系统动力学简介及其相关软件综述
第九讲系统动力学--2013
观点。 认为系统的行为模式与特性主要植根于 其内部的动态结构与反馈机制；系统在 内外动力和制约因素的作用下按一定的 规律发展演化（内生观点）。 其模型模拟是一种结构－功能的模拟。
系统动力学的特点 （3）
系统动力学研究解决问题的方法是一种
定性与定量结合，系统思考、系统分析、 综合与推理的方法。
培养系统思考（ system
thinking）能
力； 建立系统思考习惯。
1、系统动力学概述
系统动力学（System Dynamics）是一门 分析研究信息反馈系统的学科，是一门探索如 何认识和解决系统问题的交叉、综合性的学科， 也是一门沟通自然科学与社会科学等领域的边 缘学科，是系统科学和管理科学的分支。 基于系统论，汲取控制论与信息论的精髓。 突出强调系统、整体的观点和联系、发展、运 动的观点。
简单地说，系统是相互作用诸单元的复合体。
基本概念 （2）：模拟（仿真）
运用系统动力学，主要是希望能够对真实
过程进行模拟。 而“模拟”的主要特点就是模仿、仿效真 实的客观事物和过程。
模拟总要涉及到某种模型或简化的表达方
式。
基本概念 （3）：模型
模型是客观存在的事物与系统的模仿、代表或替 代物，它描述客观事物与系统的内部结构、关系 与法则。 结构－功能（基本动态行为） 模拟模型的种类：
也有正反馈和负反馈系统之分。
–正反馈系统：指正反馈起主导作用。能产生 自身运动加强的过程，在此过程中运动或动 作所引起的后果将回授，使原来的趋势得到 加强。如物价－工资循环增长、世界人口增 长、军备竞赛。（良性循环与恶性循环） –负反馈系统指负反馈起主导作用的系统。运 行时，若没达到目标就会不断发生反应的系 统。如空调系统。
5 系统动力学
人口总数
出生人数
b.反馈回路具有极性：
因果链极性的积累效应产生了反馈回路的极性。
A － ＋ ＋ ＋
A ＋ －
B
－
B C
－
C
负反馈：是自我调节行为 趋于稳定
正反馈：具有自我强化效果 趋势加强（或自增长性）
●反馈回路极性的确定：
●负反馈回路（负极性）—奇数个负因果极
例：库存系统反馈回路
目标：期 望库存量
有3个反馈回路。
实例：大陆架的生态模型
近海大陆架生存着的海草和贝有以下生态关系： ①贝靠吃海草而生存。若贝增加，海草要减少， 最终将导致贝的减少； ②若贝减少了，海草数就要增加，又将引起贝的 增加。
实例：大陆架的生态模型
步1 确定系统边界
海草方面应考虑因素： ①海草数量 ②海草死亡数 ③海草繁殖数 贝方面应考虑因素： ①贝数量 ②贝死亡数 ③贝繁殖数 大陆架生态问题的系统界定 海草 吃 贝
5.2.2 几种典型多重反馈回路
2）成长与投资不足反馈回路基模
－ ＋ 对投资需求 认识程度 绩效 + ＋ 产能 延迟 产能的投资
投资需求
+
－
＋ 成长的行动
－
5.2.2 几种典型多重反馈回路
2）成长与投资不足反馈回路 实例1
－ ＋ 城市综合竞争力 延迟
对基础设施认 识程度
经济效益
经济规模
－ －
－
+
5 系统仿真
_____系统动力学
( Systems Dynamics , SD )
5.1
1956年至 60年代初 60年代初至 70年代初 70年代初至
系统动力学概论
●SD的由来和发展
系统动力学模型构建与Vensim软件应用教程
系统动力学模型构建与Vensim 软件应用教程第一部分系统动力学与Vensim 软件一、系统动力学概述系统动力学(SystemDynamics)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。
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。
系统:相互作用诸单元的复合体，例如:社会、经济、生态系统。
反馈:系统内同一单元或同一子块其输出与输入间的关系。
对整个系统而言，"反馈"则指系统输出与来自外部环境的输入的关系。
反馈可以从单元或子块或系统的输出直接联至其相应的输入，也可以经由媒介其他单元、子块、甚至其他系统实现。
所谓反馈系统就是包含有反馈环节与其作用的系统。
它要受系统本身的历史行为的影响，把历史行为的后果回授给系统本身，以影响未来的行为。
