(完整版)系统动力学模型案例分析
系统动力学课件与案例分析可编辑全文
能改善公司的成长，使得
以指数方式增长。
1企业成长与投资不足案例
❖ 系统边界的确定：划定系统边界应根据建模目的，把那些 与所研究的问题关系密切的重要变量划入系统边界内。在 此案例中，我们主要关注企业成长问题，研究影响企业营 业收入的因素。根据案例介绍因此我们将仅仅研究企业的 生产、市场、销售部门。不涉及其他部门，竞争对手等等。
(16)供应商生产率=DELAY3(供应商生产需求率，生产延迟) 单位：箱/周
2供应链中牛鞭效应
计算机仿真：
使用Vensim软件建立系统流图和填入方程式， 就可以对系统进行仿真。建立仿真模型可以与现 实对照，可以寻求削弱牛鞭效应的策略，可以预 测系统未来的行为趋势。
仿真结果
2供应链中牛鞭效应
2供应链中牛鞭效应
2供应链中牛鞭效应
问题识别：本案例主要研究供应链中牛鞭效应，各个供应链 节点库存积压，库存波动幅度比较大，不够稳定，导致供 应链的成本居高不下，失去了竞争优势。因此急需采取措 施来削弱牛鞭效应，从而能够降低整条供应链的成本，建 立稳定的竞争优势。因此本案例通过啤酒游戏来对供应链 进行仿真，从而为寻找较优的供应链结构来削弱牛鞭效应， 降低成本。
2供应链中牛鞭效应
2供应链中牛鞭效应
❖ 建立仿真方程式： (1)市场销售率=1000+IF THEN ELSE(TIME>4，RANDOM
NORMAL(-200，200，0，100，4),0) 单位：箱/周 (2)零售商销售预测=SMOOTH(市场销售率，移动平均时间)
单位：箱/周 (3)零售商期望库存=期望库存持续时间×零售商销售预测
1企业成长与投资不足案例
1企业成长与投资不足案例
❖ 3.那么从上图可以看出正反馈回路使得营业收入增长，但
系统动力学案例素材
系统动力学案例素材
1. 疫情传播模型
该模型将人群划分为易感染、已感染、康复和死亡四类人群，并考虑了传染率、治愈率和死亡率等因素。
可以分析不同的防疫措施对疫情传播的影响，帮助决策者更好地制定防疫策略。
2. 市场营销模型
该模型考虑市场需求、市场规模、市场份额、产品价格和广告投入等因素。
可以预测产品销售量、市场占有率以及收入和利润等经济指标，有助于企业确定营销策略，提高市场竞争力。
3. 环境污染模型
该模型考虑了环境污染源、废气排放量、污染物浓度和环境容量等因素。
可以模拟环境污染的扩散和影响，帮助政策制定者评估不同的环保政策和措施，减轻环境污染问题。
4. 经济增长模型
该模型将经济生产要素划分为资本和劳动力，考虑了技术进步和资本投资等因素，可以预测经济增长率和产出规模等宏观经济指标，帮助政策制定者决策和管理。
5. 人力资源模型
该模型考虑企业人力资源的组成、流动和培养等因素，可以预测人力资源投入和产出，对企业的人力资源战略决策和管理提供支持。
(完整版)系统动力学模型SD3
(19) rabbit births = Rabbit Population * rabbit birth rate Units: Rabbit/Year
(20) rabbit crowding = Rabbit Population/carrying capacity Units: Dmnl
建立表函数的原则
1. 建立表函数时大致要考虑：曲线的斜率和形状，一个或一个以上的特 殊点和参考曲线。
2. 设置曲线的斜率。使之与其表示的影响的性质吻合，负值斜率代表负 反馈，正值斜率代表正反馈。
3. 选择曲线的形状。小心确定在极端条件下和曲线中部的斜率与曲线的 值。
4. 尽可能在表函数上把x,y的特殊点标出，如：x,y分别取0和1时，极端 条件下的x,y值和某些研究问题所要求的特殊点。
LEVEL.K*CONST
LEVEL.K/LIFE
(GOAL.K-LEVEL.K)/ADJTM
LEVEL.K*AUX.K与LEVEL.K/AUX.K EFFECT.K+NORM.K（某些因素的影响作用+额定速率）
EFFECT.K*NORM.K（额定速率与某个（或几个）因子的乘积）
LEVEL.K*CONST
建立方程的目的：在于使模型能用计算机模拟（或得到解析 解），以研究模型假设中隐含的动力学特性，并确定解决问题 的方法与对策。
状态变量与Level方程 速率（变化率）方程 辅助方程 SD模型举例
5.1.1 状态变量与Level方程
状态变量是随时间而变化的积累量，是物质、能量与信息的储存环节。 如：人口、企业雇员人数、库存、生产能力、银行存款等。
《企业安全评价的系统动力学模型研究与应用》范文
《企业安全评价的系统动力学模型研究与应用》篇一一、引言企业安全评价是一个涉及风险预测、安全性能和经营效益的综合性工作。
它要求对企业的安全管理体系进行全面的、系统的、动态的评估，从而为企业的安全运营提供科学的决策依据。
然而，传统的安全评价方法往往忽视了系统的动态性和复杂性，无法准确反映企业安全状况的实时变化。
因此，本文将研究并应用系统动力学模型，以解决这一问题。
二、系统动力学模型概述系统动力学模型是一种基于系统思考和计算机模拟的技术，用于研究复杂系统的动态行为和结构关系。
该模型通过建立系统的因果关系图和存量流量图，分析系统的内部结构和动态变化，从而预测系统的未来行为。
在企业安全评价中，系统动力学模型可以有效地描述企业安全系统的动态过程，揭示各种因素之间的相互关系和影响机制。
三、企业安全评价的系统动力学模型构建（一）模型假设与变量设定在构建企业安全评价的系统动力学模型时，我们首先需要设定一些假设和变量。
假设企业安全系统是一个复杂的、动态的系统，包含多个相互关联的子系统（如人员管理、设备管理、环境管理等）。
