系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及Vensim建模與模擬技術(shù)

1、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及Vensim建模與模擬技術(shù)2Page 2主要內(nèi)容系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介VensimVensim軟件簡(jiǎn)介軟件簡(jiǎn)介系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim建模基礎(chǔ)建?；A(chǔ)簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為模式簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為模式系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim函數(shù)介紹函數(shù)介紹VensimVensim高級(jí)建模與模擬技術(shù)高級(jí)建模與模擬技術(shù)( (I I) )復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為VensimVensim高級(jí)建模與模擬技術(shù)高級(jí)建模與模擬技術(shù)( (II)II)建?；?dòng)交流建模互動(dòng)交流3Page 3(1)(1)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介 n 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷史系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷史n

2、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域n 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)n 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建?；具^程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建?；具^程(2)(2)Vensim Vensim 軟件簡(jiǎn)介軟件簡(jiǎn)介n 軟件配置軟件配置n 基本功能基本功能n 用戶界面用戶界面n 模型庫(kù)及輔助知識(shí)模型庫(kù)及輔助知識(shí)(3)(3)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim建模基礎(chǔ)建?；A(chǔ)n 因果鏈與反饋因果鏈與反饋n 因果回路圖構(gòu)建因果回路圖構(gòu)建n 流圖構(gòu)建流圖構(gòu)建(4)(4)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim建?；A(chǔ)建模基礎(chǔ)n變量與方程構(gòu)建變量與方程構(gòu)建n基本模擬及分析基本模擬及分析n復(fù)合模擬（復(fù)合模擬（S

3、yntheSimSyntheSim）例子例子: : 生產(chǎn)庫(kù)存與銷售系統(tǒng)生產(chǎn)庫(kù)存與銷售系統(tǒng)(5)(5)簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為n一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為n二階系統(tǒng)系統(tǒng)及行為二階系統(tǒng)系統(tǒng)及行為(6)(6)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim函數(shù)介紹函數(shù)介紹 n函數(shù)類型函數(shù)類型n延遲函數(shù)延遲函數(shù), , 平滑函數(shù)平滑函數(shù), ,表函數(shù)表函數(shù)主要內(nèi)容4Page 4(7)(7)VensimVensim高級(jí)建模與模擬技術(shù)高級(jí)建模與模擬技術(shù) n多視圖技術(shù)多視圖技術(shù)nVensimVensim游戲游戲( (Game)Game)功能功能n使用分析工具定制模擬結(jié)果使用分析工具定制模擬結(jié)果n輸入輸

4、出控制輸入輸出控制n外部數(shù)據(jù)的使用外部數(shù)據(jù)的使用n下標(biāo)變量或數(shù)組變量的使用下標(biāo)變量或數(shù)組變量的使用n使用案例：簡(jiǎn)單城市模型使用案例：簡(jiǎn)單城市模型(8)(8)復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為n復(fù)雜系統(tǒng)分析方法復(fù)雜系統(tǒng)分析方法n基模與共性結(jié)構(gòu)基模與共性結(jié)構(gòu)(9) (9) VensimVensim高級(jí)建模與模擬技術(shù)高級(jí)建模與模擬技術(shù)n敏感性測(cè)試敏感性測(cè)試n模型刻度與政策最優(yōu)化模型刻度與政策最優(yōu)化n真實(shí)性檢驗(yàn)真實(shí)性檢驗(yàn)n模型發(fā)布模型發(fā)布nVensimVensim其他高級(jí)功能簡(jiǎn)介其他高級(jí)功能簡(jiǎn)介(10)(10)建?；?dòng)交流建?；?dòng)交流n牛鞭效應(yīng)牛鞭效應(yīng)主要內(nèi)容5Page 5系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介n系統(tǒng)

5、動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷史系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷史n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本觀點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本觀點(diǎn)n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建?；具^程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建?；具^程6Page 6系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷史系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展歷史MIT和福瑞斯特（Jay W. Forrester） n195060年代SD誕生工業(yè)動(dòng)力學(xué)、城市動(dòng)力學(xué)n197080年代發(fā)展成熟世界動(dòng)力學(xué)、經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)波模型n1990廣泛應(yīng)用與傳播第五項(xiàng)修煉學(xué)習(xí)型組織 中國(guó)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展n楊通誼教授n王其藩教授n許慶瑞教授 7Page 7系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域n 宏觀經(jīng)濟(jì)n 企業(yè)管理8Page 8系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本觀點(diǎn)系統(tǒng)

6、動(dòng)力學(xué)的基本觀點(diǎn)n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一門基于系統(tǒng)論，吸取反饋理論與信息論等，并借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的交叉學(xué)科。n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)能定性與定量地分析研究系統(tǒng)，從系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)入手建模，構(gòu)造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，進(jìn)而模擬與分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。n系統(tǒng)的行為由其結(jié)構(gòu)和功能所決定。n“反饋”就是信息的傳輸與回授。顧名思義，反饋的重點(diǎn)應(yīng)在于”回授即“反”字上。 反饋的概念是普遍存在的。比如，空調(diào)設(shè)備是人們所熟知的，為了維持室內(nèi)的溫度，需要由熱敏器件組成的溫度繼電器與冷卻(或加熱)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。由前者擔(dān)負(fù)室內(nèi)溫度的檢測(cè)，并與給定的期望室溫加以比較，然后把信息饋送至控制器，使冷卻(或加熱)器的作用在最大與關(guān)停之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)

7、現(xiàn)控制室溫的目的。其中溫度繼電器就是反饋器件，上述的信息饋送過程就是信息反饋?zhàn)饔谩?9Page 9系統(tǒng)及其構(gòu)成和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其構(gòu)成和結(jié)構(gòu)n 系統(tǒng)：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。n 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是認(rèn)識(shí)系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題的有效工具之一。n 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：所謂結(jié)構(gòu)是指單元的秩序。它包含兩層意思，首先是指組成系統(tǒng)的各單元，其次是指諸單元間的作用與關(guān)系。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)志著系統(tǒng)構(gòu)成的特征。例：系統(tǒng)建模中對(duì)問題的分解（結(jié)構(gòu)建構(gòu)）系統(tǒng)分析中的共性結(jié)構(gòu)分析復(fù)雜模型的基模研究10Page 10系統(tǒng)及其構(gòu)成和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及其構(gòu)成和結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)及其構(gòu)成和結(jié)構(gòu)11Page 11

