系統(tǒng)動力學(xué)第一講介紹演示文稿

系統(tǒng)動力學(xué)第一講介紹演示文稿當(dāng)前第1頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)優(yōu)選系統(tǒng)動力學(xué)第一講介紹當(dāng)前第2頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)Systemdynamicsisamethodforstudyingtheworldaroundus.Unlikeotherscientists,whostudytheworldbybreakingitupintosmallerandsmallerpieces,systemdynamicistslookatthingsasawhole.Thecentralconcepttosystemdynamicsisunderstandinghowalltheobjectsinasysteminteractwithoneanother.Theobjectsandpeopleinasysteminteractthrough"feedback"loops,whereachangeinonevariableaffectsothervariablesovertime,whichinturnaffectstheoriginalvariable,andsoon.TheBeginningofSystemDynamics.byProf.JayW.Forrester,1989WhatisSystemDynamics當(dāng)前第3頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)

Systemdynamicsisanapproachtounderstandingthebehaviorofcomplexsystemsovertime.Itdealswithinternalfeedbackloopsandtimedelaysthataffectthebehavioroftheentiresystem.Whatmakesusingsystemdynamicsdifferentfromotherapproachestostudyingcomplexsystemsistheuseoffeedbackloopsandstocksandflows.Theseelementshelpdescribehowevenseeminglysimplesystemsdisplaybafflingnonlinearity

MITSystemDynamicsgroupWhatisSystemDynamics當(dāng)前第4頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)

SystemDynamics

isaperspectiveandsetofconceptualtoolsthatenableustounderstandthestructureanddynamicsofcomplexsystems.SystemDynamics

isalsoarigorousmodelingmethodthatenableustobuildformalcomputersimulationsofcomplexsystemsandusethemtodesignmoreeffectivepoliciesandorganizations(JohnD.Sterman,2001).WhatisSystemDynamics當(dāng)前第5頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)6課程目標(biāo)Buildingcomputermodelsoffeedbacksystemsandusingthemodelstostudythedynamicbehaviorofthemodeledsysteminordertoenhanceunderstanding,predicthowthesystemmightbehaveunderdifferentcircumstances,orfindwaystoimprovethe"performance"ofthesystem.IreallyhopethecourseshouldgivestudentsamoreeffectivewayofinterpretingtheworldaroundthemAfterthisclassthestudentsshouldbeableto當(dāng)前第6頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)7課程內(nèi)容簡介及概述：歷史，工具及系統(tǒng)動力學(xué)的概念系統(tǒng)動力學(xué)的工具(第一部分)：建立因果回路圖（CausalLoopDiagram）的理論。頂點(diǎn)賦權(quán)分析系統(tǒng)思考：系統(tǒng)基模（systemsarchetype）分析系統(tǒng)動力學(xué)的工具(第二部分)：建立系統(tǒng)的存量(Stock)及流量(Flow)結(jié)構(gòu)，即流圖模型。流率基本入樹建模法系統(tǒng)動力學(xué)的工具(第三部分)：仿真方程仿真分析當(dāng)前第7頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)8參考書目王其藩.系統(tǒng)動力學(xué).上海財經(jīng)大學(xué)出版社,2009.賈仁安.系統(tǒng)動力學(xué)----反饋動態(tài)性復(fù)雜分析,高等教育出版社，2002JohnD.Sterman.BusinessDynamics:SystemsThinkingandModelingforaComplexWorld,2000,McGraw-HillHigherEducationPeter.M.Senge.TheFifthDiscipline鐘永光,賈曉菁,李旭.系統(tǒng)動力學(xué).科學(xué)出版社,2009.賈仁安，王翠霞，涂國平，鄧群釗.規(guī)模養(yǎng)種生態(tài)能源工程反饋動態(tài)復(fù)雜性分析[M].科學(xué)出版社，2007J.W.Forrester,IndustrialDynamics,PrinciplesofSystems,UrbanDynamics,WorldDynamics當(dāng)前第8頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)9期刊SystemDynamicsReview系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐系統(tǒng)工程當(dāng)前第9頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)10相關(guān)網(wǎng)站(1)MIT系統(tǒng)動力學(xué)小組(2)中國學(xué)習(xí)型組織(3)系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)會(4)系統(tǒng)動力學(xué)討論論壇當(dāng)前第10頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)SoftwareusedinthecourseVensimVentanaSystems,inc.當(dāng)前第11頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷程產(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態(tài)而不是靜態(tài)的角度出發(fā)。許多問題中既存在如經(jīng)濟(jì)量那樣的定量的東西，又存在如價值觀念等偏于定性的東西。這就給問題的處理帶來很大的困難。當(dāng)前第12頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)新的問題迫切需要有新的方法來處理；另一方面，在技術(shù)上由于電子計算機(jī)技術(shù)的突破使得新的方法有了產(chǎn)生的可能。于是系統(tǒng)動力學(xué)便應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前第13頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)SystemDynamicswascreatedduringthemid-1950sbyProfessorJayW.ForresteroftheMassachusettsInstituteofTechnology.Systemdynamics/simulationJayW.Forrester(1918-)當(dāng)前第14頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1958年發(fā)表著名論文《工業(yè)動力學(xué)——決策的一個重要突破口》，首次介紹工業(yè)動力學(xué)的概念與方法。1961年出版《工業(yè)動力學(xué)》(IndustrialDynamics)一書，該書代表了系統(tǒng)動力學(xué)的早期成果。1968年出版《系統(tǒng)原理》(PrinciplesofSystems)一書，論述了系統(tǒng)動力學(xué)的基本原理和方法。1969年出版《城市動力學(xué)》(UrbanDynamics)，研究波士頓市的各種問題。1971年進(jìn)一步把研究對象擴(kuò)大到世界范圍，出版《世界動力學(xué)》(WorldDynamics)一書，提出了“世界模型II”。Forrester等在系統(tǒng)動力學(xué)方面的主要成果當(dāng)前第15頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)16

