第九讲系统动力学--2013
系统动力学在战略风险中的运用课件
1 、系统动力学反馈关系 战略风险产生及其评价控制系统的运动可以分为２个模块：
(1)企业核心能力动态模块
风险因素模块 核心竞争力
组织能力 核心能力 运营能力
资源能力
战略能力
外部环境
系统动力学在战略风险中的运用
三、战略风险评价及控制的系统动 力学模型
（2）战略风险评价及控制模块。包括风险容量及风险评估。
系统动力学在战略风险中的运用
二、系统动力学同企业战略风险评 价及控制的适用性
（４）战略风险的控制存在时滞延迟效应。战略内部控制的效 果需要很长的时间才能得到反映。 （５）战略风险控制不适合做直接试验。战略决策涉及到企业 的生死存亡。
系统动力学在战略风险中的运用
三、战略风险评价及控制的系统动 力学模型
战略风险评价及控制模块
风险识别
风险计算 风险容量
风险评估
风险控制及监督
系统动力学在战略风险中的运用
三、战略风险评价及控制的系统动 力学模型
战略风险评价及控制系统反馈关系
风险因素模块 核心竞争力
组织能力
战略绩效
核心能力 运营能力
战略决策
资源能力
战略能力
外部环境
战略风险评价及控制模块
风险识别 风险计算 风险容量
2、运用系统动力学方法可以很好地、及时地体现战略 性风险的动态性，并可直观地显示企业战略的未来发展 趋势，易于被管理者接受。
系统动力学在战略风险中的运用
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系统动力学在战略风险中的运用
◆ 系统动力学的理论基础：反馈控制理论、决策论、信息论
◆ 系统动力学的技术手段：计算机仿真技术
◆ 系统动力学的研究对象：高阶非线性多重反馈的复杂系统
《系统动力学概论》
倍增时间定义为变量由初始值增至二倍的 初始值所需要的时间。
Td=0.6*T
倍增时间约等于70％的时间常数T。即每经 过一段时间Td，LEV的值将较前增加一倍。
P92的图5.2表示了倍增时间常数与时间常 数的关系。
一阶负反馈系统的重要参数
(1)方程式的基本形式
图 带有不变的外生输入速率的负反馈系统
系统的方程式如下： L LEV.K=LEV.J+DT*(RT2.JK-RT1.JK) R RT1.KL=CONST*DISC.K A DISC.K=GL-LEV.K C GL=100 R RT2=CRT C CRT=8
NTRT——纯速率（单位/时间）
（2）时间常数T P93 （3）减半时间常数（或半衰期）Th Th=0.69T
3.3 正反馈系统
工资 +
工资要求 +
+ 物价所受压力
物价 +
工资-物价增长系统的应关系图
A 感到来 + 自B国的
威胁
B国的武器 +
+ A国的武器
B国感到来自 + A国的威胁
军备增长系统因果关系图
状态值由LEV（0）指数衰减至“0”。
LEV 模式2
GL 模式1
时间
3.5 负反馈系统的补偿特性
负反馈系统具有当其状态变量受外生 输入（或输出）速率作用时仍力图使状态 变量趋于目标值的特性，称为补偿特性。
RT2 速率2
LEV 状态
RT1 速率1
CRT 常数
DISC 偏差
CONST 比例系数
GL 目标
SR 发货率
图 产量PR的形成结构流图
优秀系统动力学ppt
21 Chp4 主要方程
A AVSHIP.K=SMOOTH(SHIP.KL,TAS) C TAS=3 R SHIP.KL=AVD.K+SINVADJ.K+TEST1.K A TEST1.K=RANGE*RANDOM(0.1，0,9，0) C RANGE=50 L SINV.K=SINV.J+DT*(SRECEIVE.JK-SALE.JK) N SINV=10 R SRECEIVE.KL=DELAY1(SHIP.KL,SDEL) C SDEL=0.2 R SALE.KL=NS+TEST2.K A TEST2.K=RANGE1*RANDOM(0.1，0.9，0) C RANGE1=30 A SINVADJ.K=(SDINV-SINV.K)/SIATC C SIAT=1 N SDINV=15 A AVD.K=SMOOTH(SALE.KL,STAS) C STAS=2 DT=0.25/LENGTH=50/SAVPER=1/PRTPER=5/PLTPER=2