8、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的兩個(gè)重要原理系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的兩個(gè)重要原理n分解原理目標(biāo)、邊界、框架和結(jié)構(gòu)確定分析維度和視角（自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的區(qū)分）由粗到細(xì)（至上而下）逐步分解（結(jié)構(gòu)演進(jìn)）n綜合原理分解的逆過程12Page 12系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)nSD研究的對(duì)象主要是社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)nSD分析與解決問題的方法不是建立一組微分方程去求解，而是分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：劃分子系統(tǒng)分析變量之間的相互作用：因果關(guān)系區(qū)分速率變量，狀態(tài)變量，輔助變量，研究反饋關(guān)系。n通過建立直觀的模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，而解決問題。通過建立直觀的模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，而解決問題。n事件事件行為模式行為模式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定行為行為模式，行為模式?jīng)Q

9、定具體事件，因此解決問題的根本出發(fā)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析。n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)能解決微分方程組方法難以解決的復(fù)雜非線性系統(tǒng)問題。13Page 13系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)可劃分為三個(gè)層次：方法論。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法論是系統(tǒng)方法論，其基本原則是將所研究對(duì)象置于系統(tǒng)的形式中加以考察。系統(tǒng)方法論目前還不很完善，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自身的發(fā)展也將會(huì)豐富、充實(shí)系統(tǒng)方法論。技術(shù)科學(xué)和基礎(chǔ)理論。主要有反饋理論、控制理論、控制論、信息淪、非線性系統(tǒng)理論，大系統(tǒng)理論和正在發(fā)展中的系統(tǒng)學(xué)。應(yīng)用技術(shù)第三層次。為了使系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與方法能真正用于分析研究實(shí)際系統(tǒng)，使系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型成為實(shí)際系統(tǒng)的“實(shí)驗(yàn)室”

10、，必須借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。14Page 14系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建?？蚣芎徒Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建?？蚣芎徒Y(jié)構(gòu)策略的執(zhí)行對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)問題的定義策略分析計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的概念化模型的建立 15Page 15系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問題的一般過程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決問題的一般過程 提出問題：明確建立模型的目的。即要明確要研究和解決什么問題。 參考行為模式分析：分析系統(tǒng)的事件，及實(shí)際存在的行為模式，提出設(shè)想和期望的系統(tǒng)行為模式。作為改善和調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。 提出假設(shè)建立模型：由行為模式，提出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)假設(shè)。由假設(shè)出發(fā)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的因果關(guān)系圖，流圖，并列出方程，定義參數(shù)。從而將一系列的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)假設(shè)，表示成了清晰的數(shù)學(xué)關(guān)系集合。 模

11、型模擬：調(diào)整參數(shù)，運(yùn)行模型，產(chǎn)生行為模式。建立好的模型是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，可以由試驗(yàn)參數(shù)和結(jié)構(gòu)的變化理解結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)行為模式的關(guān)系。提出問題參考行為模式分析提出假設(shè)建立模型模型模擬得到結(jié)論16Page 16系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模流程系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模流程任務(wù)調(diào)研任務(wù)調(diào)研問題定義問題定義劃定界限劃定界限反饋結(jié)構(gòu)分析反饋結(jié)構(gòu)分析變量定義變量定義建立方程建立方程模型模擬模型模擬模型評(píng)估模型評(píng)估政策分析與模型使用政策分析與模型使用建立模型建立模型系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析修改模型修改模型17Page 17n根據(jù)分解原理系統(tǒng)S劃分成若干個(gè)(p個(gè))相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)(子結(jié)構(gòu))St。 式中： S代表整個(gè)系統(tǒng)； Si代表子系

12、統(tǒng)， 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)描述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)描述piSSS1pi, 2 , 118Page 18系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)描述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)描述數(shù)學(xué)描述如下： 式中：L狀態(tài)變量向量；R速率變量向量；A輔助變量向量；L純速率變量向量；P轉(zhuǎn)移矩陣；W關(guān)系矩陣。PRL ALWAR19Page 19系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)(System)觀點(diǎn)基礎(chǔ)n系統(tǒng)可以用一組隨時(shí)間變化的狀態(tài)變量X=(x1,x2,.n)描述：系統(tǒng)的相空間n系統(tǒng)有一定的輸入： U=(u1, u2, .,um)： 控制量n系統(tǒng)是通過相互作用而發(fā)展變化的：X=f(X,U,t) n系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，最小的子系統(tǒng)是一階反饋回路，它包含：狀態(tài)量，速率量，及輔助變量，

13、是一個(gè)多元一階微分方程系統(tǒng)的未來發(fā)展取決于其結(jié)構(gòu)及初始條件系統(tǒng)的未來發(fā)展取決于其結(jié)構(gòu)及初始條件: U, f(X,U,t) 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的模型，相當(dāng)于這組微分方程組：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的模型，相當(dāng)于這組微分方程組： X=f(X,U,t) X(x1,x2,.,xn)U(u1,u2,.,um)X(x1,x2,.,xn)20Page 20系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)n數(shù)學(xué)在系統(tǒng)模擬中的作用數(shù)學(xué)工具選擇的指導(dǎo)思想（以模擬為主、演繹為輔）模型的精度與控制（社會(huì)復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用中建模與成本控制）n線性微分方程解的相關(guān)理論與建模的內(nèi)在關(guān)系解的存在性與結(jié)構(gòu)（模型的數(shù)值解、點(diǎn)與面的關(guān)系、局部與整體）解的穩(wěn)定性（收斂、均

14、衡、臨界點(diǎn)） Robust 魯棒（樂百氏）與模型的穩(wěn)定性（強(qiáng)壯性）21Page 21系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基模分析舉例系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基模分析舉例n經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)波模型方程 tyafatytyfafaty21132213211111122Page 22系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基模分析舉例系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基模分析舉例n經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)波模型分析（均衡實(shí)驗(yàn)）PCIaPCIa31113131aaaakPCIkaaaakaaPCIaPCIaaa3212313211331)1 ( 23Page 23Vensim 軟件簡(jiǎn)介n Vensim的歷史的歷史n Vensim軟件的版本軟件的版本n Vensim軟件的功能軟件的功能n Vensim軟件的界面軟件的界面n