变量包括各子系统的状态变量、输入变量和输出变量等。
（二）因果关系图和存量流量图的建立根据企业安全系统的特点和实际需求，我们建立了因果关系图和存量流量图。
因果关系图描述了各因素之间的因果关系和影响路径，存量流量图则描述了各子系统的存量和流量变化情况。
通过这两张图，我们可以清晰地了解企业安全系统的内部结构和动态变化。
（三）模型方程的建立与求解根据因果关系图和存量流量图，我们建立了相应的微分方程和其他数学方程，形成了企业安全评价的系统动力学模型。
然后，我们利用计算机软件对模型进行求解，得到各子系统的动态变化情况和整体安全评价结果。
四、企业安全评价的系统动力学模型应用（一）应用场景企业安全评价的系统动力学模型可以应用于企业的日常安全管理、安全风险预测、安全政策制定等多个场景。
通过模拟不同场景下的企业安全状况，我们可以为企业的安全决策提供科学的依据。
(完整版)系统动力学模型案例分析
系统动力学模型介绍1.系统动力学的思想、方法系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。
系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。
而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在—定条件下互相转化。
所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。
系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。
其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。
模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。
因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。
2.建模原理与步骤(1)建模原理用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。
系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。
系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。
系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。
系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点，就是实现结构和功能的双模拟，因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。
与其它模型一样，系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表，而不是原原本本地翻译或复制。
系统动力学与案例分析
系统动力学与案例分析一、系统动力学发展历程（一）产生背景第二次世界大战以后，随着工业化的进程，某些国家的社会问题日趋严重，例如城市人口剧增、失业、环境污染、资源枯竭。
这些问题范围广泛，关系复杂，因素众多，具有如下三个特点：各问题之间有密切的关联，而且往往存在矛盾的关系，例如经济增长与环境保护等。
许多问题如投资效果、环境污染、信息传递等有较长的延迟，因此处理问题必须从动态而不是静态的角度出发。
许多问题中既存在如经济量那样的定量的东西，又存在如价值观念等偏于定性的东西。
这就给问题的处理带来很大的困难。
新的问题迫切需要有新的方法来处理；另一方面，在技术上由于电子计算机技术的突破使得新的方法有了产生的可能。
于是系统动力学便应运而生。
（二）J.W.Forrester等教授在系统动力学的主要成果：1958年发表著名论文《工业动力学——决策的一个重要突破口》，首次介绍工业动力学的概念与方法。
1961年出版《工业动力学》(Industrial Dynamics)一书，该书代表了系统动力学的早期成果。
1968年出版《系统原理》(Principles of Systems)一书，论述了系统动力学的基本原理和方法。
1969年出版《城市动力学》(Urban Dynamics)，研究波士顿市的各种问题。
1971年进一步把研究对象扩大到世界范围，出版《世界动力学》(World Dynamics)一书，提出了“世界模型II”。
1972年他的学生梅多斯教授等出版了《增长的极限》(The Limits to Growth)一书，提出了更为细致的“世界模型III”。
这个由罗马俱乐部主持的世界模型的研究报告已被翻译成34种语言，在世界上发行了600多万册。
两个世界模型在国际上引起强烈的反响。
1972年Forrester领导MIT小组，在政府与企业的资助下花费10年的时间完成国家模型的研究，该模型揭示了美国与西方国家的经济长波的内在机制，成功解释了美国70年代以来的通货膨胀、失业率和实际利率同时增长的经济问题。
系统动力学模型案例分析
系统动力学模型介绍1.系统动力学的思想、方法系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。
系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。
而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在—定条件下互相转化。
