【正文】 反饋，正反饋回路的作用是使回路中變量的偏離增強(qiáng)，而負(fù)反饋回路則力圖控制回路的變量趨于穩(wěn)定。極性為正是指兩個(gè)變量的變化趨勢相同，極性為負(fù)指兩個(gè)變量的變化趨勢相反。 因果鏈極性：每條因果鏈都具有極性，或者為正 (+)或者為負(fù) （ ）。 因果回路圖 (CLD): 表示系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)的重要工具，因果圖包含多個(gè)變量，變量之間由標(biāo)出因果關(guān)系的箭頭所連接。如庫存訂貨控制系統(tǒng)。 反饋系統(tǒng)： 反饋系統(tǒng)就是包含有反饋環(huán)節(jié)與其作用的系統(tǒng)。 ①是指組成系統(tǒng)的各單元； ②是指諸單元間的作用與關(guān)系。 S=｛ Si∈S| 1p｝ 式中： S—— 整個(gè)系統(tǒng)； Si—— 子系統(tǒng)， i=1， 2， … p。 大的如 天體運(yùn)行系統(tǒng)，社會一經(jīng)濟(jì)一生態(tài)系統(tǒng)，世界能源系統(tǒng) 小的如 城市系統(tǒng)，企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng) 更小的如 動(dòng)物的心臟、肺和血液循環(huán)的供氧生理系統(tǒng)等。 例如電氣的、機(jī)械的、熱力學(xué)的、生物的、社會的、經(jīng)濟(jì)的，不勝枚舉。 系統(tǒng) ? 什么是系統(tǒng)？ 系統(tǒng) 是一個(gè)由相互區(qū)別、相互作用的各部分有機(jī)地聯(lián)結(jié)一起，為同一目的而完成某種功能的集合體。 反饋 : 系統(tǒng)內(nèi)同一單元或同一子塊其輸出與輸入間的關(guān)系。 ?本節(jié)主要是介紹系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中一些比較重要的概念，以便后面的案例分析。 ? SD模型 SD模型是按照系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論建立起來的數(shù)學(xué)模型，采用專用語言 DYNAMO, Vensim等，借助數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，以處理行為隨時(shí)間變化的系統(tǒng)問題。它描述客觀事物與系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、關(guān)系與法則。通過建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用DYNAMO仿真語言和 Vensim軟件在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對真實(shí)系統(tǒng)的仿真，可以研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，以便尋求較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)就是通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，尋找系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)，以求得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指主要增加或減少模型中的水平變量、速率變量來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。 尋找較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被稱作為政策分析或優(yōu)化，包括參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、邊界優(yōu)化。最后通過仿真語言和仿真軟件對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，來完成對真實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。 ?系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)怎樣尋找較優(yōu)的結(jié)構(gòu)？ 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)把系統(tǒng)看成一個(gè)具有多重信息因果反饋機(jī)制。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度來分析系統(tǒng)的功能和行為，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)的行為。 人們在求解問題時(shí)都是想獲得較優(yōu)的解決方案，能夠得到較優(yōu)的結(jié)果。它認(rèn)為存在系統(tǒng)內(nèi)的眾多變量在它們相互作用的反饋環(huán)里有因果聯(lián)系。 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是在系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此它包含著系統(tǒng)論的思想。 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 基于系統(tǒng)論，吸收控制論、信息論 的精髓，是一門認(rèn)識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題交叉、綜合性的新學(xué)科。 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科。 工業(yè)動(dòng)力學(xué) 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 定義： 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一門 分析研究信息反饋系統(tǒng) 的學(xué)科，也是一門認(rèn)識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題的綜合性交叉學(xué)科。 目前我國 SD學(xué)者和研究人員在區(qū)域和城市規(guī)劃、企業(yè)管理、產(chǎn)業(yè)研究、科技管理、生態(tài)環(huán)保、海洋經(jīng)濟(jì)等應(yīng)用研究領(lǐng)域都取得了巨大的成績。