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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
1. 变量与符号
（1）原件结构要素
原件结构要素
变量要素，它是由状态变量、速率变量、辅助变量 等组成。
关联要素，是信息链和物质链。
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
描述状态变量变 化快慢的变量
5.1.2 系统动力学发展历史
J.W.Forrester等在系统动力学方面的主要成果 1958年 发表著名论文《工业动力学——决策的一个重要突破口》 1961年 出版《工业动力学》(Industrial Dynamics) 1968年 出版《系统原理》(Principles of Systems) 1969年 出版《城市动力学》(Urban Dynamics) 1971年 出版《世界动力学》(World Dynamics) 1972年 学生梅多斯教授等出版《增长的极限》(The Limits to Grow2.2 系统动力学流图
出生系数是常数
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
辅助 变量
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
当模型用于经济政策分析时，通常 采用对模型施加外部干扰的办法， 以研究和揭示内部结构与其动态行 为之间的关系。
第五章 系统动力学模型
System Dynamics Model
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目录
5.1 系统动力学学科简述 5.2 系统反馈结构 5.3 系统动力学方程基础 5.4 DYNAMO语言 5.5 典型反馈结构 5.6 系统动力学模型 5.7 仿真软件Vensim
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5.1 系统动力学学科简述
系统动力学运用“凡系统必有结构，系统结构决定 系统功能”的系统科学思想，根据系统内部组成要素互 为因果的反馈特点，从系统内部结构来寻找问题发生的 根源，而不是用外部的干扰或随机事件来说明系统的行 为性质。
软件特点： ➢ 利用图示化编程建立模型； ➢ 对模型提供多种分析方法（结构分析工具和数据集分析工具）； ➢ 真实性检验。
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5.2 系统反馈结构
系统的模型化就是要研究系统中的变量、物质流、 信息流以及他们之间的相互作用与相互依赖的关系， 这种关系所形成的结构即为系统反馈结构。
本节主要介绍系统动力学的因果关系图、流图以 及系统结构设计。
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
问题：状态变量和速率变量排列组合次序可以交替？
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
状态变量与速率变量是相对的，识别的 标准是变量定义的内涵。
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.2 系统动力学发展历史
第一阶段：产生（20世纪50-60年代） 系统动力的初期应用 工业制造业部门的管理问题：生产、分配、销售整个系统的一体 化管理 项目管理：R﹠D系统动力学 管理控制、财务、金融：日本明治大学教授Toshiro Shimada 发表于1968年的《周股价的系统动力学模型》，模拟分析了以周 为单位的股价动态行为特性。
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.4 系统动力学 计算技术
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.4 系统动力学 计算技术
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.4 系统动力学 计算技术
Vensim Vensim是由美国Ventana Systems, Inc.所开发，为一可观念化、文
件化、模拟、分析、与最佳化动态系统模型之图形接口软件。Vensim PLE即Vensim系统动力学模拟环境个人学习版，是Vensim软件的一种，是 为了更便于学习系统动力学而设计的。
本节主要介绍系统动力学的概念、发展历史、模型 特点以及模拟语言。
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.1 什么是系统动力学
系统动力学对问题的理解，是基于系统行为与内在机制间的相 互紧密的依赖关系，并且透过数学模型的建立与操弄的过程而获 得的，逐步发掘出产生变化形态的因、果关系，系统动力学称之 为结构。所谓结构是指一组环环相扣的行动或决策规则所构成的网 络，例如指导组织成员每日行动与决策的一组相互关联的准则、惯 例或政策，这一组结构决定了组织行为的特性。
管理走向科学化和定量化，模型成为人们认识管理系统的重要工 具。但是，模型和定量研究在应用过程中碰到了不少问题: 运筹学解决的仅限于生产管理和短期计划，对战略和策略无能为力； 运筹学拘泥于最优解，通常在严格线性假设条件下，满意的模型不
好得到； 如何描述复杂系统的行为机理，培养系统思考的思维方式，提炼和