20世紀(jì)70年代，世界工業(yè)生產(chǎn)呈指數(shù)增長,而金融與經(jīng)濟(jì)卻處在周期性衰退,通貨膨脹；人口迅速增長，城市人口發(fā)展失控，就業(yè)困難；非再生自然資源消耗呈指數(shù)增長,資源日漸枯竭,生態(tài)環(huán)境惡化。 羅馬俱樂部探索產(chǎn)生這些問題的原因，尋求未來世界與人類擺脫困境的出路。由于這些問題涉及社會、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素，而且這些因素之間呈現(xiàn)錯綜復(fù)雜的關(guān)系，鑒于當(dāng)時一些常用的理論方法、工具難以解決，他們求助于SD.世界模型背景當(dāng)前第16頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1972年他的學(xué)生梅多斯教授等出版了《增長的極限》(TheLimitstoGrowth)一書，提出了更為細(xì)致的“世界模型III”。這個由羅馬俱樂部主持的世界模型的研究報告已被翻譯成34種語言，在世界上發(fā)行了600多萬冊。兩個世界模型在國際上引起強(qiáng)烈的反響。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)際利率同時增長的經(jīng)濟(jì)問題。(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)時間為50年左右的周期波動)Forrester等在系統(tǒng)動力學(xué)方面的主要成果當(dāng)前第17頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)18繼世界模型之后，福雷斯特教授等又開始了歷時10年以上的美國“國家模型”(SystemDynamicsNationalModel)的研究。該模型在宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)和微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)之間架起橋梁，成功地研究了通貨膨脹和失業(yè)等等社會經(jīng)濟(jì)問題，并第一次從理論上闡明了西方經(jīng)濟(jì)學(xué)家長期爭論不休的經(jīng)濟(jì)長波產(chǎn)生的機(jī)制。美國國家模型美國國家模型（耗資600萬美元，方程數(shù)4000）代表了系統(tǒng)動力學(xué)的最新成果，它標(biāo)志著系統(tǒng)動力學(xué)在理論及應(yīng)用方面進(jìn)入了一個更為成熟的階段。當(dāng)前第18頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)第一階段：SD的誕生—20世紀(jì)50-60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)動力學(xué)。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)動力學(xué)》作為奠基之作，之后他又講述了系統(tǒng)動力學(xué)的方法論和原理，系統(tǒng)產(chǎn)生動態(tài)行為的基本原理。系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展過程大致可分三個階段當(dāng)前第19頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)20ForresterJW,IndustrialDynamics:ABreakthroughforDecisionMakers[J].HarvardBusinessReview,1958,36(4):37-46.ForresterJW,IndustrialDynamics[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1961.ForresterJW,PrinciplesofSystems[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1968.ForresterJW,UrbanDynamics[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1969.第一階段代表性成果當(dāng)前第20頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)21主要是工業(yè)企業(yè)管理領(lǐng)域，如生產(chǎn)與雇員情況的波動、市場股票與市場增長的不穩(wěn)定性；涉及市場銷售、初步提到“牛鞭效應(yīng)問題”、R&D項目管理、財務(wù)金融等方面。第一階段應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前第21頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)22這一階段為SD的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，邁開了由理論走向?qū)嶋H應(yīng)用的重要步伐。一些重要的專著，如Forrester教授的《城市動力學(xué)》、《世界動力學(xué)》，Meadows教授等的《增長的極限》等相繼問世;這一階段SD的研究領(lǐng)域已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工業(yè)系統(tǒng)的范圍,對于反饋過程，SD并不拘泥于數(shù)學(xué)上復(fù)雜的反饋理論，而作出了簡明的實(shí)用解釋，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性;這一階段以世界模型和美國國家模型最為著名第二階段：發(fā)展成熟-----20世紀(jì)70-80年代當(dāng)前第22頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)23ForresterJW,WorldDynamics(2nded.)[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1971.MeadowsDL,MeadowsDW,RandersJ,BhrensWW.TheLimitstoGrowth:aReportfortheClubofRome’sProjectonthePredicamentofMankind[M],NewYork:UniverseBooks,1972.MeadowsDL,MeadowsDWeds.TowardGlobalEquilibrium:CollectedPapers[M],CambidgeMA:ProductivityPress,1974.MassNJ.ReadingsinUrbanDynamicsVol1.[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1974.SchroederWW,SweeneyRE,AlfeldLE,eds.ReadingsinUrbanDynamicsVolⅡ.[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1975.AlfeldLE,GrahamAK.IntroductiontoUrbanDynamics[M].CambidgeMA:ProductivityPress,1976.第二階段代表性成果當(dāng)前第23頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)24世界模型國家模型項目管理領(lǐng)域第二階段應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前第24頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)25SD在世界范圍內(nèi)得到廣泛的傳播，其應(yīng)用范圍更廣泛;目前SD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)計分析、參數(shù)估計、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；美、英、法、聯(lián)邦德國、日本等國紛紛采用系統(tǒng)動力學(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。第三階段：SD廣泛應(yīng)用與傳播----20世紀(jì)90年代至今當(dāng)前第25頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)Abdel-HamidTK,MadnikSK.SoftwareProjectDynamics:AnIntegratedApproach[M].EnglewoodCliffsNJ:PrenticeHall,1991.StermanJD.ModelingManagerialBehavior:MisperceptionsofFeedbackinaDynamicDecisionMakingExperiment[J].ManagementScience,1989,35(3):321-339.MeadowsDL,MeadowsDW,RandersJ.BeyondtheLimits:ConfrontingGlobalCollapse,EnvisioningASustainableFuture[M],PostMillsVT:ChelseaGreen,1992.Senge,peterM.TheFifthDisciplineFieldbook-StrategiesandToolsforBuildingalearningOrganization[M].NewYork:DoubledayCurrency,1990.第三階段代表性成果當(dāng)前第26頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)27ThebeergameJohnD.Sterman當(dāng)前第27頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)28（1）項目管理領(lǐng)域（2）物流與供應(yīng)領(lǐng)域（3）宏觀領(lǐng)域（4）復(fù)雜性科學(xué)領(lǐng)域（5）學(xué)習(xí)型組織理論第三階段應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前第28頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)