15、Vensim軟件知識(shí)與資源軟件知識(shí)與資源24Page 24Vensim Vensim 軟件的歷史軟件的歷史 Vensim 軟件的歷史軟件的歷史nVentana Systems, Inc. 成立于1985年， Harvard, MassachusettsnVensim軟件開發(fā)于1988年n1993年Vensim 1.50為一個(gè)穩(wěn)定版本nVensim 1.62 發(fā)布于1995nVensim 3.0發(fā)布于1997nVensim 4發(fā)布于1999nVensim 4.1，4.2發(fā)布于2000nVensim 5發(fā)布于2002.nVensim 5.3發(fā)布于2004 nVensim 5.5發(fā)布于2005 nV

16、ensim 5.6發(fā)布于2006nVensim 5.7a發(fā)布于200825Page 25Vensim Vensim 軟件的歷史軟件的歷史 Vensim 專利技術(shù)專利技術(shù)nCausal Tracing nSubscripting nOptimization nVenapp Flight Simulators (Learning Environments) nResource Allocation algorithm (ALLOC P) nReality Check 主要開發(fā)者：主要開發(fā)者：Bob EberleinnPh.D in MIT n前國(guó)際系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)學(xué)會(huì)主席n2007國(guó)際系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)大會(huì)主席

17、26Page 26Vensim Vensim 軟件功能軟件功能 Vensim PLEn個(gè)人學(xué)習(xí)版。具有一般建模模擬功能，多視窗, 原因追蹤, 復(fù)合模擬等功能。n對(duì)教育機(jī)構(gòu)免費(fèi)。Vensim PLE Plusn除具有PLE Plus 功能外, 具有 Monte Carlo 靈敏度測(cè)試,輸入輸出控制等. Vensim Professionaln除具有PLE Plus 功能外, 具有真實(shí)性測(cè)試，靈敏度測(cè)試，模型優(yōu)化，方程文本編輯，下標(biāo)變量等高級(jí)功能 Vensim DSSn具有模擬飛行器開發(fā)，宏定義及外部函數(shù)引用，通過DLL與其他程序交互。 Vensim Model Readern供無Vensim及高

18、版本的人者閱讀，運(yùn)行和分析模型。n但是不能修改模型。免費(fèi)MoleculesVenappsFeaturePLEPLE PlusProDSSReadSyntheSimAbility to cut feedback links on the fly in SyntheSimmodeSketch Editor with Undo/RedoCausal Loop DiagramsStock and Flow DiagramsTree DiagramsDocument ToolLoop IdentificationEquation EditorBuilt-in FunctionsUnits CheckCa

19、usal TracingReality CheckSimulationGraphsTabular Output (Tables)Run Comparison (between two simulations)On-line HelpMultiple Views (pages or sectors of a model)Input and Output Sketch ObjectsGamingSensitivity Simulations (Monte Carlo)External Data Import/Export (spreadsheet etc.)Live Data Connection

20、sDiscrete Event Functions Editable Sketch Toolsets Hide Sketch Elements Simulation Control DialogPartial Model SimulationUser-configurable ToolsHistogramsPassword ProtectionModel Calibration (optimization)Policy OptimizationKalman FilteringSubscripts (Arrays) - up to 8 dimensionsBar GraphsGantt Char

21、tsSummary StatisticsText EditorUser defined MacrosODBC CapabilitiesPackaged Applications (Venapps, flight simulators)Graphical Venapp BuilderDynamic Data ExchangeExternal FunctionsCompiled Models (C language) DLL Configuration 27Page 27VensimVensim軟件的界面軟件的界面 標(biāo)題欄：Titel Bar 菜單欄: Menu 工具欄 :Tools Bar nM

22、ain ToolsnSimulation ToolsnAnalysis ToolsnSketch Tools 狀態(tài)欄 :Status Bar 流圖區(qū)28Page 28VensimVensim軟件的界面軟件的界面 工具欄工具欄 n主工具主工具 Main ToolsMain Toolsn繪圖工具繪圖工具 Sketch ToolsSketch ToolsLock:Lock:圖形鎖定Move/SizeMove/Size:移動(dòng)Variable:Variable:創(chuàng)建變量Box VariableBox Variable:用創(chuàng)建狀態(tài)變量ArrowArrow: 創(chuàng)建箭頭。Rate:Rate:建立速率變量Mer

23、ge:Merge:合并變量DeleteDelete:刪除模型的結(jié)構(gòu),變量及注釋。Model VariableModel Variable:在圖形中加進(jìn)已存在模型變量和引起變量原因。Shadow Variable:Shadow Variable:在圖形中加進(jìn)已存在模型變量作為影子變量Input Output ObjectInput Output Object :在圖形中增加輸入滑動(dòng)器和輸出曲線圖及圖表。Sketch Comment:Sketch Comment: 對(duì)圖表增加注釋和圖片。Unhide Wand:Unhide Wand:在圖表中顯示被隱藏的變量Hide Wand:Hide Wand:

24、在圖表中隱藏某變量Equations:Equations:使用方程編輯器創(chuàng)建模型方程Reference Model:Reference Model:繪制與編輯參考模型29Page 29VensimVensim軟件的界面軟件的界面 工具欄 n模擬工具 Simulation ToolsControl: 模擬控制Set up a simulation:建立模擬Run Name:數(shù)據(jù)集名稱 Choose Runname:選擇數(shù)據(jù)集名稱Simulate:模擬SyntheSim:符合模擬Game:游戲Sensitivity:靈敏度測(cè)試Optimize:優(yōu)化Reality Check: 真實(shí)性檢驗(yàn)Build

25、 Windows:切換到建模窗口Output Windows:切換到輸出窗口Control Panel:控制窗口Subscrip:下標(biāo)變量n分析工具 Analysis Tools靜態(tài)分析數(shù)據(jù)集分析30Page 30VensimVensim軟件的界面軟件的界面 工具欄工具欄 n分析工具 Analysis Tools結(jié)構(gòu)分析工具結(jié)構(gòu)分析工具 原因樹 使用樹 回路圖 文檔數(shù)據(jù)分析工具數(shù)據(jù)分析工具 原因帶狀圖 曲線圖 靈敏性曲線圖 條線圖 表格 運(yùn)行比較 統(tǒng)計(jì)表其他工具其他工具 單元檢查 方程式編輯器 Venapp編輯器 文本編輯器31Page 31系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及Vensim Vensim

