读书会第14期：系统动力学理论概述与Vensim软件的课题应用.ppt

汇报人：周舜尧2013年6月26日,读书会第十四期：,系统动力学理论概述与Vensim软件的课题应用,+,纲要,系统动力学的理论概述Vensim软件的简介Vensim软件的课题应用总结与展望,1系统动力学的理论概述,1.1系统动力学的概念与内容要点系统科学理论与计算机仿真的紧密结合、研究系统反馈结构与行为的一门科学，管理科学的一个重要分支。主要研究社会、经济、生态等复杂系统问题。该理论的核心观点：系统的行为模式取决于其内部结构反馈是系统内部的核心结构定性与定量结合，综合推理系统结构,1系统动力学的理论概述,1.2系统动力学的发展历史第一阶段：20世纪5060年代理论诞生美国麻省理工学院的福瑞斯特教授创立“工业动力学”主要用于工业企业管理。第二阶段：20世纪7080年代发展成熟70年代：“世界模型”系列和美国国家模型的研究；80年代：Ingalls在美海军造船工程的索赔应用。第三阶段：20世纪90至今广泛应用系统学研究“万金油”：“上至航天飞行器，下到锌工业，以及从艾滋病到福利改革的各种问题”,1系统动力学的理论概述,1.3系统动力学的表达工具因果回路图（CausalLoopDiagram，CLD）能够迅速和简洁地表达系统动态演变的形成原因因果链的表示正反馈负反馈带延迟的反馈,1系统动力学的理论概述,1.3系统动力学的表达工具因果回路图的绘图原则因果链条相关关系应标注每个因果链和回路的极性变量名应当是名词或名词短语选择合适的概括程度复杂因果回路图应分模块表达应以实际情况修正感知模型,1系统动力学的理论概述,1.3系统动力学的表达工具存量流量图（StockandFlowDiagram，SFD）在因果回路图的基础上，对系统进行更深入的描述区别不同性质的变量，刻画要素之间的逻辑关系状态变量/水平变量速率变量辅助变量常量,1系统动力学的理论概述,1.3系统动力学的表达工具存量流量图的绘图原则状态变量必须附有流入或流出的变量只有速率变量才能改变状态变量状态变量信息取出线；速率变量信息流入线辅助变量只能有信息流线经过常量只能有信息取出线经过,1系统动力学的理论概述,1.4系统的行为模式与结构核心观点回顾：系统的行为由它的结构决定。系统行为可理解为代表系统某变量的时间序列，行为模式即行为随时间变化的规律；系统结构可理解为系统内部要素之间的影响关系，基本结构包括正负反馈、延迟、非线性等。系统结构对应三种基本行为模式：指数增长、寻的行为、振荡；衍生模式：S型、超调振荡、超调崩溃等等,1系统动力学的理论概述,1.3系统的行为模式与结构指数增长模式,1系统动力学的理论概述,1.3系统的行为模式与结构寻的模式,1系统动力学的理论概述,1.3系统的行为模式与结构振荡模式,1系统动力学的理论概述,1.3系统的行为模式与结构其他复杂模式,2Vensim软件的简介,2.1Vensim软件功能1988年，由美国VentanaSystems公司所开发。一款能够将系统动力模型直观化表达并加以分析和优化的图形化接口软件，其模型核心是存量流量图。具备如下特点：图形化编程建模提供多种分析方法提供真实性检验(stock)与流程图等相关模型。,2Vensim软件的简介,2.2Vensim软件的版本VensimPLE具有常规性的建模模拟功能对教育机构免费VensimPLEPlus具有蒙特卡洛灵敏度测试,输入输出控制等.VensimProfessional具有真实性测试，模型测试等高级功能支持方程文本编辑和设置下标变量,2Vensim软件的简介,2.3Vensim系统界面,标题栏：TitleBar菜单栏:Menu工具栏:ToolsBarMainToolsSimulationToolsAnalysisToolsSketchTools状态栏:StatusBar流图区：SketchDrawingArea,3Vensim软件的课题应用,3.1建模过程概述明确问题，确定系统的边界选择问题、关键变量、时限提出动态假说现有理论解释、反馈假设、绘制因果图写方程明确决策规则、确定初始值、验证动态假设测试比较参考模式、测试灵敏度、分析鲁棒性政策设计与评估模拟环境条件、设计政策、评价效果,3Vensim软件的课题应用,3.2课题应用明确问题和边界选择问题：研究问题是什么？产业工人的流动行为，体现为项目流动状态和流动速率关键变量：必须考虑的概念是什么？项目上产业工人的数量变化、新老工人的比例人均劳动效能（质量指标）、人均劳动成本时限：问题的持续时间为多少？一般项目的持续时间参考模式：关键变量的历史行为是什么？劳动力需用曲线、项目劳动力监测数据,3Vensim软件的课题应用,3.3课题应用提出假设员工流动行为的理论解释老化链（晋升链）存量流量结构中，物品的流出速率与其老化程度相关物料输出与输入之间有延迟，延迟通过转化或晋升过程体现,新工到熟练工人的时间延迟,3Vensim软件的课题应用,3.3课题应用提出假设术语定义：各类系统变量及参数变量如：新工人、熟练工人、人均生产效能等假设一：非正常流动行为具有群体效应工人的项目流动速率与总人数呈正相关假设二：包工头会根据目标工人数隔时段地招聘工人招工间隔时间与劳动力需用计划间隔呈同一趋势假设三：技术的熟练程度能够对工人流动行为产生影响技术熟练程度与工人流出行为呈负相关假设四：新工人随着项目时间推移会成长成熟练工人个体生产效能与项目时间呈正相关,3Vensim软件的课题应用,3.4课题应用编写方程决策规则方程表达式项目总体生产效能=新工人人均生产效能新工人总数+熟练工人人均生产效能熟练工人总数新工人项目流出速率=新工人总数(新工人非正常流出比例+新工人正常流出比例)新工人非正常流出比例=新工人熟练度熟练度影响系数新工人项目流出速率=（新工人总数-目标工人数）/招工相隔时间,3Vensim软件的课题应用,3.4课题应用编写方程参数及初始值熟练程度影响系数：0.01新工人成长时间：100w招工间隔时间：10w新工人均生产效能：1am.项目目标工人数：1200p熟练工人均生产效能：2am.新工人正常流出比例：0.5%新工人非正常流出比例：1%假设的实证回归分析具备针对性结构方程具备整体性,3Vensim软件的课题应用,3.5课题应用测试比较参考模式劳动力需用曲线、项目工人变动曲线（经验性总结）测试灵敏度状态和速率对各种关键变量（如成长时间）的灵敏度分析鲁棒性极端条件下系统模型的行为结果是否符合现实？如成长时间为零、招工间隔时间过长等极端条件,3Vensim软件的课题应用,3.6课题应用政策设计与评估模拟环境条件项目物质环境、项目组织环境、项目文化环境如：项目条件、领导认同感、项目文化认同感等设计政策制定新的决策规则、策略和结构如：增加薪酬福利、制定班组分配计划、增加培训强度等评价效果选取目标性指标，衡量政策施行的效果如何如：项目总体生产效能、项目新旧工人的比例、项目人力成本、项目工人幸福指数等,4总结与展望,4.1教材总结系统动力学的概念、特点和历史反馈结构是系统内部的核心结构系统动力学的表达工具因果回路图、存量流量图系统的结构与行为模式指数增长、寻的、振荡和复合作用