20世紀(jì)70年代末系統(tǒng)動力學(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。二十多年來，系統(tǒng)動力學(xué)研究和應(yīng)用在我國取得飛躍發(fā)展。我國成立中國系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)會，國際系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)會中國分會，主持了多次國際系統(tǒng)動力學(xué)大會和有關(guān)會議。

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。我國系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前第29頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)賈仁安等.系統(tǒng)動力學(xué)流率基本入樹建模法[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1998,18(6):6~11.胡玲,賈仁安.強(qiáng)簡化流率基本入樹模型及枝向量矩陣反饋環(huán)分析法[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2001,21(11):83~88王翠霞，賈仁安.中國中部規(guī)模養(yǎng)殖沼氣工程系統(tǒng)頂點(diǎn)賦權(quán)圖分析[J].南昌大學(xué)學(xué)報(理科版)2006.30(6):538-54430我國系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前第30頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)的原理系統(tǒng)動力學(xué)是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科。它是系統(tǒng)科學(xué)中的一個分支，是跨越自然科學(xué)和社會科學(xué)的橫向?qū)W科。系統(tǒng)動力學(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。從系統(tǒng)方法論來說，系統(tǒng)動力學(xué)的方法是結(jié)構(gòu)方法、功能方法和歷史方法的統(tǒng)一。當(dāng)前第31頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)的原理系統(tǒng)動力學(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。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。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)，而正是這個結(jié)構(gòu)成為系統(tǒng)行為的根本性決定因素。當(dāng)前第32頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)人們在求解問題時都是想獲得較優(yōu)的解決方案，能夠得到較優(yōu)的結(jié)果。所以系統(tǒng)動力學(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。系統(tǒng)動力學(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。因此系統(tǒng)動力學(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。系統(tǒng)動力學(xué)的原理當(dāng)前第33頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)把系統(tǒng)看成一個具有多重信息因果反饋機(jī)制。因此系統(tǒng)動力學(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)動力學(xué)模型。最后通過仿真語言和仿真軟件對系統(tǒng)動力學(xué)模型進(jìn)行計算機(jī)模擬，來完成對真實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。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)。系統(tǒng)動力學(xué)怎樣尋找較優(yōu)的結(jié)構(gòu)？系統(tǒng)動力學(xué)的原理當(dāng)前第34頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)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。參數(shù)優(yōu)化就是通過改變其中幾個比較敏感參數(shù)來改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來尋找較優(yōu)的系統(tǒng)行為。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。邊界優(yōu)化是指系統(tǒng)邊界及邊界條件發(fā)生變化時引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。

系統(tǒng)動力學(xué)就是通過計算機(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。系統(tǒng)動力學(xué)的原理當(dāng)前第35頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(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。通過建立系統(tǒng)動力學(xué)模型，利用DYNAMO仿真語言和Vensim軟件在計算機(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)動力學(xué)原理總結(jié)當(dāng)前第36頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)基本概念系統(tǒng):一個由相互區(qū)別、相互作用的各部分(即單元或要素)有機(jī)地聯(lián)結(jié)在一起，為同一目的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。對整個系統(tǒng)而言，“反饋”則指系統(tǒng)輸出與來自外部環(huán)境的輸入的關(guān)系。當(dāng)前第37頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)反饋系統(tǒng)就是包含有反饋環(huán)節(jié)與其作用的系統(tǒng)。它要受系統(tǒng)本身的歷史行為的影響，把歷史行為的后果回授給系統(tǒng)本身，以影響未來的行為。如庫存訂貨控制系統(tǒng)。系統(tǒng)動力學(xué)基本概念反饋回路就是由一系列的因果與相互作用鏈組成的閉合回路或者說是由信息與動作構(gòu)成的閉合路徑。當(dāng)前第38頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)因果回路圖(CLD):表示系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)的重要工具，因果圖包含多個變量，變量之間由標(biāo)出因果關(guān)系的箭頭所連接。變量是由因果鏈所聯(lián)系，因果鏈由箭頭所表示。期望水位水位差決定添水斟水速率杯中水位++-++系統(tǒng)動力學(xué)基本概念因果鏈極性：每條因果鏈都具有極性，或者為正(+)或者為負(fù)（-）。極性是指當(dāng)箭尾端變量變化時，箭頭端變量會如何變化。極性為正是指兩個變量的變化趨勢相同，極性為負(fù)指兩個變量的變化趨勢相反。當(dāng)前第39頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)反饋回路的極性：反饋回路的極性取決于回路中各因果鏈符號?；芈窐O性也分為正反饋和負(fù)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。確定回路極性的方法