26、軟件的資源軟件的資源 Vensim 軟件相關(guān)軟件相關(guān) 軟件中附帶手冊(cè)：在線手冊(cè)及軟件中附帶手冊(cè)：在線手冊(cè)及PDFs 文件文件Vensim User GuideVensim Modeling GuideVensim Reference ManualVensim DSS Reference Supplement 軟件中附帶有關(guān)模型軟件中附帶有關(guān)模型VesimmodelsguideVesimmodelsmguideVesimmodelssample Vensim 網(wǎng)站：網(wǎng)站：32Page 32系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim建?；A(chǔ)建?；A(chǔ)n 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模階段劃分n 系統(tǒng)框圖n 因

27、果回路圖構(gòu)建n 因果鏈與反饋分析n 模型流圖構(gòu)建n 方程建立n 模型模擬n 復(fù)合模擬33Page 33系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的階段劃分系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的階段劃分n建模流程可分為三個(gè)階段初期（系統(tǒng)分析、結(jié)構(gòu)分析）中期（初步建立模型）后期（完成模型調(diào)試）任務(wù)調(diào)研任務(wù)調(diào)研問題定義問題定義劃定界限劃定界限反饋結(jié)構(gòu)分析反饋結(jié)構(gòu)分析變量定義變量定義建立方程建立方程模型模擬模型模擬模型評(píng)估模型評(píng)估政策分析與模型使用政策分析與模型使用建立模型建立模型系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析修改模型修改模型34Page 34建模初期的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)建模初期的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)n建模初期有四個(gè)重要環(huán)節(jié)：系統(tǒng)框圖因果回路圖構(gòu)建因果鏈與反饋分

28、析模型流圖構(gòu)建35Page 35系統(tǒng)框圖（分解的結(jié)果）系統(tǒng)框圖（分解的結(jié)果）n建模的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性構(gòu)建（系統(tǒng)分析的結(jié)果）交通運(yùn)輸子塊交通運(yùn)輸子塊生產(chǎn)資料生產(chǎn)資料生產(chǎn)子塊生產(chǎn)子塊能源子塊能源子塊資本積累子塊資本積累子塊污染子塊污染子塊國(guó)民收入與國(guó)民收入與分配子塊分配子塊消費(fèi)資料消費(fèi)資料生產(chǎn)子塊生產(chǎn)子塊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力子塊能力子塊非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力子塊能力子塊科技子塊科技子塊人口子塊人口子塊教育子塊教育子塊全全國(guó)國(guó)社社會(huì)會(huì)經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)模模型型框框圖圖 36Page 36因果鏈與反饋因果鏈與反饋 因果鏈與反饋（微觀層面的分析）n因果鏈與反饋分析的時(shí)機(jī)因果與相互關(guān)系回路圖往往用于以下兩個(gè)方面：（1）

29、構(gòu)思模型的初始階段；（2）非技術(shù)性地、直觀地描述模型結(jié)構(gòu)，便于與建模的相關(guān)人員交流討論。 n因果鏈與反饋分析較之于 “頭腦風(fēng)暴” 更系統(tǒng)、具體和專業(yè)n因果鏈與反饋分析較之于“SWOT”方法更具連續(xù)性（有利于數(shù)學(xué)建模）杯中水位斟水速率決定添水水位差期望水位-+建設(shè)中的鐵路數(shù)建設(shè)新鐵路的迫切性鐵路擁擠程度使用鐵路的吸引力鐵路數(shù)投資能力+-37Page 37因果回路圖構(gòu)建（分析的基本技巧）因果回路圖構(gòu)建（分析的基本技巧）n因果鏈與反饋分析需要注意的幾點(diǎn)反饋結(jié)構(gòu)應(yīng)形成閉合回路，下圖的結(jié)構(gòu)是開環(huán)回路。維持吸毒所需費(fèi)用毒品價(jià)格吸毒者吸毒導(dǎo)致犯罪吸毒者犯罪頻度+-+38Page 38因果回路圖構(gòu)建（分析的基

30、本技巧）因果回路圖構(gòu)建（分析的基本技巧）n 因果鏈與反饋分析需要注意的幾點(diǎn)在因果與相互關(guān)系圖中采用名詞或名詞的短語(yǔ)，不用動(dòng)詞。變量之間的影響與作用以帶箭頭的因果鏈表示。左圖是錯(cuò)誤的，右圖才是正確的；訂貨增加減少交貨延遲庫(kù)存減少庫(kù)存增加增加交貨延遲訂貨減少訂貨交貨延遲庫(kù)存-39Page 39因果回路圖分析（分析的基本技巧）因果回路圖分析（分析的基本技巧）n因果鏈極性 因果鏈A+ B：連接A與B的因果鏈取正號(hào)， （1）若增加A使B也增加，或 （2）若A的變化使B在同一方向上發(fā)生變化。因果鏈A- B：連接A與B的因果鏈取負(fù)號(hào)， （1）若A的增加使B減少，或 （2）若A的變化使B在相反方向上發(fā)生變化。

31、40Page 40因果回路圖分析因果回路圖分析 因果回路圖分析（分析的基本技巧）n確定回路極性的一般原則（1）若反饋回路包含偶數(shù)個(gè)負(fù)的因果鏈，則其極性為正；（2）若反饋回路包含奇數(shù)個(gè)負(fù)的因果鏈，則其極性為負(fù)。杯中水位斟水速率決定添水水位差期望水位-+建設(shè)中的鐵路數(shù)建設(shè)新鐵路的迫切性鐵路擁擠程度使用鐵路的吸引力鐵路數(shù)投資能力+-41Page 41流圖構(gòu)建（模型的實(shí)質(zhì)性）流圖構(gòu)建（模型的實(shí)質(zhì)性）n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為反饋系統(tǒng)中包含連續(xù)的，類似流體流動(dòng)與積累過程。速率或稱變化率，隨著時(shí)間的推移，使?fàn)顟B(tài)變量的值增或減。 訂貨延遲商店訂貨42Page 42流圖構(gòu)建流圖構(gòu)建流圖構(gòu)建例訂貨延遲實(shí)際庫(kù)存結(jié)存訂單商店