例如：库存控制系统是一个反馈系统，如图：发货使库存量减少，当库存低于期望水平以下一定数值后，库存管理人员即按预定的方针向。
生产部门订货，货物经一定延迟到达，然后使库存量逐渐回升。
反映库存当前水平的信息经过订货与生产部门的传递最终又以来自生产部门的货物的形式返回库存。
正反馈的特点是，能产生自身运动的加强过程，在此过程中运动或动作所引起的后果将回授，使原来的趋势得到加强；负反馈的特点是，能自动寻求给定的目标，未达到(或者未趋近)目标时将不断作出响应；具有正反馈特性的回路称为正反馈回路，具有负反馈特点的回路则称为负反馈回路(或称寻的回路)；分别以上述两种回路起主导作用的系统则称之为正反馈系统与负反馈系统(或称寻的系统)。
回路的概念最简单的表示方法是图形，系统动力学中常用三种图形表示法：系统结构框图(structurediagram)因果关系图(causalrelationshipdiagram)流图(stockandflowdiagram)系统动力学解决问题大体可分为五步：第一步要用系统动力学的理论、原理和方法对研究对象进行系统分析。
《系统动力学》
《系统动力学》
课程名称 系统动力学 课程编号 3041083
英文名称 System Dynamics 课程类型 本专业推荐选修课 总学时 32 理论学时 28 实验学时 4 实践学时
学分 2 预修课程 高等数学、线性代数、系统
工程
适用对象 工业工程/物流工程
课程简介
《系统动力学》是基于系统科学理论，汲取控制论和信息论的精髓，采用定性与定量相结合的方法（以定性分析为先导，定量分析为支持，两者相辅相成），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，并寻觅解决复杂问题的对策的一门学科。
系统动力学方法已成功地应用于企业、城市、地区、国家甚至世界规模的许多战略与决策等分析中，被誉为“战略与决策实验室”；系统动力学模型可作为实际系统，特别是社会、经济、生态复杂大系统的“实验室”。
系统动力学软件
• 2. 建立因果反馈图( Causal loop diagram)和建立 流图(Stock and flow diagram)
•1）建立因果反馈图（causal loop diagrams）： 以Savings-Interest为例
income
in teres t +
+
+
s av in g s
+
•target inventory is the amount of stock that should be held based on expectations about sales.
•The inventory correction is the correction for a deviation of Inventory from its target.
Equation Editor to help you form a complete
simulation model. You can analyze your model throughout（贯穿，从头到尾） the building process（建设过程） , looking at the causes and uses of a variable, and also at the loops involving the
建立因果反馈图causalloopdiagram和建立流图stockandflowdiagram?1建立因果反馈图causalloopdiagrams以savingsinterest为例演示3种分析工具causetreeusestreeloops分析因果反馈图的逻辑结构incomeinterestinterestworkeffort两个图经由变量savings的因果关系而连接刚好分别前后对调当反馈环向后回到该变量则用括号括起来
国内外系统动力学研究综述
综述——系统动力学研究现状摘要：回顾了系统动力学的国内外发展历程,特别是对20世纪90年代以来,系统动力学在宏观领域、项目管理领域、学习型组织领域、物流与供应链领域所取得的成果进行了综述。
