1.  历史

MIT的Jay W. Forrester教授在福特基金会,史隆基金会的赞助下,于1956年创立了系统动力学。其主要成果包括:

  • 1961年出版的《工业动力学》(Industrial Dynamics)
  • 1968年出版的《系统原理》(Principle of Systems)
  • 1969年出版的《城市动力学》(Urban Dynamics)
  • 1971年出版的《世界动力学》(World Dynamics)
  • 1972年完成的《增长的极限》(The Limits to Growth)
  • 1983年完成的《美国全国模型SDNM(System Dynamics National Model)》

工业动力学经济馆里面有,增长的极限超星上面有。


2.  软件

  • DYNAMO,第一代实现系统动力学模拟的计算机语言。
  • Vensim,其PLE版本为免费。
  • Stella,另外一个很有名气的模拟软件(商业版本叫做iThink),创建于1987年。
  • Powersim
  • 一个比较的页面

3.  Vensim

这个软件的手册真的是烂到不行,内容虽然很丰富,但语言和组织都有不小的问题。

3.1  函数参考

SMOOTH(var, time)
可以得到一个时间长度内平均值。
LOOKUP(var)
建立一个对应的表格,可以形成不规则的函数。

3.2  数据类型

INITIAL(var)
得到一个数的初始值
<Time>
这个是系统自带的一个参数,表示当前的时间。需要用Shadow Variable建立,影子参数也可以对应任何一个已经存在的参数,可以用来减少距离很远的数据之间的连接线。

3.3  data, database, dataset

data是一种数据类型。
dataset是运行的数据集合,可以用来做不同的数据集合间的横向比较。


4.  系统动力学中的问题

  • 物流延迟和信息延迟。物流延迟更多的是指一种延迟,而信息延迟更多的是指一种平均。在Stella中,这个函数似乎不被看重。

5.  系统动力学研究

5.1  系统动力学的若干观点

1.关于系统的最优解

SD认为没有必要去追求复杂系统问题的最优解。因为一般地讲,只有在简单系统问题中才存在最优解。

2.关于变量定义与数据

有一种观点认为,模型中的变量只限于那些已被人们确认者。其实不然,原先尚未被定义过的变量,后来被人们加以定义而成为模型中的重要变量的并不乏其例。关于数据,有一种观点认为,模型中的变量必须是那些可获得时间序列数据者。事实并非如此,系统动力学认为,固然凡是对系统的行为有重要影响的变量都应划入模型界限,但对那些尚未收集到可靠数据的变量,可根据系统的实际情况作出合理的估计或猜测。

3.关于结构与参数的准确度

系统动力学认为模型结构的正确与否,远比参数的准确度的高低重要得多。

5.2  系统动力学的研究步骤

分为五步:

1. 确定系统目标。包括:明确用户的要求、目的和弄清系统所要解决的问题;划定系统边界,分析系统与环境的关系分析主要矛盾与选择适当的变量,确定内生变量、外生变量、输入量和政策变量;描述与问题有关的系统状态,预测系统的期望状态,观测系统的特征;

2. 系统的结构分析和因果关系分析。描述系统有关因素,解释各因素之间的内在关系,画出因果关系图;隔离划分系统的层次与子结构,重点在于分析系统整体的与局部的反馈关系、反馈环路及它们的耦合;估计系统的主导回路及其性质与动态转移的可能性通过观察反馈环的相互制约关系,制定控制系统的政策;

3. 建立SD模型。在因果关系图的基础上,绘制流图;建立数学方程、描述定性与半定性的变量关系;最后构造方程与程序,并对模型作初步的检验与评估;

4. 计算机模拟与政策分析。对程序赋予原始数据及政策变量,在计算机上模拟实验。绘制结果曲线图表,并调整数据,反复模拟实验;

5. 结果的分析评估与模型的检验。对模拟结果进行分析,如果不满意,则修正,如先分析是否程序有错,是,则修改模型程序,再模拟;若否,则向流程的上一步分析查找。以此类推,直至满意为止。在反复模拟与分析的基础上更深入进行模型检验。剖析系统的问题;寻找解决问题方案并尽可能付之实施;获取更丰富的信息发现新的问题与矛盾;修改模型修改程序,包括结构与参数的修改。


6.  社会这个大系统

6.1  汽车人均拥有量与汽车

根据美日欧国家长达60年的人均GDP水平与汽车普及率的统计分析,其一,汽车拥有量随着人均GDP水平的上升而上升是一个普遍趋势。其二,在人均 GDP1000美元时,美日欧汽车拥有量平均5-11人一辆,当达到3000美元时,平均2.5-5人一辆。也就是说,在人均GDP1000-3000美元期间是汽车普及率上升最快的第一个时期,当人均GDP达到8000美元时,汽车普及率进入第二个上升期,平均每3人1辆汽车,一直持续到人均GDP达到 2万美元,平均每2人1辆汽车时,上升速度开始放慢,汽车需求进入饱和状态,但是汽车市场销售量不会明显下降,因为随着人口的增加及汽车不断地更新,对汽车的需求还会有所增长。


7.  参考书

  • 《第五项修炼》
  • 《复杂系统建模与仿真》

7.1  两个英文教程,一个版面

U.S. Department of Energy's - Introduction to System Dynamics
http://www.public.asu.edu/~kirkwood/sysdyn/SDIntro/SDIntro.htm

CKO论坛是国内唯一的有系统动力学内容的论坛。
http://www.cko.com.cn/bbs/forumdisplay.php?fid=25&page=1

system dynamics review/ Wiley
http://www3.interscience.wiley.com/journal/11215/home