32、訂貨R1發(fā)貨顧客訂貨速率發(fā)貨2調(diào)節(jié)時(shí)間期望庫(kù)存期望庫(kù)存時(shí)間滿足顧客訂貨時(shí)間平均顧客訂貨43Page 43變量與方程建立變量與方程建立變量n狀態(tài)變量 Level或積分量n速率變量是單位時(shí)間變化量n輔助變量是單位時(shí)間變化量44Page 44應(yīng)用例舉（應(yīng)用例舉（庫(kù)存與勞動(dòng)力模型庫(kù)存與勞動(dòng)力模型）n確定問題 問題的定義 參考模式 構(gòu)模目的與使用模型的用戶持點(diǎn)（關(guān)注兩者的變化關(guān)系）n模型結(jié)構(gòu)的構(gòu)思 系統(tǒng)的界限 （庫(kù)存、勞動(dòng)力）系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu) （以庫(kù)存和勞動(dòng)力為主的因果反饋回路分析） n反饋結(jié)構(gòu)流圖與建立模型的方程式 45Page 45應(yīng)用例舉（應(yīng)用例舉（庫(kù)存與勞動(dòng)力模型庫(kù)存與勞動(dòng)力模型）n系統(tǒng)的界限 （

33、庫(kù)存、勞動(dòng)力）庫(kù)存勞動(dòng)力銷售生產(chǎn)能力46Page 46應(yīng)用例舉應(yīng)用例舉 庫(kù)存與勞動(dòng)力模型n系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)庫(kù)存銷售勞動(dòng)力生產(chǎn)率47Page 47應(yīng)用例舉應(yīng)用例舉 庫(kù)存與勞動(dòng)力模型勞動(dòng)力庫(kù)存生 產(chǎn) 能 力產(chǎn) 品 銷 售 率產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 率純 雇 用 率目 標(biāo) 勞 動(dòng) 力勞 動(dòng) 力 調(diào) 整 時(shí) 間目 標(biāo) 生 產(chǎn) 量目 標(biāo) 庫(kù) 存 量庫(kù) 存 周 期庫(kù) 存 調(diào) 節(jié)庫(kù) 存 調(diào) 節(jié) 時(shí) 間48Page 48復(fù)合模擬（復(fù)合模擬（SyntheSim） 復(fù)合模擬（SyntheSim）n應(yīng)用例舉（庫(kù)存與勞動(dòng)力模型）勞動(dòng)力庫(kù)存生 產(chǎn) 能 力產(chǎn) 品 銷 售 率產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 率純 雇 用 率目 標(biāo) 勞 動(dòng) 力勞 動(dòng)

34、力 調(diào) 整 時(shí) 間目 標(biāo) 生 產(chǎn) 量目 標(biāo) 庫(kù) 存 量庫(kù) 存 周 期庫(kù) 存 調(diào) 節(jié)庫(kù) 存 調(diào) 節(jié) 時(shí) 間49Page 49庫(kù)存與勞動(dòng)力模型方程庫(kù)存與勞動(dòng)力模型方程01FINAL TIME = 100Units: MonthThe final time for the simulation.07 勞動(dòng)力勞動(dòng)力 = INTEG(純雇用率純雇用率, 目標(biāo)勞動(dòng)力目標(biāo)勞動(dòng)力)Units: Person02INITIAL TIME = 0Units: MonthThe initial time for the simulation08勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間勞動(dòng)力調(diào)整時(shí)間 = 3Units: Month03SAVE

35、PER = TIME STEPUnits: MonthThe frequency with which output is stored09 庫(kù)存庫(kù)存 = INTEG(產(chǎn)品生產(chǎn)率產(chǎn)品生產(chǎn)率-產(chǎn)品銷售率產(chǎn)品銷售率,300)Units: Widget04TIME STEP = 1Units: MonthThe time step for the simulation10庫(kù)存周期庫(kù)存周期 = 3Units: Month05 產(chǎn)品生產(chǎn)率產(chǎn)品生產(chǎn)率=勞動(dòng)力勞動(dòng)力*生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力Units: Widget/Month11 庫(kù)存調(diào)節(jié)庫(kù)存調(diào)節(jié) = (目標(biāo)庫(kù)存量目標(biāo)庫(kù)存量 - 庫(kù)存庫(kù)存)/ 庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間庫(kù)存調(diào)

36、節(jié)時(shí)間Units: Widget/Month06產(chǎn)品銷售率產(chǎn)品銷售率 = 100 + STEP(50,20)Units: Widget/Month12庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間庫(kù)存調(diào)節(jié)時(shí)間 = 2Units: Month50Page 50系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及VensimVensim函數(shù)函數(shù)n SD的主要函數(shù)類型的主要函數(shù)類型n Vensim函數(shù)與運(yùn)算符函數(shù)與運(yùn)算符n Vensim函數(shù)類型函數(shù)類型n 延遲與平滑函數(shù)延遲與平滑函數(shù)n 測(cè)試函數(shù)測(cè)試函數(shù)n 表函數(shù)表函數(shù)n 部分?jǐn)?shù)學(xué)函數(shù)部分?jǐn)?shù)學(xué)函數(shù)51Page 51SDSD的主要函數(shù)類型的主要函數(shù)類型函數(shù)是構(gòu)造系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的主要函數(shù)n簡(jiǎn)單函數(shù)

37、Simple functions函數(shù)值僅取決于當(dāng)前的輸入變量值數(shù)學(xué)函數(shù)邏輯函數(shù): If then elsen模型測(cè)試函數(shù)階躍函數(shù), 斜坡函數(shù)等n延遲與平滑函數(shù)物質(zhì)延遲信息平滑n表函數(shù)52Page 52Vensim公式編輯器中函數(shù)類型公式編輯器中函數(shù)類型n一般函數(shù) Common functions經(jīng)常使用的函數(shù)。默認(rèn)的設(shè)置在公式編輯器中n簡(jiǎn)單函數(shù) Simple functions函數(shù)值僅取決于當(dāng)前的輸入變量值例如：數(shù)學(xué)函數(shù)，邏輯函數(shù)等n動(dòng)態(tài)函數(shù) Dynamic functions 函數(shù)值僅取決于當(dāng)前及以前的輸入變量值例如積分函數(shù)，平滑函數(shù)，延遲函數(shù)n真實(shí)性檢驗(yàn)函數(shù) Reality Check f

