2007系统动力学及Vensim建模与模拟技术培训ppt课件.pptx

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1、系统动力学及Vensim建模与模拟技术火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去主要内容系统动力学简介系统动力学简介VensimVensim软件简介软件简介系统动力学及系统动力学及VensimVensim建模基础建模基础简单系统与行为模式简单系统与行为模式系统动力学及系统动力学及VensimVensim函数介绍函数介绍VensimVensim高级建模与模拟技术高级建模与模拟技术(I I)复杂系统及行为复杂系统及行为VensimVensim高级建模与模拟技术高级建模与模拟技术(II)II)建模互动交流建模互动交流火灾袭来时要迅速疏

2、散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去(1)(1)系统动力学简介系统动力学简介 n系统动力学发展历史系统动力学发展历史n系统动力学主要应用领域系统动力学主要应用领域n系统动力学学科基础系统动力学学科基础n系统动力学建模基本过程系统动力学建模基本过程(2)(2)Vensim Vensim 软件简介软件简介n软件配置软件配置n基本功能基本功能n用户界面用户界面n模型库及辅助知识模型库及辅助知识(3)(3)系统动力学及系统动力学及VensimVensim建模基础建模基础n因果链与反馈因果链与反馈n因果回路图构建因果回路图构建n流图构建流图构建(4)

3、(4)系统动力学及系统动力学及VensimVensim建模基础建模基础n变量与方程构建变量与方程构建n基本模拟及分析基本模拟及分析n复合模拟（复合模拟（SyntheSimSyntheSim）例子例子:生产库存与销售系统生产库存与销售系统(5)(5)简单系统与行为简单系统与行为n一阶系统系统行为一阶系统系统行为n二阶系统系统及行为二阶系统系统及行为(6)(6)系统动力学及系统动力学及VensimVensim函数介绍函数介绍 n函数类型函数类型n延迟函数延迟函数,平滑函数平滑函数,表函数表函数主要内容火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇

4、敢地冲出去(7)(7)VensimVensim高级建模与模拟技术高级建模与模拟技术 n多视图技术多视图技术nVensimVensim游戏游戏(Game)Game)功能功能n使用分析工具定制模拟结果使用分析工具定制模拟结果n输入输出控制输入输出控制n外部数据的使用外部数据的使用n下标变量或数组变量的使用下标变量或数组变量的使用n使用案例：简单城市模型使用案例：简单城市模型(8)(8)复杂系统及行为复杂系统及行为n复杂系统分析方法复杂系统分析方法n基模与共性结构基模与共性结构(9)(9)VensimVensim高级建模与模拟技术高级建模与模拟技术n敏感性测试敏感性测试n模型刻度与政策最优化模型刻度

5、与政策最优化n真实性检验真实性检验n模型发布模型发布nVensimVensim其他高级功能简介其他高级功能简介(10)(10)建模互动交流建模互动交流n牛鞭效应牛鞭效应主要内容火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学简介系统动力学简介n系统动力学发展历史系统动力学发展历史n系统动力学主要应用领域系统动力学主要应用领域n系统动力学基本观点系统动力学基本观点n系统动力学学科基础系统动力学学科基础n系统动力学建模基本过程系统动力学建模基本过程火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上

6、湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学发展历史系统动力学发展历史MIT和福瑞斯特（Jay W.Forrester）n195060年代SD诞生工业动力学、城市动力学n197080年代发展成熟世界动力学、经济长波模型n1990广泛应用与传播第五项修炼学习型组织中国的系统动力学发展n杨通谊教授n王其藩教授n许庆瑞教授火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学应用领域n宏观经济n企业管理火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学的基本观点系统动力学的基本

7、观点n系统动力学是一门基于系统论，吸取反馈理论与信息论等，并借助计算机模拟技术的交叉学科。n系统动力学能定性与定量地分析研究系统，从系统的微观结构入手建模，构造系统的基本结构，进而模拟与分析系统的动态行为。n系统的行为由其结构和功能所决定。n“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。由前者担负室内温度的检测，并与给定的期望室温加以比较，然后把信息馈送至控制器，使冷却(或加热)器的作用在最大与关停之间进行调节，从而实现控制室温的目

8、的。其中温度继电器就是反馈器件，上述的信息馈送过程就是信息反馈作用。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统及其构成和结构系统及其构成和结构n系统：一个由相互区别、相互作用的各部分有机地联结一起，为同一目的而完成某种功能的集合体。n系统动力学是认识系统问题和解决系统问题的有效工具之一。n系统的结构：所谓结构是指单元的秩序。它包含两层意思，首先是指组成系统的各单元，其次是指诸单元间的作用与关系。系统的结构标志着系统构成的特征。例：系统建模中对问题的分解（结构建构）系统分析中的共性结构分析复杂模型的基模研究火灾袭来时要迅速疏散