二十多年來，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究和應(yīng)用在我國取得飛躍發(fā)展。許多學(xué)者紛紛采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法來研究各自的社會經(jīng)濟(jì)問題，涉及到經(jīng)濟(jì)、能源、交通、環(huán)境、生態(tài)、生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、城市等廣泛的領(lǐng)域。這兩個(gè)模型的研究成功地解決了困擾經(jīng)濟(jì)學(xué)界長波問題，因此吸引了世界范圍內(nèi)學(xué)者的關(guān)注，促進(jìn)它在世界范圍內(nèi)的傳播與發(fā)展 ,確立了在社會經(jīng)濟(jì)問題研究中的學(xué)科地位。后來，以福雷斯特教授對城市的興衰問題進(jìn)行深入的研究，提出了城市模型。(經(jīng)濟(jì)長波通常是指經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中存在的持續(xù)時(shí)間為 50年左右的周期波動(dòng) ) ?系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展過程大致可分為三個(gè)階段： 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的誕生 — 20世紀(jì) 5060年代 由于 SD這種方法早期研究對象是以企業(yè)為中心的工業(yè)系統(tǒng)，初名也就叫工業(yè)動(dòng)力學(xué)。兩個(gè)世界模型在國際上引起強(qiáng)烈的反響。 ? 1972年他的學(xué)生梅多斯教授等出版了《增長的極限》(The Limits to Growth)一書，提出了更為細(xì)致的“世界模型 III”。 ? 1969年出版《城市動(dòng)力學(xué)》 (Urban Dynamics)， 研究波士頓市的各種問題。 ? 1961年出版《工業(yè)動(dòng)力學(xué)》 (Industrial Dynamics)一書，該書代表了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的早期成果。于是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)便應(yīng)運(yùn)而生 。這就給問題的處理帶來很大的困難。 ? 許多問題如投資效果、環(huán)境污染、信息傳遞等 有較長的延遲，因此處理問題必須從動(dòng)態(tài)而不是靜態(tài)的角度出發(fā)。LNTU 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) System Dynamics Contents 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷程 1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理 2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析問題的步驟 3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本概念 4 5 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)際案例 ?產(chǎn)生背景： 第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，某些國家的社會問題日趨嚴(yán)重，例如城市人口劇增、失業(yè)、環(huán)境污染、資源枯竭。這些問題范圍廣泛，關(guān)系復(fù)雜，因素眾多，具有如下三個(gè)特點(diǎn)： ? 各問題之間有密切的關(guān)聯(lián)，而且往往存在矛盾的關(guān)系，例如經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)等。 ? 許多問題中既存在如經(jīng)濟(jì)量那樣的定量的東西，又存在如價(jià)值觀念等偏于定性的東西。 ? 新的問題迫切需要有新的方法來處理；另一方面，在技術(shù)上由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的突破使得新的方法有了產(chǎn)生的可能。 ?System dynamics was created during the mid1950s by Professor Jay of the Massachusetts Institute of Technology. ? ： ? 1958年發(fā)表著名論文《工業(yè)動(dòng)力學(xué) —— 決策的一個(gè)重要突破口》，首次介紹工業(yè)動(dòng)力學(xué)的概念與方法。 ? 1968年出版《系統(tǒng)原理》 (Principles of Systems)一書，論述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本原理和方法。 ? 1971年進(jìn)一步把研究對象擴(kuò)大到世界范圍，出版《世界動(dòng)力學(xué)》 (World Dynamics)一書，提出了“世界模型 II”。 這個(gè)由羅馬俱樂部主持的世界模型的研究報(bào)告已被翻譯成 34種語言，在世界上發(fā)行了 600多萬冊。 ? 1972年 Forrester領(lǐng)導(dǎo) MIT小組，在政府與企業(yè)的資助下花費(fèi) 10年的時(shí)間完成國家模型的研究，該模型揭示了美國與西方國家的經(jīng)濟(jì)長波的內(nèi)在機(jī)制，成功解釋了美國 70年代以來的通貨膨脹、失業(yè)率和實(shí)際利率同時(shí)增長的經(jīng)濟(jì)問題。這階段主要是以福雷斯特教授在哈佛商業(yè)評論發(fā)表的 《 工業(yè)動(dòng)力學(xué) 》 作為奠基之作，之后他又講述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法論和原理，系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)行為的基本原理。 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展成熟 — 20世紀(jì) 7080年代 這階段主要的標(biāo)準(zhǔn)性成果是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)世界模型與美國國家模型的研究成功。 ? 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)廣泛運(yùn)用與傳播 — 20世紀(jì) 90年代 至今 在這一階段 ,SD在世界范圍內(nèi)得到廣泛的傳播 ,其應(yīng)用范圍更廣泛 ,并且獲得新的發(fā)展 .系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)正加強(qiáng)與控制理論、系統(tǒng)科學(xué)、突變理論、耗散結(jié)構(gòu)與分叉、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、靈敏度分析、統(tǒng)計(jì)分析、參數(shù)估計(jì)、最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用、類屬結(jié)構(gòu)研究、專家系統(tǒng)等方面的聯(lián)系。 ?國內(nèi)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展?fàn)顩r 20世紀(jì) 70年代末系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)引入我國，其中楊通誼，王其藩，許慶瑞，陶在樸，胡玉奎等專家學(xué)者是先驅(qū)和積極倡導(dǎo)者。我國成立國內(nèi)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)會，國際系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)會中國分會，主持了多次國際系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)大會和有關(guān)會議。 Forrester教授與王其藩在其 MIT辦公室 Contents 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷程 1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理 2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析問題的步驟 3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本概念 4 5 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)際案例 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡介 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) (System Dynamics) 創(chuàng)始于 1956年，在 20世紀(jì) 50年代末成為一門獨(dú)立完整的學(xué)科，其創(chuàng)始者為美國麻省理工學(xué)院（ MIT）的福瑞斯特（ Forrester J. W.）教授。它是系統(tǒng)科學(xué)與管理科學(xué)的一個(gè)分支，也是一門溝通自然科學(xué)和社會科學(xué)等領(lǐng)域的橫向?qū)W科。它是系統(tǒng)科學(xué)中的一個(gè)分支，是跨越自然科學(xué)和社會科學(xué)的橫向?qū)W科。 從系統(tǒng)方法論來說，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法是結(jié)構(gòu)方法、功能方法和歷史方法的統(tǒng)一。 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是以系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定著系統(tǒng)行為前提條件而展開研究的 。反饋之間有系統(tǒng)的相互聯(lián)系，構(gòu)成了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而正是這個(gè)結(jié)構(gòu)成為系統(tǒng)行為的根本性決定因素。所以 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問題的過程實(shí)質(zhì)上也是尋優(yōu)過程，來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)功能 。因此系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是通過尋找系統(tǒng)的較優(yōu)結(jié)構(gòu)，來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。因此系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)在經(jīng)過剖析系統(tǒng)，獲得深刻、豐富的信息之后建立起系統(tǒng)的因果關(guān)系反饋圖，之后再轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)流圖，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。 通過上述過程完成了對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的仿真，接下來就要尋找較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 參數(shù)優(yōu)化就是通過改變其中幾個(gè)比較敏感參數(shù)來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來尋找較優(yōu)的系統(tǒng)行為。邊界優(yōu)化是指系統(tǒng)邊界及邊界條件發(fā)生變化時(shí)引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。 ? 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理總結(jié)： 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)把系統(tǒng)的 行為模式看成是由系統(tǒng)內(nèi)部的信息反饋機(jī)制決定的 。 Contents 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷程 1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理 2