2
从因果关系图可以看出，当配送中心的订货量越多，供应商的交货量也越多， 配送中心库存量就越大，库存越大那么为了保持一定的库存量，对库存调节 的增量就越小，而调节量越小配送中心的订货量就越小。同时对零售商超市 的发货量也影响配送中心的库存量。零售商超市配送中心发货量越大，到超 市的货物量就越多，道德货物量越多，其仓库的库存越大，为保持超市库存 就要对超市的库存量进行调节，其调节量越小，配送中心对超市的发货了就 越少。
7 Chp1 研究背景
1.2 目的
运用系统动力学模型用模拟来确 定配送中心的订货量和库存量。
• 通过配送中心供应当天的配送需求。这就对配送 中心提出了较高的要求，它必须要及时为超市配 送货物，否则将无法满足超市的实际需求，还会 影响企业的信誉和服务质量。配送中心要有足够 的库存和运输车辆以便及时能为超市发货，也就 是要达到IT的要求。但是配送中心的仓库面积毕 竟有限，不可能无限量的存储某一货物，这就需 要确定一个合适的库存量。
《系统动力学模型》课件
3 交通拥堵问题
利用系统动力学模型分析 交通系统中的关键影响因 素，提出拥堵缓解策略。
总结
系统动力学模型的优 点
能够综合考虑各种因素的复杂 相互关系，揭示潜在的系统行 为规律。
系统动力学模型的局 限性
构建和验证模型需要大量的数 据和计算资源，并且容易受到 参数估计误差的影响。
系统动力学模型的未 来发展
3
1 972 年
《The Limits to Growth》的发表使系统动力学模型成为一个热门研究领域。
系统动力学基本理论
系统动力学图形符号、流量与库存的关系以及系统动力学中的反馈思想是构建系统动力学模型的基本理论。
系统动力学模型的构建
步骤一：制定概念模 型
定义系统的边界和范围，确定 系统中的因素。
步骤二：建立定量模 型
全面考虑建模元素，建立动态 模型方程。
步骤三：模型验证和 仿真
模型验证的用案例
1 企业资源分配问题
通过系统动力学模型优化 企业的资源配置方案，提 高经济效益。
2 环境污染问题
应用系统动力学模型预测 环境污染的发展趋势，制 定相应的环境保护措施。
复杂性分析
适用于复杂问题，帮助发现问题背后的潜在因果 关系。
系统动力学模型的应用领域
商业与管理 公共政策 能源与资源管理
环境与可持续发展 社会科学 健康与医疗
系统动力学模型的历史发展
1
1940年代
系统动力学的基本概念和方法首先由Jay W. Forrester提出。
2
1960年代
MIT的Jay W. Forrester开始使用计算机来构建和模拟系统动力学模型。
系统动力学.ppt
• 动 态 ( Dynamic ) 即 系 统动力学所包含的量 是随时间变化的，能 以时间为坐标的图形 表示。譬如，人口的 增长，就业人数的增 减，城镇与农村的生 活质量和物价的涨落 等都是动态问题。学 习定义动态问题的技 巧是学习系统动力学 的第一步。
一、流体力学与系统动力学
• 古典流体力学是系统动力学的重要理论基础之一 。流体力学是研究流体处于平衡和运动时的力学 规律，以及这些规律在工程上的实际应用。系统 动力学根据流体力学原理，把社会中流动的物质 和信息比拟成流体力学中的流体，例如，水流， 流体在自然界或者人造容器中流动，产生流、流 速、积累(水平)、压力、延迟等现象。同样，系 统动力学中也用流、流速、积累、压力、延迟等 概念来描绘社会经济系统中物质和信息的流动， 这就形成系统流体动力学。
R1
库存L
R2
怎样计算水平变量？
Lim dL
dt
dt 0
L(t
dt) dt
L(t)
R1
R2
L(t dt) L(t) dt(R1 R2 )
用DT近似表示dt ，上式写成
L(t DT ) L(t) DT (R1 R2 )
一阶差分方程，符号DT表示时间的差分，即两 次计算之间时间间隔的长度。
第7章 系统动力学 (System Dynamics)
• 系统动力学原理 • 建模基本步骤 • VensimPLE软件
参考文献
• 王其藩.系统动力学.北京:清华大学出版社， 1984,1988,1994.
• 都兴富.系统动力学原理及其应用.成都:西南财经大学出 版社，1989.
