系统动力学课程介绍课件

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1、2018年3月特斯拉季度报告会议上,出现一个情况,CEO 马斯克拒绝回答分析师 Toni Sacconaghi 的关于未来融资需求的问题(这家电动汽车制造商在3月的三个月中公布季度亏损近7.1亿美元,比去年同期增长了一倍多),并蔑称其为“枯燥的傻 X 问题”(Boring bonehead question)。枯燥的傻 X 问题:1ppt课件Toni与Steven之间的对话Steve,在你说的市场从非智能机到智能机的迁移过程中,如果市场开始朝稍微低端一点的智能机移动,如果市场开始迁移到非常低的价格点,然后你觉得你无法在这个价格点做出一个合适的产品,你会在这种情况下丢失市场份额。这种理解是否正确

2、?你看问题的角度是错误的。你的角度是在一个碎片化的世界里做硬件的人。你观察的角度是一个硬件厂商,既不了解软件,也不去把它作为一个整合的产品思考,然后就假设软件会自然而然地工作。你就坐在哪里想,“我们如何把这个东西弄得更便宜?好吧,那我们把屏幕弄小一点,弄个慢点的处理器,减少一点内存”。然后你就想当然认为软件会自动在你的梦想中的产品上运行。但那不会发生。因为那些 app 开发者利用了那些先前有大屏幕,更快处理器和更多功能的智能机给他们的客户开发了更好得多的产品。大部分开发者不会跟随你,大部分人会说,“对不起,我不会因为你弄了一个便宜五十美元的手机,然后央求我写软件,就跑回去开发一款降级缩水了的应

3、用”。2ppt课件从故事里你get了什么?傻的让人心疼傻的让人心疼我好像明白了,为什么 Toni Sacconaghi先生干了这么多年,还在做分析师。教训一多读读知名企业家和分析师的会议记录,许多智慧的结晶就在那里等着有心人去发掘。教训二单维度单变量思维,会把人带到坑里去。教训三多维度整合的系统思维,是摆脱困境的好思路。3ppt课件系统动力学汇报人:钟方源、王思佳、谢佳欣其他成员:蒋红飞、何俊文、任紫娟、叶笛日期:2018-06-044ppt课件Contents目录Brief introduction基本介绍1Method of Modeling建模方法2Typical Structure典型

4、结构3Case Analysis案例分析4系统动力学基本介绍brief introduction of system dynamics6ppt课件什么是系统动力学?what is system dynamics?系统动力学系统动力学(简称SDsystem dynamics)的出现于1956年,创始人为美国麻省理工学院(MIT)的福瑞斯特(JWForrester)教授。系统动力学是福瑞斯特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法,最初叫工业动态学,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交叉综合学科。什么是系统?what is syst

5、em?系统的四个基本特征:l 系统的结构由其所属对象(要素)和流程(要素之间的关系)定义l 系统是对现实的一种归纳l 对系统的观察可以通过输入和输出来进行,输入通过系统内部处理和加工后形成输出离开系统l 系统的不同部分之间也相互作用系统的定义:l相互联系、相互作用的许多要素结合而成的具有特定功能的统一体。l例如:生态系统、经济系统、社会系统等。什么是系统?举个栗子系统动力学的基本原理fundamental principle of SD系统动力学的基本出发点是什么?系统结构决定系统行为,通过寻找系统的较优结构,来获得较优的系统行为。什么是系统结构?存在系统内的众多变量在它们相互作用的反馈环里有

6、因果联系,反馈之间的相互联系所形成的网络即为系统结构,这一组结构决定了组织行为的特性。如何模拟真实系统的结构?经过对系统的剖析,建立起系统的因果关系反馈图,再转变为存量流量图,建立系统动力学模型。最后通过仿真语言和仿真软件对模型进行计算机模拟,来完成对真实系统的结构进行仿真。如何寻找较优的系统结构?参数优化改变敏感参数;结构优化增加或减少模型中的水平变量、速度变量;边界优化改变系统边界什么是模型?whst is model?模型的实际上时研究者根据需要对实际系统的抽象和归纳,其目的是为了解决所针对的问题。因此,模型从来不是孤立存在的,一旦谈到模型,必然有其所模仿的系统。这两者之间存在着一种映射