最后指出了在基于主体的建模,心智模型、制订动态决策与学习,组织和社会的进化等理论领域和模拟软件等技术领域系统动力学未来面临的挑战和发展方向。
通过对国内外系统动力学研究的文献进行梳理，明确系统动力学理论研究、方法研究以及应用研究的研究体系，并在此基础上指出系统动力学研究趋势。
为促进系统动力学方法的广泛应用和深入研究，综述了当前国内外系统动力学应用的主要研究成果，讨论了未来系统动力学方法的应用方向。
首先评述了系统动力学在国外的发展历程及应用情况; 然后从预测、管理、优化与控制3个方面对国内系统动力学的应用研究现状进行评述，并着重从装备规模优化与控制、装备保障过程控制、装备全寿命费用管理与控制、作战效能分析与评估、作战行动指挥模拟等方面，分析了系统动力学方法在我国军事、武器和战略领域的应用研究情况; 最后指出分析装备价格及其特性之间的内在关系等是未来系统动力学方法的应用方向，探讨了系统动力学方法在寿命周期费用技术领域中的应用前景。
关键词：系统动力学、研究体系、研究综述、应用现状引言系统动力学自创立以来，其理论、方法和工具不断完善，应用方向日益扩展，在处理工业、经济、生态、环境、能源、管理、农业、军事等诸多人类社会复杂问题中发挥了重要作用。
随着现代社会复杂性、动态性、多变性等问题的逐步加剧，更加需要像系统动力学这样的方法，综合系统论、控制论、信息论等，并与经济学交叉，使人们清晰认识和深入处理产生于现代社会的非线性和时变现象，作出长期的、动态的、战略性的分析与研究［1］。
这为系统动力学方的进一步发展提供了广阔的平台，也为深入研究系统动力学的应用提供了机遇和挑战。
为此，本文从系统动力学应用研究现状入手，通过总结和分析当前系统动力学的应用情况，探寻系统动力学未来的应用前景和方向，希望能促进系统动力学方法在现代社会中的广泛应用。
第讲系统动力学及Vensim建模
Vensim Model Reader
供无Vensim及高版本的人者阅读，运行和分析模型。
但是不能修改模型。免费
Molecules
分子软件，用于构建系统动力学模型的“块”或分子结构。
用于多个建模者一起合作。
Venapps 自定义Vensim应用程序(飞行模拟器和其他接口模型)可以在Venapp builder中开发； 可用Visual BasicC, C++, Visual C++, Delphi, Excel等编程语言或多媒体工具。
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第十八页，编辑于星期五：二十点 四十五分。
Vensim 软件的历史
Vensim 专利技术
Causal Tracing™
Subscripting Optimization
Venapp Flight Simulators (Learning Environments)
Resource Allocation algorithm (ALLOC P)
量，及辅助变量，是一个多元一阶微分方程 系统的未来发展取决于其结构及初始条件: U, f(X,U,t))
系统动力学的模型，相当于这组微分方程组： X’=f(X,U,t)
16
第十六页，编辑于星期五：二十点 四十五分。
(2)Vensim 软件简介
Vensim的历史 Vensim软件的版本 Vensim软件的功能 Vensim软件的界面
系统的行为由其结构和功能所决定。 “反馈”就是信息的传输与回授。顾名思义，反馈的重点应在于”回
授’’即“反”字上。
反馈的概念是普遍存在的。比如，空调设备是人们所熟知的，为了维持室 内的温度，需要由热敏器件组成的温度继电器与冷却(或加热)系统联合运行
r语言 系统动力学
r语言系统动力学
摘要：
1.R 语言简介
2.系统动力学简介
3.R 语言在系统动力学中的应用
4.R 语言的优势和局限性
正文：
一、R 语言简介
R 语言是一种功能强大的编程语言，特别适用于统计分析和数据可视化。
R 语言的开源特性使其拥有丰富的库和扩展包，为各种领域的研究者提供了便利。
二、系统动力学简介
系统动力学（System Dynamics，简称SD）是一种研究复杂系统行为的方法，主要通过建立数学模型来描述和分析系统结构、行为和性能之间的关系。
系统动力学广泛应用于企业管理、政策分析、生态系统研究等领域。