• 徐建华.现代地理学中的数学方法.北京:中国高等教育出 版社,2002.
南农工系统动力学复习大纲
第一早 1. 系统动力学：基于系统科学理论，采用定性与定量相结合的方法，从系统微观结构 入手，
借助计算机模拟技术来分析系统内部结构与其动态行为的矢系，寻觅解决问题对 策的一门学科。
2. (简答)为什么学习系统动力学
？
SD认为系统行为主要取决于其内部动态结构与反馈机制，由于非线性因素的作 用，
高阶次、复杂时变系统往往表现出反直观、千姿百态的动力学特征；社会、经济、 生态、生物系统等都是复杂大系统，对于这类复杂动态系统，一般方法无能为力，SD 是解决复杂动态系统的有力工具。
2•我国学者在SD方面代表：王其藩
第二章 1. 系统的定义：系统是由相互联系、相互制约、相互作用的若干部分所组成的具有特 定功能的有机整体。
集合性 指系统是由两个或两个以上的要素组成的集合体； 相矢性 是指系统内部各要素之间的相互作用、相互依赖的特定矢系； 目的性 是指系统具有明确的目标，即特定功能 2. 系统的特性：层次性、整体性、环境适应性 3. 为什么要建立模型？ 有些系统不容许在现实生活中进行试验；有些系统现实生活中容许做实验，但成 本太高，花费时间太长；有些实际系统太复杂；建立模型，可以提供脱离具体内容的逻 辑推理和计算的基础，有利于科学规律、理论、原理的发现，有利于发现一类事物的共 性。模型研究具有经济、方便、快速、可重复的特点
4. 模型的边界：元素选择过多，则繁琐、元素选择过少，则尖键信息可能丢失 5 •模型的局限性： (1) 目的明确模型的目的，并且可以度量 （2）边界清楚界定模型的边界
（3）数据要考虑建模所需的数据是否可得
6. 系统与模型的尖系：系统与模型之间存在一种映射矢系
7. 反馈系统【主要看PPT 反馈：输出与输入间的尖系 反馈系统：包含有反馈环节及其作用的系统 反馈类型：正反馈和负反馈。 8. 从反馈的类型来看，系统的基本结构（三个）：
一阶正反馈回路、一阶负反馈回路、一阶带延迟的负反馈回路 9. 系统的行为模式（六种）：
系统动力学简介
1990年，Forrester的学生Peter Senge发表 《第五项修炼》（the Fifth Decipline），该 书被誉为20世纪最重要的管理著作之一。
பைடு நூலகம்
Peter Senge
什么是系统动力学？
系统动力学(System Dynamics)是一门分析研究信 息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决 系统问题交叉的综合性的新学科。 它是系统科学和管理科学中的一个分支，也是一门 沟通自然科学和社会科学等领域的横向学科。 从系统方法论来说，系统动力学的方法是结构方法、 功能方法和历史方法的统一。 系统动力学认为，系统的行为模式与特性主要地取 决于其内部的动态结构与反馈机制。
关于情人之间相互作用的二阶系统
The Red and the Black by Stendhal
Gone with the Wind by Margaret Mitchell Romeo and Juliet by William Shakespeare
罗密欧与朱丽叶 Romeo and Juliet are madly in love with each other. With each secret meeting, Romeo’s love for Juliet grows. Because he loves her, he does everything he can to impress her. Juliet is flattered by his attention and, in return, her love for Romeo also grows. Because Romeo senses that Juliet loves him, he allows his passion to soar(骤升,升腾).
