系统工程系统动力学仿真PPT学习教案

1、会计学1第四章 系统仿真及系统动力学方法1.系统仿真概述2.系统动力学结构模型化原理3.基本反馈回路的DYNAMO仿真分析4.系统动力学模拟步骤5.常用软件第1页/共96页 教学内容1.系统仿真概述2.系统动力学结构模型化原理3. DYNAMO仿真分析教学要求1.熟悉系统仿真的相关概念2.掌握系统动力学建模的原理、方法及步骤3.熟练应用STELLA进行系统仿真教学重点及难点l因果关系图及流图的绘制lDYNAMO仿真 第2页/共96页第3页/共96页实际系统计算机模型建模仿真第4页/共96页第5页/共96页第6页/共96页第7页/共96页第8页/共96页第9页/共96页第10页/共96页（三）系

2、统动力学的发展及特点1、由来与发展 系统动力学(System Dynamics,简称SD)是美国麻省理工学院福雷斯特(JwForrester)教授提出来的研究系统动态行为的一种计算机仿真技术。第11页/共96页第12页/共96页第13页/共96页第14页/共96页系统动力学发展第15页/共96页第16页/共96页第17页/共96页经进入公众的谈论话题经进入公众的谈论话题第18页/共96页第19页/共96页第20页/共96页途径。途径。”第21页/共96页第22页/共96页第23页/共96页 “系统思考”是“学习型组织”理论的第五部分，又是它的核心，为了突出它，该书定名为第五项修炼。 第24页/

3、共96页2、研究对象及其结构特点（1）研究对象社会系统（2）SD将社会系统当作非线性（多重）信息反 馈系统来研究（3）结构特点 抉择性具有决策环节（人、信息） 自律性具有反馈环节 非线性具有延迟环节第25页/共96页第26页/共96页第27页/共96页认识问题界定系统要素及其因果关系分析建立结构模型建立量化分析模型仿真分析比较与评价政策分析初步分析规范分析综合分析SD工作程序图4、工作程序第28页/共96页二、SD结构模型化原理 1、基本原理 决策信息行动系统状态速率变量水准变量信息 流（行动）(Rate)(Level)第29页/共96页第30页/共96页第31页/共96页第32页/共96页四

4、个基本要素状态、信息、决策、行动两个基本变量水准变量（L）、速率变量（R）一个基本思想反馈控制第33页/共96页2、因果关系图和流图 （1）因果关系图（因果反馈回路） 因果箭因果链因果（反馈）回路利息(元/年)银行货币利率+(+)第34页/共96页第35页/共96页第36页/共96页第37页/共96页人口出生率人口总数利息(元/年)银行货币利率+(+)第38页/共96页下一年的销售增长每年的年收入增长速率+(+)恶性循环良性循环第39页/共96页第40页/共96页人口死亡率人口总数第41页/共96页第42页/共96页第43页/共96页第44页/共96页例1：例2：例3：天敌害虫种群系统天敌数量

5、（输入）害虫数量（输出）害虫环境系统初春气温（输入）害虫数量（输出）害虫作物系统害虫数量（输入）作物长势（输出）反馈环反馈环反馈环第45页/共96页第46页/共96页第47页/共96页第48页/共96页第49页/共96页库存量订货量库存差额期望库存+-（ -）第50页/共96页负反馈系统实例库存发货单期望库存定货途中货物量收货一个简单的库存控制系统：（）第51页/共96页对服务质量的重视程度有效的读者意见读者意见+-（-）偏见负反馈系统实例第52页/共96页第53页/共96页第54页/共96页人口分配生产消费流通消费水平资源消耗或占用量资源存量+-+-(-)(-)第55页/共96页第56页/共

6、96页第57页/共96页2第58页/共96页第59页/共96页第60页/共96页 3.流图绘制程序和方法 明确问题及其构成要素； 绘制要素间相互作用关系的因果关系图。注意一定要形成回路； 确定变量类型（L变量、R变量和A变量）。将要素转化为变量，是建模的关键一步。 绘制SD流图。 在绘制流图时，应特别注意形成正确的回路和用好信息连接线，并注意不要把不同的实物流直连在一起.第61页/共96页 a. 水准（L）变量是积累变量，可定义在任何时间点；而速率（R)变量只 在一个时段才有意义。 b. 决策者最为关注和需要输出的要素一般被处理成L变量。 c. 在反馈控制回路中，两个L变量或两个R变量不能直接

7、相连 。 d. 为降低系统的阶次，应尽可能减少回路中L变量的个数。故在实际系统描述中，辅助（A）变量在数量上一般是较多的。第62页/共96页 库存量每周订货量库存差额+-（-）期望库存库存量水准变量每周订货量速率变量库存差额辅助变量3、举例第63页/共96页ID目标库存量实际库存量库存差周订货量R第64页/共96页利息(元/年)银行货币利率+(+)第65页/共96页出生人口人口总量死亡人口（平均）出生率（平均）死亡率（ -）-+（+）第66页/共96页组织绩效组织改善组织缺陷（ -）-+第67页/共96页3、举例 L1R1（利息1）C1(利率)IR1(订货量)库存量DY(期望库存)（库存差额）

8、PR1R2(出生人口)(人口总量) (死亡人口)C1（出生率）C2（死亡率）组织改善组 织绩 效组织缺陷。 第68页/共96页第69页/共96页工厂订货供应系统边界顾客购货销售外生变量或扰动变量零售店第70页/共96页零售店零售店的销售量；库存量；订货量工厂工厂未供订货量；生产量；生产能力；计划产量 3.因果关系分析第71页/共96页零售店销售零售店订货零售店库存工厂未供订货计划产量工厂生产能力工厂生产商店工厂第72页/共96页第73页/共96页第74页/共96页第75页/共96页DTDTJKKL前一时刻现在时刻下一时刻J K L第76页/共96页第77页/共96页第78页/共96页第79页/

9、共96页（3）辅助方程（A方程）第80页/共96页第81页/共96页第82页/共96页第83页/共96页例：一阶正反馈回路 年人口增 加 (+)PR+ P PR PC1（人口年自然增长率0.02）。L PK=PJ+DT*PRJKN P=100R PRKL=C1*PKC C1=0.02 PPR0100211022.042104.042.0808p1000一阶正反馈（简单人口问题）系统输出特性曲线人口数+第84页/共96页投资产值积累+源工业产值LCRT积累AJ积累率C2投资率C1第85页/共96页一级负反馈回路 库存量库存差额订货量+()R1DI+期望库存Y1000 Z（订货调整时间，5）I R1D Y（6000）。L IK=IJ+DT*R1JKN I=1000R R1KL=DK/ZA DK=Y-IKC Z=5C Y=6000 IDR10100050001000120