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.3 系统动力学模型特点
（1）用系统动力学模型研究社会经济系统长期发展问题，注意力集 中于组织结构和动态行为，着眼于系统要素在动态中的制约关系； （2）不拘泥于严密的逻辑推演和数学推导，是一种有条件的精度不高 的预测，它描述某种假设条件下的未来情景； （3）对于复杂的社会问题，系统动力学在把握系统发展趋势和总体 形态上显示了极大的优越性，被誉为“战略和策略”工作室。其经常 用来进行企业、城市、地区、国家和世界级长期发展研究； （4）系统动力学提出了新的概念，创新了新的方法，它同系统论、 信息论、控制论、计算机科学、决策科学等相互渗透，成为一门交叉 性、综合性的新型学科。
5.2.1 因果关系分析
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5.2 系统反馈结构
5.2.1 因果关系分析
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5.2 系统反馈结构
5.2.1 因果关系分析
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5.2 系统反馈结构
5.2.1 因果关系分析
人口总数是两个正负回路的耦合结 果，如果出生回路起主导作用，则
人口增加，反之人口减少。
（2）回路的极性：在反馈回路上，因果链极性的积累产生反馈回路的极性。 在一条反馈回路上，若负极性的因果链的个数是奇数则称其为负反馈
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.2 系统动力学发展历史
第二阶段：壮大与成熟（20世纪70-80年代）
➢ 第一次挑战 1970年，罗马俱乐部成立由Meadows教授为首的国际研究小组，承担
世界模型的研究任务。 研究成果：《世界动力学》《增长的极限》《趋向全球的均衡》。 基本观点：指数式增长的势头不能再持续下去，世界的发展将过渡到
5.2.1 因果关系分析
因果关系图对系统反馈结构的描述还是很粗糙，既看不出变量的特性，也看
不出物质流与信息流。
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
系统动力学流图是由若干赋予专门意义的符号图组成， 以形象的方式表示系统各因素之间相互制约的状况以及变量 的特征。
系统动力学流图是建立仿真模型的必要环节。
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.2 系统动力学发展历史
第三阶段：广泛应用与传播（20世纪90年代至今）
近五年国内的研究（博士论文）： 农业供应链金融系统动力学仿真研究——以乳制品供应链为例 煤矿安全影响因子的系统分析及其系统动力学仿真研究 基于系统动力学方法的医疗费用过快增长问题建模与控制研究 生猪规模养殖与户用生物质资源合作开发系统反馈仿真研究 安全生产标准化系统动力建模及策略分析研究 深水平台锚泊定位系统动力特性与响应分析 区域经济发展的动力系统研究
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5.2 系统反馈结构
5.2.1 因果关系分析
梳理反馈回路
海藻系统与贝类子系统类似于人口增长系统，由于贝类靠吃海藻生存，又生成 了沟通两个子系统的负反馈回路，这条负回路是生态系统的主回路，一方面控制着 各子系统并通过各子系统内部的回路产生各自的生态现象，另一方面协调两个子系 统之间的生态关系，导致海藻与贝类生态系统的动态平衡。
某种均衡发展的模式，从长远观点看，当代不发达国家按西方先进国家的 模式所进行的工业化努力未必是明智的。 ➢ 第二次挑战
Forrester建立美国全国模型,历时11年，完成了方程数达4000的美国 系统动力学国家模型，解开了经济发展中长期存在的问题，尤其揭示了经 济长波的奥秘。
SD在项目管理领域的新进展，Cooper用SD模型定量分析研究了一项大 型军事造船工程中成本超支的原因。
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5.2 系统反馈结构
5.2.1 因果关系分析
分房子系统与电扇销售子系统，各自都有一条负反馈回路，他们通过一条因果
关系链连接，由于分房回路支配者电扇销售回路，所以前者是主回路。如果分房回
路产生分房户数是某种稳定的（寻）增长行为，则导致电扇销售量是另一种（S形
）增长行为。
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5.2 系统反馈结构
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
订货率=调整量/库 存调整时间
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
没有引入辅助变量
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.2 系统反馈结构
5.2.2 系统动力学流图
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5.1 系统动力学学科简述
5.1.2 系统动力学发展历史
第三阶段：广泛应用与传播（20世纪90年代至今）
系统动力学所涉及到的研究领域： • 项目管理 • 物流与供应链 • 宏观经济 • 公司战略 • 管理复杂性与复杂性科学 研究的主要问题： • 对信息的利用问题 • 模型简化、分割与复杂系统的建模技巧问题 • SD模型中的优化问题