38、unctions用于實(shí)現(xiàn)真實(shí)性檢驗(yàn)方程的建立n表函數(shù) Lookup functionsn離散/延遲函數(shù) Discrete/Delay functions 對(duì)于離散因素追蹤以及隊(duì)列處理等的函數(shù)n數(shù)據(jù)函數(shù) Data Only functions從向量中獲得相關(guān)的值. n矩陣函數(shù) Array從向量中獲得相關(guān)的值. n用戶自定義函數(shù) User Defined 使用外部動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL.n宏 Macros使用宏定義 :MACRO: definitions.nAll: 所有內(nèi)部函數(shù)與外部函數(shù)53Page 53VensimVensim函數(shù)與運(yùn)算符函數(shù)與運(yùn)算符 Vensim的函數(shù)與運(yùn)算符在公式編輯器中n運(yùn)算

39、符算術(shù):+, -,*, /邏輯: =, :AND:,. 函數(shù)查找n所有函數(shù)列表Reference Manual 中n在Vensim中搜索54Page 54數(shù)學(xué)函數(shù)數(shù)學(xué)函數(shù)nABS(X) = | X |，對(duì)X取絕對(duì)值；nEXP(X) = ex，指數(shù)函數(shù)，e2.718；nINTEGER(X)，對(duì)X取整；nLN(X) = logeX，以e為底的對(duì)數(shù)函數(shù)；nMODULO(X, Y) = X n*Y，其中n*Y X (n+1)*Y，n為非零整數(shù)；nSIN(X) = SinX，變量X的正弦函數(shù)，X須以弧度表示；nSQRT(X) ，非負(fù)值變量X的開方；n.55Page 55邏輯函數(shù)邏輯函數(shù)nMAX (A,

40、B)取A, B中較大者 ；nMIN (A, B)取A, B中較小者 nIF ELSE THEN (cond, ontrue, onfalse) 為條件函數(shù)當(dāng)條件cond為真的時(shí)候，返回ontrue值，反之則返回onfalse值。條件cond通常為一個(gè)表達(dá)式，ontrue或onfalse亦可為表達(dá)式。邏輯運(yùn)算符號(hào): :AND:, :OR:, :NOT: 56Page 56延遲函數(shù)延遲函數(shù)延遲函數(shù)n物質(zhì)延遲變量R, 經(jīng)過時(shí)間T的延遲.甲方物品R, 經(jīng)過T天,完全交給了客戶客戶拿到物品拉倒M, 經(jīng)歷了T天的發(fā)貨延遲.n函數(shù): M=delayI (R, T)n數(shù)學(xué)表述dM/dt = (R-M)/T n

41、用SD方程表示S=INTEG(M-R,0)M=S/TT=4R=STEP(10,0)Delay15157.57.5000102030405060708090100Time (Month)R : CurrentM : CurrentSTRMDelayDelay1010550005101520253035404550Time (Month)R : CurrentM : CurrentR為Step函數(shù)R為Pules函數(shù)57Page 57平滑函數(shù)平滑函數(shù)平滑函數(shù)n信息延遲在決策時(shí),人們往往是將較長(zhǎng)時(shí)間段的變量值平均, 然后據(jù)此決策,這就是平滑物品數(shù)量R,一直在波動(dòng), 取其T時(shí)間段的平滑值M, 作為決策依

42、據(jù)n函數(shù): M=Smooth(R, T)n數(shù)學(xué)表述dM/dt = (R-M)/T n用SD方程表示M= INTEG (S,0)S=(R-M)/TR=10*PULSE(5, 5 )T=4smooth1010550005101520253035404550TimeR : smoothM : smoothTSmoothMSR58Page 58測(cè)試函數(shù)測(cè)試函數(shù)測(cè)試函數(shù)用于測(cè)試系統(tǒng)的響影特征簡(jiǎn)單函數(shù)n階躍函數(shù)(The Step Function)STEP (Height, Step time)n斜坡函數(shù)(The Ramp Function) RAMP (Slope, Start time, End ti

43、me)TEST = RAMP (20, 2, 25)n脈沖函數(shù)(The Pulse Function) PULSE (start, width) PULSE TRAIN (start, width, tbetween, end) n正弦函數(shù)(The SIN Function) Sin(Time*K)*An正態(tài)分布函數(shù)(The Random Normal Function) RANDOM NORMAL (min, max, mean, stdev, seed)59Page 59表函數(shù)表函數(shù)表函數(shù)用于建立不能用解析方式表達(dá)的變量關(guān)系nVensim中表函數(shù)的數(shù)學(xué)描述形式是：TF = Lookup N

44、ame(Xmin，Xmax)-(Ymin，Ymax)，(X1，Y1)，(X2，Y2)，(Xn，Yn)n建立表函數(shù)的注意事項(xiàng)確定表函數(shù)中自變量和因變量；明確變量的取值變化范圍，通常通過歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來確定；考慮曲線的形狀和斜率，在什么范圍內(nèi)曲線是平緩的，什么范圍內(nèi)曲線坡度高，要符合自變量和因變量之間影響關(guān)系，其中正斜率表示正反饋，負(fù)斜率表示負(fù)反饋；選取合適的曲線端點(diǎn)、拐點(diǎn)等，例如因變量是一個(gè)0，1區(qū)間上的影響因子，則因變量等于0或1的點(diǎn)顯然是要標(biāo)出的；作出圖形，通常用X軸表示自變量，Y軸表示因變量。表函數(shù)曲線并不是一個(gè)光滑的曲線，它也是通過離散化來實(shí)現(xiàn)的。最好歸一化 60Page 60簡(jiǎn)單系

45、統(tǒng)與行為模式簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為模式一階系統(tǒng)的行為模式一階系統(tǒng)的行為模式二階系統(tǒng)的行為模式二階系統(tǒng)的行為模式61Page 61簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為n一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述n正反饋;n負(fù)反饋;nS增長(zhǎng);n一階系統(tǒng)與振蕩62Page 62簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)n一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 X = f ( X ) f ( X ) =a1x+a11x2+63Page 63簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為 一階系統(tǒng)系統(tǒng)n系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)對(duì)一階系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為一階反饋回路是構(gòu)成系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)則是由這些相互作用的反饋回路組成的。一階系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)狀態(tài)速率信息狀態(tài)速率信息系