反饋回路包含偶數(shù)個負(fù)的因果鏈，則其極性為正；若反饋回路包含奇數(shù)個負(fù)的因果鏈，則其極性為負(fù)。系統(tǒng)動力學(xué)基本概念當(dāng)前第40頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)流圖：表示反饋回路中的各水平變量和各速率變量相互聯(lián)系形式及反饋系統(tǒng)中各回路之間互連關(guān)系的圖示模型。流位變量：也被稱作狀態(tài)變量或存量，代表事物(包括物質(zhì)和非物質(zhì)的)的積累。其數(shù)值大小是表示某一系統(tǒng)變量在某一特定時刻的狀況?？梢哉f是系統(tǒng)過去累積的結(jié)果，它是流入率與流出率的凈差額。它必須由速率變量的作用才能由某一個數(shù)值狀態(tài)改變另一數(shù)值狀態(tài)。流率變量：又稱變化率，隨著時間的推移，使存量的值增加或減少。速率變量表示某個水平變量變化的快慢。系統(tǒng)動力學(xué)基本概念當(dāng)前第41頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)流位變量用矩形表示，具體符號中應(yīng)包括有描述輸入與輸出流速率的流線、變量名稱等。流率變量用閥門符號表示，應(yīng)包括變量名稱、流率變量控制的流的流線和其所依賴的信息輸入量。

流位變量和流率變量的符號標(biāo)識：系統(tǒng)動力學(xué)基本概念當(dāng)前第42頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)延遲：延遲現(xiàn)象在系統(tǒng)內(nèi)無處不在。如貨物需要運(yùn)輸，決策需要時間。延遲會對系統(tǒng)的行為有很大的影響，因此必須要刻畫延遲機(jī)制。延遲包括物質(zhì)延遲與信息延遲。系統(tǒng)動力學(xué)通過延遲函數(shù)來刻畫延遲現(xiàn)象。如物質(zhì)延遲中DELAY1，DELAY3函數(shù)；信息延遲的DLINF3函數(shù)。平滑：平滑是指從信息中排除隨機(jī)因素，找出事物的真實(shí)的趨勢，如一般決策者不會直接根據(jù)銷售信息制定決策，而是對銷售信息求出一段時間內(nèi)的平均值。系統(tǒng)動力學(xué)提供SMOOTH函數(shù)來表示平滑。

系統(tǒng)動力學(xué)基本概念當(dāng)前第43頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)高階次：系統(tǒng)階數(shù)在四階或五階以上者稱為高階次系統(tǒng)。典型的社會一經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學(xué)模型階數(shù)則約在十至數(shù)百之間。如美國國家模型的階數(shù)在兩百以上。多重回路：復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的回路數(shù)目一般在三個或四個以上。諸回路中通常存在一個或一個以上起主導(dǎo)作用的回路，稱為主回路。主回路的性質(zhì)主要地決定了系統(tǒng)內(nèi)部反饋結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及其相應(yīng)的系統(tǒng)動態(tài)行為的特性。

而且，主回路并非固定不變，它們往在在諸回路之間隨時間而轉(zhuǎn)移，結(jié)果導(dǎo)致變化多端的系統(tǒng)動態(tài)行為。系統(tǒng)動力學(xué)基本概念系統(tǒng)動力學(xué)一個突出的優(yōu)點(diǎn)在于它能處理高階次、非線性、多重反饋復(fù)雜時變系統(tǒng)的問題。當(dāng)前第44頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)非線性：線性指量與量之間按比例、成直線的關(guān)系，在空間和時間上代表規(guī)則和光滑的運(yùn)動；而非線性則指不按比例、不成直線的關(guān)系，代表不規(guī)則的運(yùn)動和突變。線性關(guān)系是互不相干的獨(dú)立關(guān)系，而非線性則是相互作用，而正是這種相互作用，使得整體不再是簡單地等于部分之和，而可能出現(xiàn)不同于“線性疊加”的增益或虧損。實(shí)際生活中的過程與系統(tǒng)幾乎毫無例外地帶有非線性的特征。正是這些非線性關(guān)系的耦合導(dǎo)致主回路轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)表現(xiàn)出多變的動態(tài)行為。系統(tǒng)動力學(xué)基本概念當(dāng)前第45頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)分析問題的步驟通過第二節(jié)對系統(tǒng)動力學(xué)原理的分析，可以知道系統(tǒng)動力學(xué)是通過模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，尋找較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來獲得較優(yōu)的系統(tǒng)行為。系統(tǒng)動力學(xué)通過分析系統(tǒng)的問題，剖析系統(tǒng)獲得豐富的系統(tǒng)信息，從而建立系統(tǒng)內(nèi)部信息反饋機(jī)制，最后通過仿真軟件來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模擬，進(jìn)行政策優(yōu)化來到達(dá)尋找較優(yōu)的系統(tǒng)功能。因此通過上述系統(tǒng)動力學(xué)原理，就可以知道系統(tǒng)動力學(xué)分析問題的步驟：當(dāng)前第46頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)問題的識別。確定系統(tǒng)邊界，即系統(tǒng)分析涉及的對象和范圍。建立因果關(guān)系圖和流圖。寫出系統(tǒng)動力學(xué)方程。進(jìn)行仿真試驗和計算等（Vensim軟件）。比較與評價、政策分析。尋找最優(yōu)的系統(tǒng)行為。