9、逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统及其构成和结构系统及其构成和结构系统及其构成和结构火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学的两个重要原理系统动力学的两个重要原理n分解原理目标、边界、框架和结构确定分析维度和视角（自然科学与社会科学的区分）由粗到细（至上而下）逐步分解（结构演进）n综合原理分解的逆过程火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学的特点nSD研究的对象主要是社会经济系统nS

10、D分析与解决问题的方法不是建立一组微分方程去求解，而是分析系统的结构：划分子系统分析变量之间的相互作用：因果关系区分速率变量，状态变量，辅助变量，研究反馈关系。n通过建立直观的模型，进行计算机模拟，而解决问题。通过建立直观的模型，进行计算机模拟，而解决问题。n事件事件 行为模式行为模式 系统结构：系统结构：系统结构决定行为行为模式，行为模式决定具体事件，因此解决问题的根本出发点是系统结构分析。n系统动力学能解决微分方程组方法难以解决的复杂非线性系统问题。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学的学科基础系统动力学的学

11、科基础n系统动力学的学科基础可划分为三个层次：方法论。系统动力学的方法论是系统方法论，其基本原则是将所研究对象置于系统的形式中加以考察。系统方法论目前还不很完善，系统动力学自身的发展也将会丰富、充实系统方法论。技术科学和基础理论。主要有反馈理论、控制理论、控制论、信息沦、非线性系统理论，大系统理论和正在发展中的系统学。应用技术第三层次。为了使系统动力学的理论与方法能真正用于分析研究实际系统，使系统动力学模型成为实际系统的“实验室”，必须借助计算机模拟技术。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学建模框架和结构系统动力

12、学建模框架和结构策略的执行对一个系统的认识问题的定义策略分析计算机模拟系统的概念化模型的建立 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学解决问题的一般过程系统动力学解决问题的一般过程提出问题：明确建立模型的目的。即要明确要研究和解决什么问题。参考行为模式分析：分析系统的事件，及实际存在的行为模式，提出设想和期望的系统行为模式。作为改善和调整系统结构的目标。提出假设建立模型：由行为模式，提出系统的结构假设。由假设出发，设计系统的因果关系图，流图，并列出方程，定义参数。从而将一系列的系统动力学假设，表示成了清晰的数学关系集

13、合。模型模拟：调整参数，运行模型，产生行为模式。建立好的模型是一个实验室，可以由试验参数和结构的变化理解结构与系统行为模式的关系。提出问题参考行为模式分析提出假设建立模型模型模拟得到结论火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学建模流程系统动力学建模流程任务调研任务调研问题定义问题定义划定界限划定界限反馈结构分析反馈结构分析变量定义变量定义建立方程建立方程模型模拟模型模拟模型评估模型评估政策分析与模型使用政策分析与模型使用建立模型建立模型系统分析系统分析结构分析结构分析修改模型修改模型火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥

14、而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去n根据分解原理系统S划分成若干个(p个)相互关联的子系统(子结构)St。式中：S代表整个系统；Si代表子系统，系统动力学数学描述系统动力学数学描述火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学数学描述系统动力学数学描述数学描述如下：式中：L状态变量向量；R速率变量向量；A辅助变量向量；L纯速率变量向量；P转移矩阵；W关系矩阵。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学的系统(

15、System)观点基础n系统可以用一组随时间变化的状态变量X=(x1,x2,.n)描述：系统的相空间n系统有一定的输入：U=(u1,u2,.,um)：控制量n系统是通过相互作用而发展变化的：X=f(X,U,t)n系统由多个子系统组成，最小的子系统是一阶反馈回路，它包含：状态量，速率量，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：系统动力学的模型，相当于这组微分方程组：X=f(X,U,t)火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛

16、毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学数学基础系统动力学数学基础n数学在系统模拟中的作用数学工具选择的指导思想（以模拟为主、演绎为辅）模型的精度与控制（社会复杂系统应用中建模与成本控制）n线性微分方程解的相关理论与建模的内在关系解的存在性与结构（模型的数值解、点与面的关系、局部与整体）解的稳定性（收敛、均衡、临界点）Robust 鲁棒（乐百氏）与模型的稳定性（强壮性）火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学基模分析举例系统动力学基模分析举例n经济长波模型方程火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上

17、浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学基模分析举例系统动力学基模分析举例n经济长波模型分析（均衡实验）火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Vensim 软件简介nVensim的历史的历史nVensim软件的版本软件的版本nVensim软件的功能软件的功能nVensim软件的界面软件的界面nVensim软件知识与资源软件知识与资源火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Vensim Vensim 软件的历史软件的历史 Vensim 软件的历史软