7、关系。此外,还存在着研究者这个重要的因素,正是研究者根据自己的问题需要完成了这个映射。而且不同的研究者根据不同的问题,对于同一个系统也可能会映射出不同的模型来。研究实际系统模型1模型2模型3问题1问题3问题2图1 系统与模型的映射关系什么是模型?举个栗子Animal(斗兽棋)整个游戏画面是分为两块区域,中间有河流分割两块区域,有桥梁可以让彼此的动物过河,要取得胜利,必须占领那一边动物的巢穴获胜利。狮子和老虎可以跳跃过河流,老鼠则可以游过河流,不一定非要从桥梁过河,而且当老鼠在河中的时候,可以阻挡狮子和老虎跳过。你可以捕食在你旁边格子里比你小的动物,但唯一例外的是,老鼠可以“捕食”大象。所以你要

8、仔细思考,运用最好的攻击方式,一举攻陷巢穴!斗兽棋是什么?大象老鼠猫狗狼老虎狮子建模步骤是什么?系统动力学的基本建模步骤问题识别确定系统边界绘制系统结构图政策分析仿真实现写方程式系统边界思考所谓“最优解”实际上是一个封闭系统,固定时间段内观察的概念。对于一个开放系统,没有明确的“最优解”,可能需要新的定义方法。系统边界关于思考第一层境界寻求最优解。第二层境界减少一些时间消耗和空间消耗,仅寻求满意解。第三层境界建立一个大概率产生”意外好运气“的系统,对具体收益事前不是很明确,但知道这样做,会有特别的收益出现。系统的求解可以分为三个境界:动态系统的行为模式与结构behavior model and

9、 structure of dynamic systems17ppt课件指数增长exponential growth指数增长模型行为图时间指数增长指数增长由正反馈(放大反馈)结构产生。数量越大,其净增长量越大,进一步增加了数量并导致更快的增长。正反馈举个栗子棋盘麦粒问题舍罕王打算奖赏国际象棋的发明人宰相西萨班达依尔。国王问他想要什么,他对国王说:“陛下,请您在这张棋盘的第1个小格里赏给我一粒麦子,在第2个小格里给2粒,第3个小格给4粒,以后每一小格都比前一小格加一倍。请您把这样摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”国王觉得这个要求太容易满足了,就命令给他这些麦粒。当人们把一袋一袋的麦

10、子搬来开始计数时,国王才发现:就是把全印度甚至全世界的麦粒全拿来,也满足不了那位宰相的要求。那么,宰相要求得到的麦粒到底有多少呢?1+2+22+263=264-1=18446744073709551615寻的系统是什么?寻的模式主要受负反馈回路影响。正反馈回路产生增长、放大偏移并且加强变化,负反馈回路寻求平衡、均衡和停滞。负反馈回路追求将系统带到目标或设想状态,他们抵制任何将系统状态偏离目标的扰动。时间寻的时间寻的振荡是什么?振荡系统行为图振荡行为像寻的行为一样,是由负反馈回路引起。系统状态同其目标相比,并且采取纠偏行动以消除任何差异。在一个振荡系统中,系统状态持续调高(超调),逆转,然后又调

11、整过低,以此类推。过度(超调)是由负反馈回路中有显著时间延迟所产生的。时间延迟导致纠偏行动在系统达到目标后仍然继续,迫使系统调整过度,并引发反方向的新的纠偏。时间振荡行动延迟测量、报告与察觉延迟管理和制定决策延迟S型增长exponential growthS型增长行为图增长最初是指数性的,但是逐渐减缓直到系统状态达到平衡水平。曲线的形状就像一个伸展的“S”。形成S形增长的关键是正反馈和负反馈回路的相互作用必须是非线性的。当系统状态相对于资源基数较小时,增长限制很遥远,此时正反馈占据主导。这种增长直接导致资源的减少,离增长极限越来越近,负反馈回路变得越来越强。时间S形增长过度调整(超调)的增长e