詳細(xì)步驟和過程可以參考王其藩《系統(tǒng)動力學(xué)建模綜述》系統(tǒng)動力學(xué)分析問題的步驟當(dāng)前第47頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)建模及分析過程圖當(dāng)前第48頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)動力學(xué)實(shí)際案例前面已經(jīng)介紹了系統(tǒng)動力學(xué)原理和分析問題的過程，本部分主要通過兩個案例來詳細(xì)講解系統(tǒng)動力學(xué)的應(yīng)用。1.企業(yè)成長與投資不足基模。2.主要研究供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)。當(dāng)前第49頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1、

企業(yè)成長與投資不足案例案例背景:S公司是一家高科技公司，因為有一項能產(chǎn)業(yè)化的科技創(chuàng)新成果而創(chuàng)業(yè)，且一開始便以流星般的速度成長。因為銷售業(yè)績太好，以致積欠交貨的訂單在第2年就開始越積越多，于是管理層決定擴(kuò)大產(chǎn)量，但是這需要時間；與此同時使原先對顧客允諾的交貨期一再拖延，但領(lǐng)導(dǎo)層認(rèn)為，企業(yè)的產(chǎn)品功能是無法替代，顧客能夠接受交貨期的延長。同時為了繼續(xù)能使公司發(fā)展增長，他們將收入的大部分直接投入營銷，到第3年公司銷售人員增加了一倍。但是，到了第3年年末開始出現(xiàn)困境，而第4年銷售業(yè)績出現(xiàn)危機(jī)。雖然企業(yè)雇用了更多的銷售人員和新裝置，但是銷售速度反而下滑。于是企業(yè)的注意力又是集中營銷：提高銷售獎額、增加特別折扣和新的促銷廣告，跟著情況一時好轉(zhuǎn)，但是很快困境再度出現(xiàn)；于是再進(jìn)一步加強(qiáng)營銷，如此循環(huán)如圖的變化形態(tài)，雖然有小幅度而間歇性的成長，但是企業(yè)從來沒發(fā)揮它真正的潛力。當(dāng)前第50頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1、企業(yè)成長與投資不足案例問題分析：公司開始成長十分迅速，但后面成長逐漸慢下來達(dá)到困境。之后采取強(qiáng)化措施，有幾次周期性的改善，但是公司整體仍趨于惡化。不過市場對公司產(chǎn)品需求仍然很強(qiáng)勁，而且沒什么重大的競爭對手，那么為什么出現(xiàn)這種振蕩試發(fā)展？怎樣才能改善公司的成長，使得以指數(shù)方式增長。第3年第6年第10年營業(yè)收入S公司營業(yè)收入變化形態(tài)當(dāng)前第51頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)邊界的確定：劃定系統(tǒng)邊界應(yīng)根據(jù)建模目的，把那些與所研究的問題關(guān)系密切的重要變量劃入系統(tǒng)邊界內(nèi)。在此案例中，我們主要關(guān)注企業(yè)成長問題，研究影響企業(yè)營業(yè)收入的因素。根據(jù)案例介紹因此我們將僅僅研究企業(yè)的生產(chǎn)、市場、銷售部門。不涉及其他部門，競爭對手等等。因果關(guān)系圖：在確定系統(tǒng)邊界，并設(shè)定了系統(tǒng)變量以后，就應(yīng)該在詳細(xì)分析系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，找出反映系統(tǒng)動態(tài)行為的主要變量之間的因果關(guān)系，繪制因果關(guān)系圖。這一步也是系統(tǒng)動力學(xué)建模的關(guān)鍵所在。1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第52頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)首先我們主要研究企業(yè)的營業(yè)收入，那么考慮什么在影響它。營業(yè)收入嚴(yán)重依賴企業(yè)銷售人員所取得的訂單數(shù)量，那么訂單數(shù)目和營業(yè)收入是正反饋的，而銷售人員的規(guī)模和訂單數(shù)目是正反饋，營業(yè)收入和銷售人員的規(guī)模是正反饋，因此它們組成一個正反饋回路。1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第53頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2.如果公司僅存在第一步的正反饋回路，那么營業(yè)收入應(yīng)該按指數(shù)方式增長，這樣實(shí)際情況不符，所以還應(yīng)該存在阻礙營業(yè)收入增長的負(fù)反饋回路。公司銷售業(yè)績太好，但是產(chǎn)能跟不上，所以存在很多積壓的訂單，導(dǎo)致交貨期太長。因此這樣影響到公司的聲譽(yù)，使得銷售變得困難，所獲得的訂單量會減少，從而導(dǎo)致營業(yè)收入的下滑。這就存在一條負(fù)反饋回路，同時交貨期對銷售的影響不會立刻顯現(xiàn)，會存在延遲的現(xiàn)象。1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第54頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第55頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)3.那么從上圖可以看出正反饋回路使得營業(yè)收入增長，但負(fù)反饋回路使得營業(yè)收入減少。正是這兩個正負(fù)回路的耦合關(guān)系才導(dǎo)致了企業(yè)振蕩式成長。因此要營業(yè)收入指數(shù)增長必須消除負(fù)反饋回路的作用，那就是縮短交貨期。所以關(guān)鍵在于交貨期，但是該公司對這個沒有給予重視，只是一直注意正反饋回路的作用。我們可以通過擴(kuò)大企業(yè)的產(chǎn)能來縮短交貨期，也就是交貨期作為企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能的信號，當(dāng)交貨期超過一定的交貨標(biāo)準(zhǔn)，就需要等待產(chǎn)能擴(kuò)大到足夠的程度，但是產(chǎn)能擴(kuò)大需要時間，存在這個延遲就會影響企業(yè)的發(fā)展。1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第56頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第57頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)通過因果關(guān)系分析可以知道，S公司的發(fā)展可以是一帆風(fēng)順的，在結(jié)構(gòu)中存在一個杠桿點(diǎn)即公司承諾的交貨期，那么根本解是根據(jù)需要及時擴(kuò)大產(chǎn)能。我們知道企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能是必須花費(fèi)時日的，關(guān)鍵在于怎樣克服這個延遲。這里我們可以采取外包的方式或組成動態(tài)聯(lián)盟方式來迅速擴(kuò)大產(chǎn)能。這里由于案例數(shù)據(jù)不充分，就不進(jìn)行計算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)。有一個與此案例相似的比較著名的案例，關(guān)于美國人民航空公司案例。1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第58頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)通過以上兩個案例，知道它們之間存在一些共性。彼得.圣吉教授在《第五項修煉》一書中就這些系統(tǒng)之間共性進(jìn)行了研究，提出了七個系統(tǒng)基模。我們這里討論的兩個案例都屬于其中“成長與投資不足基?！?。因此認(rèn)真研讀這些基模有利于我們培養(yǎng)新的洞察力，幫助我們繪制出系統(tǒng)的因果關(guān)系圖。S公司人民航空公司制造業(yè)服務(wù)業(yè)關(guān)鍵在于產(chǎn)能擴(kuò)大關(guān)鍵在于服務(wù)品質(zhì)加強(qiáng)營銷人員帶到業(yè)績通過飛機(jī)和班次推動成長沒落原因是交貨期的延長失敗原因是服務(wù)品質(zhì)的下降1、企業(yè)成長與投資不足案例當(dāng)前第59頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)背景知識：牛鞭效應(yīng)：最早由寶潔公司在20世紀(jì)90年代提出的。寶潔公司對其中某項產(chǎn)品的訂貨進(jìn)行考察時發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)品的零售商的庫存是穩(wěn)定的，波動幅度不大，然后再考察分銷商的訂貨情況時，發(fā)現(xiàn)分銷商的訂貨需求波動比較大，而寶潔公司向它的供應(yīng)商訂貨幅度變化更大。從產(chǎn)品的零售商到供應(yīng)商，他們的訂貨需求的波動幅度逐漸增大，形似一條鞭子，因此被稱為牛鞭效應(yīng)（如圖）。

