价政策分析——寻找优系统行
系统动力学程图
4 相关理解
系统动力学问题理解基系统行机制间相互紧密赖关系透数学模型建立操弄程获逐步发掘出产生变化形态果关系系统动力学称结构谓结构指组环环相扣行动决策规构成网络例指导组织成员日行动决策组相互关联准惯例政策组结构决定组织行特性构成系统动力学模式结构元件包含列项流(flow)积量(level)率量 (rate)辅助变量(auxiliary) (Forrester 1961)
系统动力学组织中运作六种流加表示包括订单(order)流员(people)流钱(money)流设备(equipment)流物料流 (material)资讯(information)流六种流纳组织运作包含基结构积量表示真实世界中时间递移累积减少事物中包含见存货水员数见认知负荷水压力等代表某时点环境变量状态模式中资讯源率量表示某积量单位时间量变化速率单纯表示增加减少净增加率资讯处理转换成行动方辅助变量模式中三种涵意资讯处理中间程参数值模式输入测试函数中前两种涵意视率量变量部分 系统动力学建模基单位－资讯回馈环路结构基组成资讯回馈环路(information feedback loops)环路现况目标现况(积量)目标间差距产生调节行动(率量)构成环路行特性消弭目标现况间差距例存货调节环路目标追寻负环外种具增强(selfreinforced)正回馈环路果彼相互增强影响关系系统行环路间彼力量消长程外结构须包括时间滞延(time delay)程组织中实体程例生产运输传递等形程例决策程认知程等存著长短时间延迟系统动力学建模程透观察系统六种流交互运作程讨流里积量变化影响积量种率量行
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