系统仿真与系统动力学

)的研制和分析(WORLD -- “ World Dynamics,1971,Forester”; WORLD -- “ The Limits to Growth,D.Meadows,1972”, “ Toward Global Equilibrium,D.Meadows,1974”) 。这些论著 引起了一场令人瞩目旷日持久的论战。系统动力
系统工程
（Systems Engineering, SE）
—现代管理的系统思维与系统分析方法
西安交通大学管理学院
第七章:系统仿真及系统动力学方法
第一节：系统仿真概述 第二节：系统动力学模型化原理 第三节： 基本反馈回路的DYNAMO仿真
分析 第四节：DYNAMO函数 思考讨论题
第七章:系统仿真及系统动力学方法
第二次挑战(70年代初到80年代中)：
Forrester 教授在多方资助之下开始研究美国 全国模型，解开了一些在经济方面长期存在，令 经济学家困惑不解的疑团，诸如，70年代以来的 通货膨胀，失业率和实际利率同时增长等问题。 其最有价值的研究成果还在于揭示了美国与西方 国家经济长波(Long Wave)形成的内在奥秘，由 于在全国模型与长波理论研究方面取得成就，使 系统动力学这一门学科在理论和应用研究两方面 都取得了飞跃性进展。从此，系统动力学进入了 蓬勃发展时期。
比较与 政策 评价 分析
第一节：系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 定逻辑关系或数学方程的仿真模型，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。 尤其当系统无法建立数学模型求解时，仿真技术 却能有效地来处理这类问题。
(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数学 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。由于连续系统和离散(事 件)系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法 基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统 仿真方法。 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。
1972年美国MIT的J.W.Forrester正式提出“Systems Dynamics”。 经历了两次严峻的挑战。
SD成为一种重要的系统工程方法论和重要的模型方 法。尤其是随着国内外管理界对学习型组织的关注 ,SD思想和方法的生命力更为强劲。
70年代以来，SD经历的两次严峻挑战
第一次挑战(70年代初到70年代中)：70年代初， 来自26个国家的75名科学家的罗马俱乐部困惑于 世界面临人口增长与资源日渐枯竭的前景。鉴于 当时一些惯用的工具难以胜任对此复杂问题的研 究。于是他们转向寄希望于刚刚兴起的系统动力 学方法。其主要的标志是两个世界模型(WORLD
[美]彼得·圣吉（PeterM·Senge）著，第五项修 炼—学习型组织的艺术与实务。
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。
(2)仿真是一种人为的试验手段，进行类似于 物理实验、化学实验那样的实验。它和现实系统 实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境， 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)在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定 时刻的系统状态或行为，但仿真过程也恰恰是对 系统状态或行为在时间序列内全过程进行描述。 换句话说，仿真可以比较真实地描述系统的运行、 演变及其发展过程。
三、系统动力学的发展及特点
1、由来和发展
1956年至 60年代初 60年代初至 70年代初 70年代初至
80年代
80年代以来
SD的出现始于1956年，主要应用于工业企业管理，并 创立了“Industrial Dynamics” (1959)
SD思想和方法的应用范围日益扩大。“Principles of Systems”(1968)，“ Urban Dynamics”(1969)的出现.
（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
A. 多变量； B. 定性分析与定量分析相结合； C. 以仿真实验为基本手段和以计算机为工具； D. 可处理高阶次,多回路,非线性的时变复杂系统
问题
4、工作程序
认识 界定 要素及其因 问题 系统 果关系分析
建立结 建立数 仿真 构模型 学模型 分析
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。
系统动力学(SD)是一门基于系统论，吸取反馈理 论与信息论的精髓，综合控制论,信息论,决策论的 成果，籍助计算机模拟技术，对社会(经济)系统进 行定性和定量相结合的系统分析的交叉学科
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