46、統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)之一 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)之二 64Page 64簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為n正反饋系統(tǒng)正反饋的特點(diǎn)是，能產(chǎn)生自身運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)過程，在此過程中運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作所引起的后果將回授，使原來的趨勢(shì)得到加強(qiáng)。所謂正反饋系統(tǒng)就是正反饋起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)。 xrcGraph for r20015010050001 2 3 4 5Time (Month)r : Current65Page 65簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為n負(fù)反饋系統(tǒng)負(fù)反饋的特點(diǎn)是，能自動(dòng)尋求給定的目標(biāo)，未達(dá)到(或者未趨近)目標(biāo)時(shí)將不斷作出響應(yīng)。所謂負(fù)反饋系統(tǒng)就是負(fù)反饋起主導(dǎo)作用的系統(tǒng) (或稱尋的系統(tǒng)) 。x2r

47、2c2d2g20122002001501501001005050000 15 30 45 60 75 90Time (Month)x1 : Currentx2 : Current66Page 66簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為nS增長(zhǎng)S型增長(zhǎng)是典型的一種系統(tǒng)行為，它包含了指數(shù)與漸近兩種增長(zhǎng)過程。Sigmoid of growth model是社會(huì)事物發(fā)展中常見的增長(zhǎng)和擴(kuò)散現(xiàn)象x3r3d3c3x32001501005000102030405060708090100Time (Month)x3 : Current67Page 67簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為nS增長(zhǎng)理

48、論應(yīng)用舉例Hype Cycle for IT Services（ Source: Gartner, Hype Cycle for IT Services, 2003 ）68Page 68簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為一階系統(tǒng)系統(tǒng)行為n一階系統(tǒng)與振蕩xrcx1r1c1g1d1x2r2c2d2g2x3r3d3c369Page 69簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為 二階系統(tǒng)系統(tǒng)及行為n二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 系統(tǒng)向量形式的狀態(tài)方程如； 式中：R為歐式空間。二階定常自由系統(tǒng)為例當(dāng)m=2，r=0時(shí)，其向量方程可表示為：式中：A為轉(zhuǎn)移矩陣。(, )Xf X U tmXRrURXAX11122122aaAaa70Pa

49、ge 70簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為 二階系統(tǒng)系統(tǒng)及行為n常系數(shù)二階系統(tǒng)的行為模式 71Page 71簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為 典型的二階系統(tǒng) 舉例n應(yīng)用例舉（庫(kù)存與勞動(dòng)力模型）勞動(dòng)力庫(kù)存生 產(chǎn) 能 力產(chǎn) 品 銷 售 率產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 率純 雇 用 率目 標(biāo) 勞 動(dòng) 力勞 動(dòng) 力 調(diào) 整 時(shí) 間目 標(biāo) 生 產(chǎn) 量目 標(biāo) 庫(kù) 存 量庫(kù) 存 周 期庫(kù) 存 調(diào) 節(jié)庫(kù) 存 調(diào) 節(jié) 時(shí) 間72Page 72簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為簡(jiǎn)單系統(tǒng)與行為 典型的二階系統(tǒng) 舉例n應(yīng)用例舉（庫(kù)存與勞動(dòng)力模型）庫(kù)存與勞動(dòng)力模型圖01400 Person800 Widget300 Person600 Widget200 Pe

50、rson400 Widget100 Person200 Widget0 Person0 Widget05101520253035404550556065707580859095100Time (Month)勞動(dòng)力 : CurrentPerson庫(kù)存 : CurrentWidget73Page 73VensimVensim高級(jí)建模與模擬技術(shù)高級(jí)建模與模擬技術(shù) ( (I)I)多視窗技術(shù)多視窗技術(shù)復(fù)合模擬復(fù)合模擬定制模擬輸出結(jié)果定制模擬輸出結(jié)果輸入輸出控制輸入輸出控制Vensim游戲游戲(Game)功能功能外部數(shù)據(jù)的使用外部數(shù)據(jù)的使用下標(biāo)變量的使用下標(biāo)變量的使用74Page 74多視窗技術(shù)多視窗技術(shù)

51、n多視窗目標(biāo)將不同的子系統(tǒng)放在不同視窗減少?gòu)?fù)雜性n連接多視窗的方法影子變量的使用75Page 75復(fù)合模擬復(fù)合模擬n 一般復(fù)合模擬n 設(shè)置滑動(dòng)條范圍n 使用表函數(shù)進(jìn)行復(fù)合模擬76Page 76定制模擬輸出結(jié)果定制模擬輸出結(jié)果n基本數(shù)據(jù)分析工具帶狀圖原因圖 條狀圖: Bar Chart統(tǒng)計(jì)輸出運(yùn)行比較n自定義圖形： Control Paneln自定義表格 77Page 77輸入輸出控制輸入輸出控制 Input Output工具 n輸出控制圖形n輸入控制 滑動(dòng)條78Page 78Vensim游戲(Game)功能nGame Game 游戲游戲游戲是互動(dòng)參與模擬過程的一種方式。它是飛行模擬器的實(shí)例,用

52、戶可以實(shí)時(shí)參與和影響的每步模擬的決策。 n房地產(chǎn)模型房地產(chǎn)模型79Page 79外部數(shù)據(jù)的使用外部數(shù)據(jù)的使用n數(shù)據(jù)變量 Data variablen數(shù)據(jù)函數(shù) Data functionn使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型 從電子數(shù)據(jù)表中獲得數(shù)據(jù) n用數(shù)據(jù)變量引入數(shù)據(jù)n由文本文件引入數(shù)據(jù)nImporting Spreadsheet Data80Page 80下標(biāo)變量的使用下標(biāo)變量的使用n下標(biāo)變量：數(shù)組變量n下表變量的建立與控制下表變量的建立矢量函數(shù)n高級(jí)下標(biāo)變量變量的建立VMIN函數(shù) 81Page 81復(fù)雜系統(tǒng)及行為模式復(fù)雜系統(tǒng)及行為模式n復(fù)雜系統(tǒng)的概念n復(fù)雜系統(tǒng)的行為特征n復(fù)雜系統(tǒng)的分析方法n復(fù)雜系統(tǒng)基模82P

