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1、系统动力学第一讲介绍第一页，共一百零一页。优选系统动力学第一讲介绍优选系统动力学第一讲介绍第二页，共一百零一页。o System dynamics is a method for studying the world around us. Unlike other scientists, who study the world by breaking it up into smaller and smaller pieces, system dynamicists look at things as a whole. The central concept to system dynamics
2、 is understanding how all the objects in a system interact with one another. The objects and people in a system interact through feedback loops, where a change in one variable affects other variables over time, which in turn affects the original variable, and so on. The Beginning of System Dynamics.
3、 by Prof. Jay W. Forrester, 1989p What is System Dynamics 第三页，共一百零一页。o System dynamics is an approach to understanding the behavior of complex systems over time. It deals with internal feedback loops and time delays that affect the behavior of the entire system. What makes using system dynamics diff
4、erent from other approaches to studying complex systems is the use of feedback loops and stocks and flows. These elements help describe how even seemingly simple systems display baffling nonlinearity MIT System Dynamics groupp What is System Dynamics 第四页，共一百零一页。 System Dynamics is a perspective and
5、set of conceptual tools that enable us to understand the structure and dynamics of complex systems. System Dynamics is also a rigorous modeling method that enable us to build formal computer simulations of complex systems and use them to design more effective policies and organizations (John D. Ster
6、man ,2001).p What is System Dynamics 第五页，共一百零一页。p课程目程目标Building computer models of feedback systems and using the models to study the dynamic behavior of the modeled system in order to enhance understanding, predict how the system might behave under different circumstances, or find ways to improve t
7、he performance of the system. I really hope the course should give students a more I really hope the course should give students a more effective way of interpreting the world around themeffective way of interpreting the world around themAfter this class the students should be able toAfter this clas
8、s the students should be able to第六页，共一百零一页。p 课程内容程内容p简简介及概述：介及概述：历历史，工具及系史，工具及系统动统动力学的概念力学的概念p系系统动统动力学的工具力学的工具(第一部分第一部分)：建立因果回路：建立因果回路图图（Causal Loop Diagram）的理）的理论论。顶顶点点赋权赋权分析分析p系系统统思考：系思考：系统统基模（基模（systems archetype）分析）分析p系系统动统动力学的工具力学的工具(第二部分第二部分)：建立系：建立系统统的存量的存量(Stock)及流量及流量(Flow)结结构，即流构，即流图图模型。流率
9、基本入模型。流率基本入树树建模法建模法p系系统动统动力学的工具力学的工具(第三部分第三部分)：仿真方程：仿真方程p仿真分析仿真分析第七页，共一百零一页。p参考书目参考书目1.王其藩. 系统动力学. 上海财经大学出版社, 2009. 2.贾仁安. 系统动力学-反馈动态性复杂分析, 高等教育出版社，20023.John D. Sterman . Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World, 2000,McGraw-Hill Higher Education4.Peter.M.Senge . The Fif
10、th Discipline5.钟永光, 贾晓菁, 李旭. 系统动力学. 科学出版社, 2009.6.贾仁安，王翠霞，涂国平，邓群钊.规模养种生态能源工程反馈动态复杂性分析M.科学出版社，20077.J.W.Forrester, Industrial Dynamics, Principles of Systems, Urban Dynamics, World Dynamics 第八页，共一百零一页。p期刊期刊pSystem Dynamics Reviewp系统工程理论与实践系统工程理论与实践p系统工程系统工程第九页，共一百零一页。p相关网站相关网站(1)MIT系系统动统动力学小力学小组组 htt
11、p:/sdg.scripts.mit.edu/(2)中国学中国学习习型型组织组织 (3)系系统动统动力学学会力学学会 http:/www.systemdynamics.org/(4)系系统动统动力学力学讨论论坛讨论论坛 http:/www.systemdynamics.org/forum/第十页，共一百零一页。pSoftware used in the courseVensimVentana Systems , inc.第十一页，共一百零一页。p系系统动力学力学发展展历程程产生背景：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、
12、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。第十二页，共一百零一页。 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。第十三页，共一百零一页。 System Dynamics System Dynamics was
13、 created during the mid-1950s by Professor Jay W.Forrester of the Massachusetts Institute of Technology. System dynamics / simulationJay W. Forrester (1918-) 第十四页，共一百零一页。1.1958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。2.1961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。3.1968年出版系统原理(Principles of Sys
14、tems)一书，论述了系统动力学的基本原理和方法。4.1969年出版城市动力学(Urban Dynamics)，研究波士顿市的各种问题。5.1971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”。nForrester等在系统动力学方面的主要成果等在系统动力学方面的主要成果第十五页，共一百零一页。 20世纪70年代，世界工业生产呈指数增长,而金融与经济却处在周期性衰退,通货膨胀；人口迅速增长，城市人口发展失控，就业困难；非再生自然资源消耗呈指数增长,资源日渐枯竭,生态环境恶化。 罗马俱乐部探索产生这些问题的原因，寻求未来世界与人类摆脱
15、困境的出路。由于这些问题涉及社会、经济和技术等因素，而且这些因素之间呈现错综复杂的关系，鉴于当时一些常用的理论方法、工具难以解决，他们求助于SD.世界模型背景世界模型背景第十六页，共一百零一页。p1972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。p1972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
16、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。(经济长经济长波波通常是指经济发展过程中存在的持续时间为50年左右的周期波动 )nForrester等在系统动力学方面的主要成果等在系统动力学方面的主要成果第十七页，共一百零一页。 继世界模型之后，福雷斯特教授等又开始了历时10年以上的美国“国家模型”(System Dynamics National Model)的研究。该模型在宏观经济学和微观经济学之间架起桥梁，成功地研究了通货膨胀和失业等等社会经济问题，并第一次从理论上阐明了西方经济学家长期争论不休的经济长波产生的机制。美国国家模型美国国家模型 美国国家模型（耗资600万美元，方程数4000）代表了系统动力学的最新成果，它标志着系统动力学在理论及应用方面进入了一个更为成熟的阶段。第十八页，共一百零一页。第一第一阶阶段：段： SD的的诞诞生生20世世纪纪50-60年代年代 由于SD这种方法早期研究对象是以企业为中心的工业系统，初名也就叫工工业动业动力学力学。这阶段主要是以福雷斯特教授在哈佛商业评论发表的工业动力学作为奠基之作，之后他又讲述了系统动力