當(dāng)前第60頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)

牛鞭效應(yīng)示意圖市場需求量零售商訂貨量分銷商訂貨量供應(yīng)商訂貨量訂貨量時間2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第61頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)啤酒游戲：該游戲是由麻省理工學(xué)院斯隆管理學(xué)院在20世紀(jì)60年代創(chuàng)立的庫存管理策略游戲，該游戲形象地反映出牛鞭效應(yīng)的存在及影響。幾十年來，游戲的參加者成千上萬，但游戲總是產(chǎn)生類似的結(jié)果。因此游戲產(chǎn)生惡劣結(jié)果的原因必定超出個人因素,這些原因必定是藏在游戲本身的結(jié)構(gòu)里。在游戲中，零售商通過向某一批發(fā)商訂貨，來響應(yīng)顧客要求購買的啤酒訂單，批發(fā)商通過向生產(chǎn)啤酒的工廠訂貨來響應(yīng)這個訂單。該實(shí)驗分成三組，分別扮演零售經(jīng)理、批發(fā)經(jīng)理和工廠經(jīng)理。每一組都以最優(yōu)的方式管理庫存，準(zhǔn)確訂貨以使利潤最大化。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第62頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)

案例介紹：此案例主要是通過模擬啤酒游戲來仿真供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)，從為改善牛鞭效應(yīng)來提供幫助。首先假設(shè)啤酒游戲中包含零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商三個成員。同時對游戲中的參數(shù)進(jìn)行如下假設(shè)：市場對啤酒的前4周的需求率為1000周/箱，在5周時開始隨機(jī)波動，波動幅度為±200，均值為0，波動次數(shù)為100次，隨機(jī)因子為4個。假設(shè)各節(jié)點(diǎn)初始庫存和期望庫存為3000箱，期望庫存持續(xù)時間為3周，庫存調(diào)整時間為4周，移動平均時間為5周，生產(chǎn)延遲時間和運(yùn)輸延遲時間均為3周，不存在訂單延遲。仿真時間為0～200周，仿真步長為1周。期望庫存等于期望庫存持續(xù)時間和各節(jié)點(diǎn)的銷售預(yù)測之積。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第63頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)問題識別：本案例主要研究供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)，各個供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)庫存積壓，庫存波動幅度比較大，不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致供應(yīng)鏈的成本居高不下，失去了競爭優(yōu)勢。因此急需采取措施來削弱牛鞭效應(yīng)，從而能夠降低整條供應(yīng)鏈的成本，建立穩(wěn)定的競爭優(yōu)勢。因此本案例通過啤酒游戲來對供應(yīng)鏈進(jìn)行仿真，從而為尋找較優(yōu)的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)來削弱牛鞭效應(yīng)，降低成本。系統(tǒng)邊界確定：本案例中只考慮供應(yīng)鏈中零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商，而且僅考慮他們之間的庫存訂貨系統(tǒng)，沒有涉及供應(yīng)商的生產(chǎn)系統(tǒng)，供應(yīng)鏈中的物流供應(yīng)系統(tǒng)等等。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第64頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)因果關(guān)系圖：當(dāng)市場需求增加時，零售商的庫存將會減少，從而導(dǎo)致零售商期望庫存和零售商的庫存之差即零售商庫存差增加，當(dāng)零售商庫存差增加，零售商增加向批發(fā)商訂貨來彌補(bǔ)庫存差。零售商的訂貨增加會加快批發(fā)商對零售商的送貨率，但是這個過程存在兩個延遲過程。一個信息延遲過程，就是零售商將市場需求變化情況反饋批發(fā)商過程。另一個是物質(zhì)延遲過程，就是批發(fā)商得到零售商的訂貨要求需要一個時間過程來滿足這個要求。同樣，批發(fā)商的庫存也會減少，這樣就引起批發(fā)商期望庫存和批發(fā)商庫存之差，批發(fā)商就會增加向供應(yīng)商訂貨來彌補(bǔ)庫存差。同理，批發(fā)商增加訂貨量會引起供應(yīng)商向生產(chǎn)商或上級供應(yīng)商增加訂貨量，在這兩個彌補(bǔ)庫存差的過程中同樣存在延遲過程，然后來響應(yīng)市場需求。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第65頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第66頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)系統(tǒng)流圖：根據(jù)因果關(guān)系圖繪制系統(tǒng)流圖。首先要識別系統(tǒng)中的流位、流率量。本系統(tǒng)中包括零售商庫存、批發(fā)商庫存、供應(yīng)商庫存三個流位變量；市場需求率、批發(fā)商發(fā)貨率、供應(yīng)商發(fā)貨率、供應(yīng)商生產(chǎn)率、三個流率變量。各個節(jié)點(diǎn)的發(fā)貨率是根據(jù)下級節(jié)點(diǎn)的訂單來決定的。各級節(jié)點(diǎn)的訂單又是由產(chǎn)品銷售預(yù)測和庫存差來決定的。各個節(jié)點(diǎn)的發(fā)貨率還需要輔助變量來表達(dá)。輔助變量包括各節(jié)點(diǎn)的訂單量，期望庫存、銷售預(yù)測量、供應(yīng)商生產(chǎn)需求。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第67頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第68頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)建立仿真方程式：(1)市場銷售率=1000+IFTHENELSE(TIME>4，RANDOMNORMAL(-200，200，0，100，4),0)單位：箱/周(2)零售商銷售預(yù)測=SMOOTH(市場銷售率，移動平均時間)單位：箱/周(3)零售商期望庫存=期望庫存持續(xù)時間×零售商銷售預(yù)測單位：箱(4)零售商庫存=INTEG(分銷商發(fā)貨率-市場銷售率，3000)單位：箱(5)零售商訂單=MAX(0，零售商銷售預(yù)測+(零售商期望庫存-零售商庫存)/庫存調(diào)整時間)單位：箱/周(6)批發(fā)商發(fā)貨率=DELAY3(零售商訂單，運(yùn)輸延遲時間)單位：箱/周2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第69頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)(7)批發(fā)商銷售預(yù)測=SMOOTH(批發(fā)商發(fā)貨率，移動平均時間)單位：箱/周(8)批發(fā)商庫存=INTEG(供應(yīng)商發(fā)貨率-批發(fā)商發(fā)貨率，3000)單位：箱(9)批發(fā)商期望庫存=期