系统仿真及系统力学(SD)方法

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1、系统仿真及系统动力学（SD）方法系统仿真概述系统动力学结构模型化原理基本反馈回路的DYNAMO仿真分析一、系统仿真概述（一）概念及作用1、基本概念所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。2、系统仿真的实质(1)它是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能有效地来处理。(2)仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是

2、依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。(3)仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。3、系统仿真的作用(1)仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。(2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。(3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。(4)通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原

3、系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。（二）系统仿真方法系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。系统仿真方法基本上分为两大类:连续系统：系统中的状态变量随时间连续地变化的系统。离散系统（离散事件动态系统）：系统中的状态变量只在一些离散的时间点上发生变化的系统。在以上两类基本方法的基础上，还有一些用于系统(特别是社会经济和管理系统)仿真的特殊而有效的方法，如系统动力学方法、蒙特卡洛法等。系统动力学方法通过建立系统动力学模型(流图等)、利用DYNAMO仿真语言在计算机

4、上实现对真实系统的仿真实验，从而研究系统结构、功能和行为之间的动态关系。（三）系统动力学的发展及特点1、由来与发展SystemsDynamics,SD/J.W.Forrester(MIT)IndustridlDynamics(ID),1959PrinciplesofSystems,1968UrbanDynamics(UD),1969WorldDynamics(WD),1971SD,1972[美]彼得·圣吉（PeterM·Senge）著，第五项修炼—学习型组织的艺术与实务，上海三联书店，1998。作者简介：1970年从斯坦福大学获工学学士后进入

5、MIT攻读管理硕士学位，在此期间被Forrester教授的SD整体动态搭配的管理新理念所吸引。1978年获得博士学位后，一直和MIT的工作伙伴及企业界人士一道，孜孜不倦地致力于将SD与组织学习、创造原理、认知科学等融合，发展出一种人类梦寐以求的组织蓝图—学习型组织。2、研究对象及其结构特点（1）研究对象——社会（经济）系统（2）该类系统特点①抉择性——具有决策环节（人、信息）②自律性——具有反馈环节③非线性——具有延迟环节（3）SD将社会系统当作非线性（多重）信息反馈系统来研究3、模型特点（1）多变量（2）定性分析与定量分析相结合（3）以仿真

6、实验为基本手段和以计算机为工具（4）可处理高阶次、多回路、非线性的时变复杂系统问题。认识问题界定系统要素及其因果关系分析建立结构模型建立数学模型仿真分析比较与评价政策分析流图4、工作程序DYNAMOY方程SD工作程序示意图第二节系统动力学结构模型化原理系统动力学结构模型定性模型：反应系统各组成部分关系的流图定量模型：由流图抽象出的反应系统动态动态方程的方程式一、SD的基本原理信息行动决策系统状态SD的基本工作原理SD的四个基本要素、两个基本变量和一个基本核心（思想）：SD的四个基本要素——状态或水准、信息、决策或速率、行动或实物流SD的两个基

7、本变量——水准变量（Level）、速率变量（Rate）SD的一个基本思想——反馈控制二、因果关系流图和流程图1.因果关系流图（1）因果箭AB（a）（b）（c）+—ABAB（2）因果链+ABCDE++(+)（a）-ABCD-+(+)（b）-ABCD-+(-)（c）-（3）因果（反馈）回路利息（元/年）（a）++（+）银行货币库存差（b）订货库存量++-利率（-）期望库存人口系统的两重反馈回路年出生人数年死亡人数人口总数++++--经济系统的两重反馈回路投资折旧工业资本++++--2.流图①流实物流信息流②速率变量③水准变量L1④辅助变量R1R1

8、A1。()。（3）流图绘制程序和方法①明确问题及其构成要素；②绘制要素间相互作用关系的因果关系图。注意一定要形成回路；③确定变量类型（L变量、R变量和A变量）。将要