所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。
系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。
其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。
模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。
因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。
2.建模原理与步骤(1)建模原理用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。
系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。
系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。
系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。
系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点，就是实现结构和功能的双模拟，因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。
与其它模型一样，系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表，而不是原原本本地翻译或复制。
系统动力学模型案例分析
--- 时Sr“卅…系统动力学模型介绍1•系统动力学的思想、方法系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。
系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。
而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在一定条件下互相转化。
所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。
系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。
其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。
模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。
因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。
2.建模原理与步骤任务）调研*问气定义划定界限政策分析与模空便用系统分析*结构分析*建官方程*修改模型----------------------- 时磊5说--------- - ------ ---------（1）建模原理用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。
系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。
系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。
系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。
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系统动力学模型介绍
1.系统动力学的思想、方法
系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。
系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。
而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在—定条件下互相转化。
所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。
系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。
其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。
模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。
因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。
2.建模原理与步骤
(1)建模原理
用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。
系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。
系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。
系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。
系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点，就是实现结构和功能的双模拟，因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。
与其它模型一样，系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表，而不是原原本本地翻译或复制。
因此，在构造系统动力学模型的过程中，必须注意把握大局，抓主要矛盾，合理地定义系统变量和确定系统边界。
系统动力学模型的一致性和有效性的检验，有一整套定性、定量的方法，如结构和参数的灵敏度分析，极端条件下的模拟试验和统计方法检验等等，但评价一个模型优劣程度的最终标准是客观实践，而实践的检验是长期的，不是一二次就可以完成的。
因此，一个即使是精心构造出来的模型也必须在以后的应用中不断修改、不断完善，以适应实际系统新的变化和新的目标。
(2)建模步骤
系统动力学构模过程是一个认识问题和解决问题的过程，根据人们对客观事物认识的规律，这是一个波浪式前进、螺旋式上升的过程，因此它必须是一个由粗到细，由表及里，多次循环，不断深化的过程。
系统动力学将整个构模过程归纳为系统分析、结构分析、模型建立、模型试验和模型使用五大步骤这五大步骤有一定的先后次序，但按照构模过程中的具体情况，它们又都是交叉、反复进行的。
第一步系统分析的主要任务是明确系统问题，广泛收集解决系统问题的有关数据、资料和信息，然后大致划定系统的边界。
第二步结构分析的注意力集中在系统的结构分解、确定系统变量和信息反馈机制。
第三步模型建立是系统结构的量化过程(建立模型方程进行量化)。
第四步模型试验是借助于计算机对模型进行模拟试验和调试，经过对模型各种性能指标的评估不断修改、完善模型。
第五步模型使用是在已经建立起来的模型上对系统问题进行定量的分析研究和做各种政策实验。
3.建模工具
系统动力学软件VENSIM PLE软件
4.建模方法
因果关系图法
在因果关系图中，各变量彼此之间的因果关系是用因果链来连接的。
因果链是一个带箭头的实线(直线或弧线)，箭头方向表示因果关系的作用方向，箭头旁标有“+”或“-”号，分别表示两种极性的因果链。
a．正向因果链A→+B：表示原因A的变化(增或减)引起结果B在同一方向上发生变化(增或减)。
b．负向因果链A→-B：表示原因A的变化(增或减)引起结果B在相反方向上发生变化(减或增)。
如图
流图法
流图法又叫结构图法,它采用一套独特的符号体系来分别描述系统中不同类型的变量以及各变量之间的相互作用关系。
①状态变量
状态变量又称作位，它是表征系统状态的内部变量，可以表示系统中的物
质、人员等的稳定或增减的状况。
状态变量的流图符号是一个方框，方框内填写状态变量的名字。
显然，能够对状态变量的变化产生影响的只是速率变量。
状态方程可根据有关基本定律来建立，如连续性原理、能量质量守恒原理等。
状态方程有三种最基本的表达方式：微分方程表达、差分方程表达和积分方程表达。
在一定的条件下，这三种表达方式可以互相转化。
如图
5.建模方程类型
以财政补贴为例
PT.K=PT.J+PTL*PT.J*Time
式中
PT.K—第K年财政补贴（万元）；
PT.J—第J年年财政补贴（万元）；
PTL—年财政补贴率
程序模块如图
方程建立好后，设置变量和时间步长，检查模型，运行得到模拟图像和预测数据。
下面用人口的出生率为例
影响出生率的因素我们可以认为有人口性别比例，人口年龄分布，政策系数等一般来说人口性别比例应该是1:1，但是考虑到统计的实际的数据有可能不是1:1，这个可以通过历年的不同性别的人口数量得到，人口年龄分布即为：婴儿，小孩，青年，中年，老年等。
影响出生率的当然就是达到生育年龄的青年和中年（一般16~45岁）。
政策系数即为计划生育政策执行的严格程度（政府部门可以得到）。
如果严格执行“一对夫妇一个孩”的人口政策，政策系数=1，随着执行程度的放松，其值增加。
例如，如果实施“一对夫妇两个孩”的人口政策，政策系数=2。
迁入迁出的人口数量可以通过统计数据得到。
下面主要看下这几个因素对出生率的影响，建模方程
d(出生率)/d(时间)=“青年和中年（一般16~45岁）”*出生率*（性别比）/（100+性别比）*政策系数+（迁入-迁出）*系数(函数)；
（也有可能符合一定的非线性方程之类的，要继续深入的研究）
模型参数估计常用方法：
应用统计资料、调查资料确定参数；
一些常用的数学方法，如经济计量学方法，算法等；
从模型中部分变量关系中确定参数值；
根据模型的参考行为特征估计参数值
专家评估。
此处借用别人的图像解释效果。
GRAPH
2,000
4,000
2,000
6,000
0 1,000
4
4
4
4
4
4
44
4
4 3
3
3
3
3
3
3
3
3
33 2
2
2
2
2
222
2
2
2 1
1
1
1
1
1
1
1111
20102014201820222026203020342038204220462050
Time (Year)
0-14岁11111111111 15-64岁22222222222 65岁及以上3333333333
总人口4444444444
5.模型里还可以加入数学函数，逻辑函数，取大取小函数，阶跃函数，开关函数，延迟函数等，进而模型将会更复杂。
其他的小系统模块（投资收益，缴费金额等）的建模类似。
6.把每个小的系统模块的微分方程或者差分方程，输入系统，运行模块即可得到模拟曲线和一些模拟预测数据，通过改变变量，反复试验可以得到主要影响变量，每个小的系统模块再进行集成，一层一层的就可以得到目标的要求，同时还可以根据每次的实验结果给出相关的政策与对策。