系统动力学模型
第10章系统动力学模型系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室，自从问世以来，可以说是硕果累累。
1 系统动力学概述2 系统动力学的基础知识3 系统动力学模型第1节系统动力学概述1.1 概念系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法，它是系统科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科，实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。
系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系，其主要含义如下：1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法；2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统；3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题，故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室”；4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法，但要有计算机仿真语言DYNAMIC的支持，如：PD PLUS，VENSIM等的支持；5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系；6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计算机仿真实验结果，即坐标图象和二维报表；系统动力学模型建立的一般步骤是：明确问题，绘制因果关系图，绘制系统动力学模型流图，建立系统动力学模型，仿真实验，检验或修改模型或参数，战略分析与决策。
地理系统也是一个复杂的动态系统，因此，许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力，并积极开展了区域发展，城市发展，环境规划等方面的推广应用工作，因此，各类地理系统动力学模型即应运而生。
1.2 发展概况系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特（JAY.W.FORRESTER）提出来的。
目前，风靡全世界，成为社会科学重要实验手段，它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。
系统动力学第一章
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பைடு நூலகம்
1.1 系统动力学概念
系统动力学（system dynamics, SD）是基于系统科学理论， 采用定性与定量相结合的方法，从系统微观结构入手，借 助计算机模拟技术来分析系统内部结构与其动态行为的关 系，并寻觅解决问题的对策的一门学科。
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1.2 系统动力学发展历史
系统动力学的发展过程大致可分为三个阶段： 第一阶段：20世纪50~60年代SD学科的诞生
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1.2 系统动力学发展历史
第二阶段：20世纪70-80年代的发展成熟
世界模型 国家模型 项目管理领域
应用领域
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1.2 系统动力学发展历史
第三阶段：20世纪90年代至今 SD广泛应用与传播
SD在世界范围内得到广泛的传播，其应用范围更广泛; 目前SD正加强与控制理论、系统科学、突变理论、耗散结 构与分叉、结构稳定性分析、灵敏度分析、统计分析、参 数估计、最优化技术应用、类属结构研究、专家系统等方 面的联系；美、英、法、联邦德国、日本等国纷纷采用系 统动力学方法来研究各自的社会经济问题，涉及到经济、 能源、交通、环境、生态、生物、医学、工业、城市等广 泛的领域。
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1.3 系统动力学在我国的发展
2、理论领域 我国学者在理论方面的研究，主要是以SD理论为主框架， 综合应用多种理论和方法的综合分析动态研究方法。 （1）SD和图论相结合 应用图论分析方法给出SD的流量图的极大出树及反馈回路 一种确定方法，建立了系统动力学的流率基本入树建模法， 枝向量行列式矩阵反馈环计算法，得到另一种系统动力学 规范化建模方法——基于入树结构理论的建模方法； （2）SD和GA算法结合 利用GA算法来研究系统结构的变化。
研究方法丨系统动力学模型构建步骤
系统动力学(System Dynamics，简称SD)始创于1956年，在20世纪50年代末成为一门独立完整的学科，其创始者为美国麻省理工学院（MIT）的福瑞斯特（Forrester J. W.）教授。
系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的综合性交叉学科。
它是系统科学与管理科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学等领域的横向学科。
使用系统动力学模型进行研究，就是将所研究对象置于系统的形式中加以考察。
在确定好系统边界之后，用计算机程序直接建立真实系统的模型，并且通过计算机的模拟计算了解系统随时间变化的行为或系统的特性。
旅游系统是一个多要素构成的复杂动态综合体，旅游研究需要对不同产业或行业的研究成果和不同时间或空间的统计资料进行汇总分析和跨专业、跨学科、跨部门的探讨，因此可以运用系统仿真方法对旅游系统进行分析。
国外学者较早的将 SD应用于旅游研究，主要成果集中在旅游地研究、生态环境、旅游发展、社会经济系统、旅游供应链、旅游和政治等方面；国内学者将SD 方法用于旅行社、旅游经济、城市旅游、生态旅游等方面的研究（张丽丽, 贺舟 2014）。
SD被称为“战略与策略实验室”， SD在建模时借助于“流图”，它与其它模型方法相比具有的优越性体现在：①SD是一门可用于研究处理旅游社会学、旅游经济和旅游生态等一类长期性和周期性的问题。
它可在宏观与微观的层次上对复杂多层次、多部门的大系统进行综合研究。
②SD的研究对象是开放系统，认为系统的行为模式与特性主要根植于其内部的动态结构与反馈机制。
③SD研究解决问题的方法是一种定性与定量相结合，分析、综合与推理的方法，适用于对数据不足的问题进行研究。
④SD模型是旅游社会经济系统一类系统的实验室，适用于处理精度要求不高的复杂的旅游社会经济问题。
一些高阶非线性动态的问题，应用一般数学方法很难求解（王妙妙, 章锦河 2010）。
建立系统动力学（SD）模型，首先要明确系统仿真的目的，找出要解决的关键问题；其次一定要确定好系统的边界，因为系统动力学分析的系统行为是基于系统内部要素相互作用而产生的，并假定系统外部环境的变化不给系统行为产生本质的影响，也不受系统内部因素的控制。