53、age 82復(fù)雜系統(tǒng)及行為模式復(fù)雜系統(tǒng)及行為模式 復(fù)雜系統(tǒng)的基本概念n什么是復(fù)雜系統(tǒng) 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)定義復(fù)雜系統(tǒng)為高階次、多回路和非線性的反饋結(jié)構(gòu)n復(fù)雜系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 高階數(shù) 多回路 非線性 83Page 83復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的行為特征n反直觀性；n對(duì)系統(tǒng)內(nèi)多數(shù)參數(shù)的變化不敏感；n對(duì)改變政策的頑強(qiáng)抵制性；n含有可施加影響的“壓力點(diǎn)”，即政策的杠桿作用點(diǎn)，而且它們的出現(xiàn)往往出乎人們意料之外；n削弱內(nèi)部的活力以補(bǔ)償或中和外部施加的校正作用；n長(zhǎng)期與短期運(yùn)行、整體與局部之間對(duì)同一政策的響應(yīng)往往不同；n有向更惡劣的景況演變的傾向。 84Page 84復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜

54、系統(tǒng)的分析方法n復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)、功能分析n主導(dǎo)結(jié)構(gòu)分析n主輔回路耦合分析法n系統(tǒng)基型n共性結(jié)構(gòu)85Page 85復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的分析方法n復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)、功能分析核心核心中間層系統(tǒng)系統(tǒng)外層外層邊界邊界環(huán)境環(huán)境能流能流 資金流資金流物流物流人流人流縱向關(guān)系縱向關(guān)系橫向關(guān)系橫向關(guān)系信息流信息流86Page 86復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的分析方法n主導(dǎo)結(jié)構(gòu)分析分析主導(dǎo)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵兩點(diǎn)： 描述系統(tǒng)的行為特性（動(dòng)態(tài)變化圖、特征根值和頻率響應(yīng)） 判別主導(dǎo)結(jié)構(gòu)（計(jì)算邊際貢獻(xiàn)率、簡(jiǎn)化模型能保持特征行為的子結(jié)構(gòu)）87Page 87復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的分

55、析方法n主輔回路耦合分析法將復(fù)雜系統(tǒng)中眾多回路按其作用大小和極性劃分為主要回路和輔助回路、正反饋回路和負(fù)反饋回路，并將它們按系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)加以耦合，成為若干基本類型。是一種定性分析法，在對(duì)客觀系統(tǒng)的深入分析中結(jié)合定量分析的綜合分析方法。n主輔反饋回路的基本類型主要負(fù)反饋回路（主負(fù)回路，含2個(gè)以上狀態(tài)變量）輔助負(fù)反饋回路（輔負(fù)回路，僅含有1個(gè)狀態(tài)變量的負(fù)反饋）主要正反饋回路（主正回路，含2個(gè)以上狀態(tài)變量）輔助正反饋回路（輔正回路，僅含有1個(gè)狀態(tài)變量的正反饋）88Page 88復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的分析方法n系統(tǒng)基型是指那些具有比較基本的功能和共性結(jié)構(gòu)，它們的結(jié)構(gòu)和行為模式在多

56、類系統(tǒng)中普遍、重復(fù)地存在和出現(xiàn)。是人們面向問題的解決模式，在經(jīng)濟(jì)管理方面的問題中人們已總結(jié)出15種類型的基型，如：增長(zhǎng)受挫、治標(biāo)傷本、江河日下、飲鴆止渴、比翼齊飛、贏家更贏（輸家更輸）、利己損公和人無遠(yuǎn)慮必有近憂。89Page 89復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的分析方法n舉例分析增長(zhǎng)受挫結(jié)構(gòu)描述（基本反饋結(jié)構(gòu)）輔正回路輔正回路輔負(fù)回路輔負(fù)回路或或主負(fù)回路主負(fù)回路雙方相互雙方相互信任程度信任程度輔正輔正回路回路生產(chǎn)的靈活性生產(chǎn)的靈活性與降低成本與降低成本主負(fù)主負(fù)回路回路時(shí)滯時(shí)滯供應(yīng)商之供應(yīng)商之風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)供應(yīng)商成為供應(yīng)商成為唯一貨源唯一貨源對(duì)制造商對(duì)制造商的威脅的威脅制造廠要求制造廠要求多

57、貨源愿望多貨源愿望及時(shí)供應(yīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及時(shí)供應(yīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)90Page 90復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的分析方法n共性結(jié)構(gòu)是一類動(dòng)態(tài)反饋結(jié)構(gòu)，能描述某種相應(yīng)的特定功能、行為模式，且在眾多或若干不同系統(tǒng)、領(lǐng)域中具有一定的或較廣泛的類推性。n共性結(jié)構(gòu)的劃分原則提取總是針對(duì)某種功能和范圍內(nèi)的可類推性復(fù)雜程度是根據(jù)階數(shù)、反饋回路數(shù)和規(guī)模的大小劃分為：系統(tǒng)基型、子共性結(jié)構(gòu)和共性結(jié)構(gòu)。91Page 91復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的基模n舉例長(zhǎng)波模型基模92Page 92復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的基模n舉例長(zhǎng)波模型基模均衡點(diǎn)分析PCIaPCIa31113131aaa

58、akPCIkaaaakaaPCIaPCIaaa3212313211331)1 ( 93Page 93復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的基模n舉例長(zhǎng)波模型基模均衡點(diǎn)分析 k=0.999 初值實(shí)驗(yàn)1440units60units220units30units00units0units333333333333322222222222222111111111111110 80160240320400480560640720800Time (year) : simula111111111111Unfilled Orders for Capital “Y1” : simulaunits22222Pr

59、oduction Capital “Y2” : simulaunits333333394Page 94復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的基模n舉例長(zhǎng)波模型基模均衡點(diǎn)分析 k=1.001 初值實(shí)驗(yàn)2440units60units220units30units00units0units333333333333322222222222222111111111111110 80160240320400480560640720800Time (year) : simula111111111111Unfilled Orders for Capital “Y1” : simulaunits22222P

60、roduction Capital “Y2” : simulaunits333333395Page 95復(fù)雜系統(tǒng)及行為復(fù)雜系統(tǒng)及行為 復(fù)雜系統(tǒng)的基模n舉例長(zhǎng)波模型基模均衡點(diǎn)分析 k=0.99 初值實(shí)驗(yàn)3440units60units220units30units00units0units333333333333322222222222222111111111111110 10 20 30 40 50 60 70 80 90100Time (year) : simula111111111111Unfilled Orders for Capital “Y1” : simulaunits22222Produ