三、R 语言在系统动力学中的应用
R 语言在系统动力学中的应用主要体现在以下几个方面：
1.数据处理与分析：R 语言可以方便地处理和分析系统动力学模型所需的数据，例如时间序列数据、交叉数据等。
2.模型构建与优化：R 语言提供了丰富的库和函数，可以帮助研究者快速构建系统动力学模型，并对模型进行优化和调整。
3.可视化分析：R 语言的可视化功能可以帮助研究者直观地展示系统动力学模型的结果，便于分析和交流。
四、R 语言的优势和局限性
1.优势：
（1）R 语言免费且开源，可以方便地获取和使用；
（2）R 语言具有丰富的库和扩展包，可以满足系统动力学研究的各种需求；
（3）R 语言具有强大的数据处理和可视化功能，可以提高研究效率。
2.局限性：
（1）R 语言的学习曲线较陡峭，对于初学者可能不太友好；
（2）部分系统动力学相关的库和函数需要自行开发或从其他语言移植，可能存在一定的技术门槛。
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系统动力学简介及其相关软件综述
系统动力学简介及其相关软件综述
一、引言
系统动力学是一种用于研究和分析动态系统行为的综合性方法。
它专注于研究系统内部各个组成部分以及其相互关系的变化规律，从而可以预测系统的未来发展趋势。
本文将为读者介绍系统动力学的基本概念和原理，并综述目前流行的系统动力学建模和分析软件。
二、系统动力学基本概念和原理
1. 系统动力学的思维方式
系统动力学强调整体性思维，即将系统视为一个整体，关注系统各部分之间的相互作用和反馈机制。
它认为系统中的各个变量会随时间变化，存在着动态的关系和行为。
2. 系统动力学的基本概念
系统动力学中的基本概念包括：流量、库存、变量、反馈回路等。
流量描述了系统中物质或信息的流动，库存表示系统中的某种资源或状态的存储量，变量则是描述系统状态的任意度量。
反馈回路则是指系统中各个部分之间的相互影响和调节。
3. 系统动力学的原理
系统动力学的原理主要包括：积累与退化原理、增长与衰减原理、正反馈与负反馈原理以及延迟修正原理。
这些原理通过建立数学方程和图形模型，使研究人员可以更好地理解和分析系统行为。
三、系统动力学建模和分析软件综述
1. Vensim
Vensim是广泛使用的系统动力学软件之一，具有直观的用户
界面和强大的建模功能。
它支持系统动力学模型的建立、模拟和分析，并提供了丰富的图表展示和结果分析工具。
2. AnyLogic
AnyLogic是一款多种建模方法都可使用的仿真软件，其中包
括系统动力学建模。
它支持从概念到实际模型的快速建立，并具有强大的仿真和实验功能，可以用于各种领域的研究和应用。
3. Powersim Studio
Powersim Studio是一款功能强大的系统动力学软件，可用于
复杂系统的建模和分析。
它提供了丰富的建模工具和函数库，支持灵活的模型设置和参数调整，并具有直观的结果展示和分析功能。
4. STELLA
STELLA是一款易于使用的系统动力学建模软件，提供直观的
图形界面和丰富的模型模板和示例。
它适用于不同领域的系统分析和决策支持，有助于用户更好地理解和管理复杂的动态系统。
四、系统动力学应用领域
系统动力学方法广泛应用于许多领域，包括经济学、环境科学、工业管理等。
它可以帮助分析和解决复杂问题，预测系统的行为和未来趋势，从而为决策者提供重要的决策支持。
五、结论
本文简要介绍了系统动力学的基本概念和原理，并综述了一些流行的系统动力学建模和分析软件。
系统动力学作为一种强大的工具，可以帮助人们 better understand和研究动态系统
的行为，并提供决策支持。
预计随着计算机技术的进一步发展，系统动力学的应用将会更加广泛和深入
总之，系统动力学是一种强大的分析和建模方法，可应用于各种领域的研究和决策支持。
通过对系统的元素和关系进行建模和仿真，系统动力学能够帮助我们更好地理解和预测复杂系统的行为和趋势。
同时，系统动力学软件的快速发展和广泛应用，为研究者和决策者提供了更多的工具和资源。
随着计算机技术的不断发展，系统动力学的应用将会更加广泛和深入，为解决现实世界的复杂问题提供更有效的方法和支持。