望庫存持續(xù)時間×批發(fā)商銷售預(yù)測單位：箱(10)批發(fā)商訂單=MAX(0，批發(fā)商銷售預(yù)測+(批發(fā)商期望庫存-分銷商庫存)/庫存調(diào)整時間)單位：箱/周(11)供應(yīng)商發(fā)貨率=DELAY3(分銷商訂單，運(yùn)輸延遲時間)單位：箱/周2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第70頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)(12)供應(yīng)商銷售預(yù)測=SMOOTH(供應(yīng)商發(fā)貨率，移動平均時間)單位：箱/周(13)供應(yīng)商庫存=INTEG(供應(yīng)商生產(chǎn)率-供應(yīng)商發(fā)貨率，3000)單位：箱(14)供應(yīng)商期望庫存=期望庫存持續(xù)時間×供應(yīng)商銷售預(yù)測單位：箱(15)供應(yīng)商生產(chǎn)需求=MAX(0，供應(yīng)商銷售預(yù)測+(供應(yīng)商期望庫存-供應(yīng)商庫存)/庫存調(diào)整時間)單位：箱/周(16)供應(yīng)商生產(chǎn)率=DELAY3(供應(yīng)商生產(chǎn)需求率，生產(chǎn)延遲)單位：箱/周2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第71頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)計算機(jī)仿真：使用Vensim軟件建立系統(tǒng)流圖和填入方程式，就可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。建立仿真模型可以與現(xiàn)實(shí)對照，可以尋求削弱牛鞭效應(yīng)的策略，可以預(yù)測系統(tǒng)未來的行為趨勢。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第72頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)仿真結(jié)果2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第73頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第74頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)通過仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)啤酒游戲能夠很好地模擬供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)現(xiàn)象。系統(tǒng)中各個成員的庫存和訂單量都波動幅度很大，市場的需求信息在供應(yīng)鏈中一級一級地放大。我們已經(jīng)很好地對真實(shí)的牛鞭效應(yīng)進(jìn)行了仿真，因此現(xiàn)在需要采用措施來削弱牛鞭效應(yīng)。我們知道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的行為，同樣牛鞭效應(yīng)由啤酒游戲中的結(jié)構(gòu)決定。所以要想削弱牛鞭效應(yīng)關(guān)鍵在于進(jìn)行政策優(yōu)化。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第75頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)政策優(yōu)化：在前面已經(jīng)提到，政策優(yōu)化包括參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、邊界優(yōu)化。SD的優(yōu)化是最優(yōu)控制問題。但是這種優(yōu)化在本質(zhì)上大大不同于人們已熟悉的線性模型，常規(guī)的最優(yōu)化技術(shù)對它已無能為力。關(guān)于SD優(yōu)化的手段與方法，常用的是”試湊法”，即事先設(shè)計政策方案，然后通過模擬在所設(shè)計的方案中選優(yōu)?！霸嚋惙ā币话闶菍ο到y(tǒng)的參數(shù)而言，主要依靠建模與分析人員的經(jīng)驗和技巧，很難達(dá)到數(shù)學(xué)意義上的優(yōu)化或滿意。這也是有人質(zhì)疑系統(tǒng)動力學(xué)的地方，沒有數(shù)學(xué)上的嚴(yán)謹(jǐn)性。因此有些系統(tǒng)動力學(xué)研究者想彌補(bǔ)“試湊法”的缺點(diǎn)，開始將遺傳算法、蟻群算法、小波分析等全局優(yōu)化方法用于SD模型的優(yōu)化問題。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第76頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)對于牛鞭效應(yīng)現(xiàn)象，已經(jīng)很多國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了深入的研究，關(guān)于牛鞭效應(yīng)的原因提出了許多原因。因此在此借鑒他們的研究成果，提出的措施來削弱牛鞭效應(yīng)，通過對它們進(jìn)行仿真模擬，來驗證這些措施的效果。其中斯坦福大學(xué)HauL.Lee教授對牛鞭效應(yīng)的原因比較有說服力。本案例主要研究供應(yīng)鏈組織結(jié)構(gòu)和信息結(jié)構(gòu)對牛鞭效應(yīng)的影響，從而為優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供幫助。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第77頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)1.供應(yīng)鏈組織結(jié)構(gòu)：通過增長供應(yīng)鏈的長度和縮短供應(yīng)鏈的長度來研究牛鞭效應(yīng)的變化情況。所以我們分別研究二級供應(yīng)鏈和四級供應(yīng)鏈的庫存和訂單情況，從而與三級供應(yīng)鏈進(jìn)行對比，看驗證牛鞭效應(yīng)是否與供應(yīng)鏈的長度有關(guān)。二級供應(yīng)鏈裁掉批發(fā)商，供應(yīng)商直接和零售商進(jìn)行交易。四級供應(yīng)鏈增加一個分銷商。二級供應(yīng)鏈、四級供應(yīng)鏈和三級供應(yīng)鏈的因果關(guān)系圖、系統(tǒng)流圖、方程式都類似，因此在這里不再重復(fù)。2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第78頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第79頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第80頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第81頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第82頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第83頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第84頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第85頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第86頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)

