第一节
系统动力学概述
一、系统动力学的研究对象和应用范围（续）
系统动力学的应用范围从科研、设计到城市 规划，从人口问题到世界资源危机，从民用到军 用，涵盖了企业系统管理、环境保护、城市发展 与规划，国家和地方经济社会发展预测和系统研 究、宏观经济控制以及各种技术项目的开发等各 方面。
第一节 二、系统动力学的特点
结构 分析 数据集 分析
分析工具
如Cause tree用树状图形的形式表 示出所有工作变量之间的因果关系 如Cause tree用树状图形的形式表 示出所有工作变量之间的因果关系
第三节
Vensim软件及物流系统动力学建模
一、Vensim软件力学建模
第一节
系统动力学概述
三、系统动力学的基本原理
（二）系统动力学的工作原理
8－1 系统动力学工作原理
第一节 三、系统动力学的基本原理 （三）系统动力学建模步骤
系统动力学概述
明确目的
确定系统边界
因果关系分析 建立系统动力学模型 仿真试验 结果分析 模型修改
第二节
系统动力学建模
一、建模目的与系统边界 二、因果关系分析
第二节 二、因果关系分析 （二）因果链
系统动力学建模
因果链是用因果箭来描述的递推性的因果关系。
负因果箭的因果链，如 ( b )所示 图 负因果链：含有奇数个 负因果箭的因果链，如 ( c )所示 图 正因果链：含有偶数个
第二节 二、因果关系分析
系统动力学建模
（三）因果关系的反馈回路
当因果链中“原因”引起“结果”，“结果”又引起 “结果的结果”，最终又作用于最初的“原因”，形成一个 封闭的回路，则称为因果关系的反馈回路或因果反馈回路、 因果反馈环。
5.赋值方程 LEVEL N
注意：(1)赋值方程中不能出现时间下标 (2)模型中每一个状态变量方程都必须赋予初始值， 因此每个L方程后都必须跟随一个N方程
第三节
Vensim软件及物流系统动力学建模
一、Vensim软件 二、物流系统动力学概述 三、一阶负反馈回路 四、二阶负反馈回路
第三节
Vensim软件及物流系统动力学建模
【例8－1】进行存款活动时，存款与利息的因果关 系反馈回路可表示为：
可用流程图描述以上因果关系反馈回路为：
其中： 存款为状态变量 利息为流率变量 利率为辅助变量
第二节 三、系统动力学模型 （二）系统动力学方程 1.状态变量方程 L
系统动力学建模
LEVEL.K=LEVEL.J+DT*(INFLOW.JK-OUTFOLW.JK)
（三） Vensim 绘图工具 说明
第三节 （四）Vensim建模
Vensim软件及物流系统动力学建模
1.绘制因果关系图
1)启动Vensim，点击菜单栏“File”－“New Model”，显示“Model Settings Time Bounds”对话窗口，点击“OK”按钮即可显示空白窗口， 接下来可以开始绘制因果循环图。
第二节 二、因果关系分析
系统动力学建模
因果关系分析起着指明系统的变量间因果关系、 作用方向和说明系统的反馈回路的作用。
“如果……那么就……”
第二节 二、因果关系分析 （一）因果箭
系统动力学建模
一般系统内变量间的因果关系用箭头图表示，一个箭头 连接两个有因果关系的相关变量，称之为因果箭。因果箭的 箭尾始于原因要素，箭头指向结果要素。
三、系统动力学的基本原理
第一节
系统动力学概述
系统动力学（Systems Dynamics，SD）是美 国麻省理工学院（MIT）的弗雷斯特（J. W. Forrester）教授于1956年提出的一种以反馈控 制理论为基础，以计算机仿真技术为辅助手段的 计算机仿真模型，当时主要是针对企业管理问题 进行系统分析。
2)设定图中字体为宋体，大小为10，颜色为黑色：在状态栏中点击字 体名称（初始默认为Times New Roman）。 3)点击绘图栏的“Variable–Auxiliary/Constant”工具，在绘图窗口 中任意一空白处点击（放置变量“利息”），此时显示编辑框，输入 “利息”，然后按Enter。重复此步骤来建立变量“存款”。 4)如果拼错变量名称，仍然在点击“Variable – Auxiliary/Constant” 的情况下，点选拼错变量的名称，此时显示编辑框，即可更改。
一、Vensim软件 （一）Vensim软件简介
早期的系统动力学仿真软件DYNAMO采用的是文本编程方式， 需要用流程图描绘出系统模型后，在流程图里用不同的符号 表示不同类型的函数，之后才编写程序，因此较为复杂。 Vensim是由美国Ventana Systems公司开发的一款可视化系 统动力学软件。与DYNAMO相比，Vensim提供了相对简单灵活 的方式，在绘制流程图的过程中，同时已建立了模型的数学 关系，无需使用许多图形符号。
第8章 物流系统动力学模型
本章学习目标

掌握系统动力学的基本原理 ；
掌握系统动力学模型方法； 掌握Vensim软件及物流系统动力学建模； 了解系统动力学的研究对象和应用范围；