12、xponential growth过度调整的增长行为图S形增长需要限制增长的负反馈回路随着接近承载能力的限制而迅速发挥作用,然而,往往在这些负反馈回路中存在显著的时间延迟导致系统状态围绕着承载能力过度调整和振荡。时间过度调整(超调)的增长过度调整并崩溃exponential growth过度调整并崩溃行为图S形增长背后的第二个假定是承载能力是固定的。然后,往往环境支持种群成长的能力被种群本身所侵蚀或消耗。时间过度调整(超调)并崩溃系统动力学的绘图p i c t u r e s o f s y s t e m d y n a m i c s25ppt课件因果回路图是什么?你妈给你钱,你最后却去感

13、谢一条锦鲤。因果回路图是什么?因果回路图(causal loop diagram,CLD)是表示系统反馈结构的重要工具。CLD可以迅速表达你关于系统动态形成原因的假说,引出并表达个体或团队的心智模型。如果你认为某个重要反馈是问题形成的原因,你可以用CLD将这个反馈传达给他人。因果回路图的三个基本要素:变量、因果链、重要回路标识图。因果回路图怎么画?出生速率人口数量+因果链极性因果链连接线+R或回路标识符:正反馈(增强型)回路-B或回路标识符:负反馈(平衡型)回路变量由因果链联系,因果链由箭头表示。每条因果链都具有极性,或者为正(+)或者为负(-),该极性指出了当独立变量变化时,相关变量如何随之

14、变化。因果链极性只描述结构,不描述系统真实的行为。正因果链:正相关。X越大,Y越大;负因果链:负相关。X越大,Y越小。重要回路用回路标志符特意标出,以显示回路为正反馈(增强型)还是为负反馈(平衡型)。注意回路标志符与相关回路朝同一个方向绕圈。因果回路图怎么画?出生比例出生速率+人口数量R+平均寿命死亡速率-B+一个简单的例子因果回路图绘制原则l因果回路图中每条链条都必须代表变量之间存在因果关系。转发了锦鲤妈妈给你打钱不正确+你妈看见你需要钱转发了锦鲤你妈给你打钱+正确指出因果链中重要的延迟,延迟在动态的产生过程中非常重要。延迟使系统产生惰性,可能导致振荡,并且往往使政策的短期效果和长期效果刚好

15、相反。判断回路的极性,如果负因果链的数目是偶数,回路为正;如果负因果链的数目是奇数,回路为负选择合适的概括程度,因果回路图被用来勾画你动态假设的反馈结构,它们并不需要将模型描述到数式这样的详细程度明确表示出负回路的目标,所有的负反馈回路都有其目标。目标是期望系统达到的状态,并且所有的负回后对差异进行修正来发挥作用。分清实际状况和察觉到的状况,事物的真正状态和系统中行动者察觉到的状态之间有巨大的差别。报告和测量过程可能引起延迟,也可能出现噪声、测量错误、偏见和扭曲存量流量图是什么?“小时候做到那种在池子里一边注水一边放水的题目,心里便不自觉的想到谁这么智障做这种事情,直到有一天我一边玩手机一边充

16、电”一边注水一边放水的变态水池一边注水一边放水的变态水池管理员管理员有一个水池,3小时能把水池灌满,5小时能把满池水放完,如果边灌水遍边放水,问多少时间能把水池灌满?存量流量图是什么?存量流量图是什么?因果回路图适合于表达系统中的因果关系和反馈回路,在建模开始时,因果回路用来建模人员间沟通交流,以了解系统结构,这是非常有效的。但是当建模项目继续进行下去,需要量化模型的时候,只用因果回路图就不够了。这时候区别不同类型的变量,在因果回路图的基础上画出存量流量图,以建立变量之间的数学关系。状态变量:存量,由矩形代表。速率变量:流量,由箭头指向存量的管道代表。常量:在研究期间内变化甚微或相对不变的量即为常量(constant)。常量一般为系统中的局部目标或标准。源与漏:系统外部的物质。源是系统外部流入系统内部的物质,漏是系统内部流向外部环境的物质。守恒流:物质流,表示在系统中流动着的物质。非守恒流:信息流,表示获取或提供相关联变量的当前信息。物质流信息流存量与流量数学意义存量是积累量,其数学意义是积分,它积累了流入量和流出量的差(净流入)。可以用以下的数学公式准确的表达:其中Stock(t)表

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