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第四讲 系统动力学方法
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一、概述
1、由来与发展
Systems Dynamics, SD/ J.W. Forrester(MIT)
Industridl Dynamics (ID), 1959
Principles of Systems, 1968
Urban Dynamics (UD), 1969
World Dynamics (WD), 1971
SD, 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。
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2、研究对象及其结构特点
(1)研究对象——社会系统
(2)结构特点
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
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3、工作程序
(流图)(DYNAMOY方程)
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二、SD结构模型化原理
1、基本原理
信息
流
(行动)
(Rate)
(Level)
四个基本要素——状态、信息、决策、行动
两个基本变量——水准变量(L)、速率变量(R)
一个基本思想——反馈控制
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2、因果关系图和流图
(1)因果关系图(因果反馈回路)
因果箭→因果链→因果(反馈)回路
利率
+
+
(+)
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期望
库存
+
+
-
( -)
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(平均)出生率
(平均)死亡率
( -)
-
+
+
(+)
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( -)
-
+
+
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(2)流图符号
① 流
实物流
信息流
② 速率变量
③ 水准变量
L1
④ 辅助变量
( )
。
A1
。
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⑤ 参数(量)
(常量)
(初值)
⑥ 源与洞
⑦ 信息的取出
L1
。
A1
。
。
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(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)。将要素转化为变量,是建模的关键一步。在此,应考虑以下几个具体原则:
a. 水准(L)变量是积累变量,可定义在任何时点;而速率(R)变量只在一个时段才有意义。
b .决策者最为关注和需要输出的要素一般被处理成L变量。
c. 在反馈控制回路中,两个L变量或两个R变量不能直接相连 。
d. 为降低系统的阶次,应尽可能减少回路中L变量的个数。故在实际系统描述中,辅助(A)变量在数量上一般是较多的。
④ 绘制SD流图。
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在绘制流图时,应特别注意形成正确的回路和用好信息连接线,并注意不要把不同的实物流直连在一起(参见下例)。
FFL(分房数量)
XSL(家俱数量)
(未分到新房户数 )
(未买家俱户数)
[错误]
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[正确]
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3、举例
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三、基本反馈回路的DYNAMO仿真分析
1、基本DYNAMO方程
DYNAmic MOdel
水准方程(L方程) L L1·K=L1·J+DT*(RI·JK-RO·JK)
速率方程(R方程) R R1·KL=f ( L1·K,A1·K,…)
辅助方程(A方程) A A1·K=g(L1·K,A2·K,R1·JK,…)
赋初值方程(N方程) N L1=数值 或 L1=L10
L10=数值
常量方程 (C方程) C C1=数值
{
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2、一阶正反馈回路
。
。
L P•K=P•J+DT*PR•JK
N P=100
R PR•KL=C1*R•K
C C1=
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