了解因果关系分析方法；
了解系统模型流程图的画法。
第一节
系统动力学概述
一、系统动力学的研究对象和应用范围 二、系统动力学的特点
负反馈回路：含有奇数 个负因果箭的反馈回路 个负因果箭的反馈回路 正反馈回路：含有偶数
第二节 二、因果关系分析
系统动力学建模
（四）多重因果反馈回路
同一系统中存在的两个或两个以上的反馈回路称为多 重反馈回路
第二节 三、系统动力学模型
系统动力学建模
（一）流程图（Flow Diagram）
状态变量
第一节
系统动力学概述
三、系统动力学的基本原理
（一）系统动力学的理论基础 （二）系统动力学的工作原理 （三）系统动力学建模步骤
第一节 三、系统动力学的基本原理
系统动力学概述
（一）系统动力学的理论基础
系统 分析
控制论
决策论
仿真
根据信息和 反馈控制、 评价准则， 自动调节、 用数量方法 时间滞后和 寻找或选取 噪声干扰等。 最优决策方 尤其是反馈 案，是运筹 控制理论 学的一个分 支。
8)点击菜单栏的“File”－“save”保存所完成的因果关系图。
第三节 （四）Vensim建模
Vensim软件及物流系统动力学建模
2.绘制流程图及建立方程式
1)新建一个模型，在“Time Bounds for Mode”对话窗口中设置“TIME STEP”为0.25，“Units for Time”为“Year”，然后点击“OK”。 2) 绘制状态变量“存款”：点击绘图栏“Box Variable – Level” 工具，在窗口内任意处单击，出现编辑框，键入“存款”，再按 Enter。 3)绘制流率变量：点击绘图栏“Rate”工具，在状态变量的左方适当 位置点击，则显示“源”，移动鼠标至“存款”处点击，出现编辑 框，键入“利息”，再按Enter。如图8-14所示。 4) 点击绘图栏“Variable – Auxiliary/Constant”工具，在空白处 键入变量“利率”。
第一节
系统动力学概述
一、系统动力学的研究对象和应用范围
系统动力学的研究对象从开始的工商企业 扩展到整个社会、经济系统。
这些系统具有一些共同的特点：需要进行比 较、选择或优化决策的系统，尤其是大规模复杂 系统；具有自律性和由于系统中所存在的因果关 系而形成反馈机制的系统；原因和结果相互作用 具有多样性和复杂性，因而导致非线性多重反馈 结构的系统。
2.流率方程
R
RAT E.KL f LEVEL.K,AUX.K,CON.K,
3.辅助方程 A
AUX.K g AUX.K,LEVEL.K,RAT E.JK,CON.K,
第二节 三、系统动力学模型 （二）系统动力学方程 4.常量方程 C
CON
系统动力学建模
注意：(1)常量方程中不能出现时间下标 (2)常量可以依赖于其他常量。
第三节 （四）Vensim建模
Vensim软件及物流系统动力学建模
1.绘制因果关系图
7)选中绘图栏中的“Sketch Comment”工具，然后点击绘图窗中正反馈 回路内一点，在显示的批注说明对话窗口内，选择“Shape”下的 “Loop Clkwse”(顺时针)，及“Graphics”－“Image”右侧下拉菜单中 的“＋”，最后点击“OK” 键。即可在改该反馈回路中添加正反馈回 路的图形。
•
决策变量
Text Text
•
也称为流位 变量，是描 述系统积累 效应的变量
Text
也称为流率 变量、速率 ，是描述系 统积累效应 的变化快慢 的变量
第二节 三、系统动力学模型
系统动力学建模
（一）流程图（Flow Diagram）
3.流程图常用符号
流
流位
流率
源与汇
参数
辅助变量
第二节
系统动力学建模
第二节 一、建模目的与系统边界 （二）系统边界
系统动力学建模
正确地划出系统的边界需要将系统中的反馈回路 看作是闭合的回路，在定性分析的基础上辅以定量分 析，把那些与建模目的关系密切和相对重要的因素都 纳入系统的边界。在建模的过程中，需要不断检验系 统边界的充分性。并当系统边界确定后，还应考虑当 边界扩大（或缩小）后，原定的策略还是否有效。
第三节 （四）Vensim建模
Vensim软件及物流系统动力学建模
1.绘制因果关系图
5)点击绘图栏“Arrow”工具，单击变量“利息”，再移动鼠标单击变 量“存款”，则显示有直线箭头指针从“利息”指向“存款”； 接着 点击绘图栏的“Move/Size Words and Arrows”工具，拖曳直线箭头指 针的小圆圈将直线箭头变为弧形。重复上述步骤可建立弧线箭头指针 由“存款”指向“利息”。 6)点击绘图栏“Move/Size Words and Arrows”工具，将鼠标移至某个 箭头中间的小圆圈上按右键，在出现的对话框中勾选“Polarity”下面 的“＋”号，即可为该箭头添加“＋”号。重复上述步骤为另一箭头 添加“＋”号。