通過對各級供應(yīng)鏈的各成員庫存量和訂單的比較，隨著供應(yīng)鏈上節(jié)點(diǎn)企業(yè)的增加,供應(yīng)商生產(chǎn)需求大幅上升，在四級供應(yīng)鏈中更是達(dá)到6000箱/周。由此說明,供應(yīng)鏈中水平層次的參與者越多,信息被加工迭代次數(shù)就越多,放大現(xiàn)象越嚴(yán)重,市場需求扭曲的程度也越大?？梢灾离S著供應(yīng)鏈長度增長，供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng)越來越嚴(yán)重。因此可以知道供應(yīng)鏈的組織結(jié)構(gòu)對牛鞭效應(yīng)是有一定的影響的，所以通過調(diào)整供應(yīng)鏈的組織結(jié)構(gòu)可以來削弱牛鞭效應(yīng)?，F(xiàn)在供應(yīng)鏈越來越向網(wǎng)絡(luò)化，虛擬化；那么這樣的供應(yīng)鏈組織調(diào)整是不是有利于供應(yīng)鏈庫存水平的穩(wěn)定呢？(拓展部分)2、供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)當(dāng)前第87頁\共有101頁\編于星期二\12點(diǎn)2.供應(yīng)鏈信息結(jié)構(gòu)：

許多研究牛鞭效應(yīng)的學(xué)者都認(rèn)為供應(yīng)鏈的信息結(jié)構(gòu)對牛鞭效應(yīng)有很大的影響，由于供應(yīng)鏈成員之間利用信息不對稱進(jìn)行商業(yè)博弈，從而導(dǎo)致市場需求信息在各級成員之間被扭曲，逐漸放大市場需求。因此很多學(xué)者提出通過供應(yīng)鏈各成員之間的協(xié)調(diào),建立有效的信息共享機(jī)制與激勵機(jī)制,可以減輕牛鞭效應(yīng)的影響。所以當(dāng)前出現(xiàn)了許多新的供應(yīng)