18、件的历史nVentana Systems,Inc.成立于1985年，Harvard,MassachusettsnVensim软件开发于1988年n1993年Vensim 1.50为一个稳定版本nVensim 1.62 发布于1995nVensim 3.0发布于1997nVensim 4发布于1999nVensim 4.1，4.2发布于2000nVensim 5发布于2002.nVensim 5.3发布于2004 nVensim 5.5发布于2005 nVensim 5.6发布于2006nVensim 5.7a发布于2008火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的

19、衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Vensim Vensim 软件的历史软件的历史 Vensim 专利技术专利技术nCausal Tracing nSubscripting nOptimization nVenapp Flight Simulators(Learning Environments)nResource Allocation algorithm(ALLOC P)nReality Check主要开发者：主要开发者：Bob EberleinnPh.D in MIT n前国际系统动力学学会主席n2007国际系统动力学大会主席火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，

20、披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Vensim Vensim 软件功能软件功能 Vensim PLEn个人学习版。具有一般建模模拟功能，多视窗,原因追踪,复合模拟等功能。n对教育机构免费。Vensim PLE Plusn除具有PLE Plus 功能外,具有 Monte Carlo 灵敏度测试,输入输出控制等.Vensim Professionaln除具有PLE Plus 功能外,具有真实性测试，灵敏度测试，模型优化，方程文本编辑，下标变量等高级功能 Vensim DSSn具有模拟飞行器开发，宏定义及外部函数引用，通过DLL与其他程序交互。Vensim Model Readern供无

21、Vensim及高版本的人者阅读，运行和分析模型。n但是不能修改模型。免费MoleculesVenapps火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VensimVensim软件的界面软件的界面标题栏：Titel Bar菜单栏:Menu工具栏:Tools Bar nMain ToolsnSimulation ToolsnAnalysis ToolsnSketch Tools 状态栏:Status Bar 流图区火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VensimVe

22、nsim软件的界面软件的界面工具栏工具栏 n主工具主工具 Main ToolsMain Toolsn绘图工具绘图工具 Sketch ToolsSketch ToolsLock:Lock:图形锁定Move/SizeMove/Size:移动Variable:Variable:创建变量Box VariableBox Variable:用创建状态变量ArrowArrow:创建箭头。Rate:Rate:建立速率变量Merge:Merge:合并变量DeleteDelete:删除模型的结构,变量及注释。Model VariableModel Variable:在图形中加进已存在模型变量和引起变量原因。Sha

23、dow Variable:Shadow Variable:在图形中加进已存在模型变量作为影子变量Input Output ObjectInput Output Object:在图形中增加输入滑动器和输出曲线图及图表。Sketch Comment:Sketch Comment:对图表增加注释和图片。Unhide Wand:Unhide Wand:在图表中显示被隐藏的变量Hide Wand:Hide Wand:在图表中隐藏某变量Equations:Equations:使用方程编辑器创建模型方程Reference Model:Reference Model:绘制与编辑参考模型火灾袭来时要迅速疏散逃生

24、，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VensimVensim软件的界面软件的界面工具栏 n模拟工具 Simulation ToolsControl:模拟控制Set up a simulation:建立模拟Run Name:数据集名称 Choose Runname:选择数据集名称Simulate:模拟SyntheSim:符合模拟Game:游戏Sensitivity:灵敏度测试Optimize:优化Reality Check:真实性检验Build Windows:切换到建模窗口Output Windows:切换到输出窗口Control Panel:控

25、制窗口Subscrip:下标变量n分析工具 Analysis Tools静态分析数据集分析火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VensimVensim软件的界面软件的界面工具栏工具栏 n分析工具 Analysis Tools结构分析工具结构分析工具原因树使用树回路图文档数据分析工具数据分析工具原因带状图曲线图灵敏性曲线图条线图表格运行比较统计表其他工具其他工具单元检查方程式编辑器Venapp编辑器文本编辑器火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学

26、及系统动力学及Vensim Vensim 软件的资源软件的资源 Vensim 软件相关软件相关软件中附带手册：在线手册及软件中附带手册：在线手册及PDFs 文件文件Vensim User GuideVensim Modeling GuideVensim Reference ManualVensim DSS Reference Supplement 软件中附带有关模型软件中附带有关模型VesimmodelsguideVesimmodelsmguideVesimmodelssample Vensim 网站：网站：火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛

27、毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学及系统动力学及VensimVensim建模基础建模基础n系统动力学建模阶段划分n系统框图n因果回路图构建n因果链与反馈分析n模型流图构建n方程建立n模型模拟n复合模拟火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学建模的阶段划分系统动力学建模的阶段划分n建模流程可分为三个阶段初期（系统分析、结构分析）中期（初步建立模型）后期（完成模型调试）任务调研任务调研问题定义问题定义划定界限划定界限反馈结构分析反馈结构分析变量定义变量定义建立方程建立方程模型模拟模型模拟模型评估模型评估政策分析与模型使用政

28、策分析与模型使用建立模型建立模型系统分析系统分析结构分析结构分析修改模型修改模型火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去建模初期的几个重要环节建模初期的几个重要环节n建模初期有四个重要环节：系统框图因果回路图构建因果链与反馈分析模型流图构建火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统框图（分解的结果）系统框图（分解的结果）n建模的系统结构性构建（系统分析的结果）交通运输子块交通运输子块生产资料生产资料生产子块生产子块能源子块能源子块资本积累子块资本积累子块污染

29、子块污染子块国民收入与国民收入与分配子块分配子块消费资料消费资料生产子块生产子块农业生产农业生产能力子块能力子块非农业生产非农业生产能力子块能力子块科技子块科技子块人口子块人口子块教育子块教育子块全全国国社社会会经经济济模模型型框框图图 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去因果链与反馈因果链与反馈因果链与反馈（微观层面的分析）n因果链与反馈分析的时机因果与相互关系回路图往往用于以下两个方面：（1）构思模型的初始阶段；（2）非技术性地、直观地描述模型结构，便于与建模的相关人员交流讨论。n因果链与反馈分析较之于“头脑风暴”更系

30、统、具体和专业n因果链与反馈分析较之于“SWOT”方法更具连续性（有利于数学建模）火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去因果回路图构建（分析的基本技巧）因果回路图构建（分析的基本技巧）n因果链与反馈分析需要注意的几点反馈结构应形成闭合回路，下图的结构是开环回路。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去因果回路图构建（分析的基本技巧）因果回路图构建（分析的基本技巧）n因果链与反馈分析需要注意的几点在因果与相互关系图中采用名词或名词的短语，不用动词。变量之间的影

31、响与作用以带箭头的因果链表示。左图是错误的，右图才是正确的；火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去因果回路图分析（分析的基本技巧）因果回路图分析（分析的基本技巧）n因果链极性因果链A+B：连接A与B的因果链取正号，（1）若增加A使B也增加，或（2）若A的变化使B在同一方向上发生变化。因果链A-B：连接A与B的因果链取负号，（1）若A的增加使B减少，或（2）若A的变化使B在相反方向上发生变化。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去因果回路图分析因果回路图分析

32、因果回路图分析（分析的基本技巧）n确定回路极性的一般原则（1）若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正；（2）若反馈回路包含奇数个负的因果链，则其极性为负。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去流图构建（模型的实质性）流图构建（模型的实质性）n系统动力学认为反馈系统中包含连续的，类似流体流动与积累过程。速率或称变化率，随着时间的推移，使状态变量的值增或减。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去流图构建流图构建流图构建例火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥

33、而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去变量与方程建立变量与方程建立变量n状态变量Level或积分量n速率变量是单位时间变化量n辅助变量是单位时间变化量火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去应用例举（应用例举（库存与劳动力模型库存与劳动力模型）n确定问题问题的定义参考模式构模目的与使用模型的用户持点（关注两者的变化关系）n模型结构的构思系统的界限（库存、劳动力）系统的反馈结构（以库存和劳动力为主的因果反馈回路分析）n反馈结构流图与建立模型的方程式火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财

34、物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去应用例举（应用例举（库存与劳动力模型库存与劳动力模型）n系统的界限（库存、劳动力）库存劳动力销售生产能力火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去应用例举应用例举库存与劳动力模型n系统的反馈结构火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去应用例举应用例举库存与劳动力模型火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去复合模拟（复合模拟（Synth

35、eSim）复合模拟（SyntheSim）n应用例举（库存与劳动力模型）火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去库存与劳动力模型方程库存与劳动力模型方程01FINAL TIME =100Units:MonthThe final time for the simulation.07 劳动力劳动力=INTEG(纯雇用率纯雇用率,目标劳动力目标劳动力)Units:Person02INITIAL TIME =0Units:MonthThe initial time for the simulation08劳动力调整时间劳动力调整时间=3

36、Units:Month03SAVEPER =TIME STEPUnits:MonthThe frequency with which output is stored09 库存库存=INTEG(产品生产率产品生产率-产品销售率产品销售率,300)Units:Widget04TIME STEP =1Units:MonthThe time step for the simulation10库存周期库存周期=3Units:Month05 产品生产率产品生产率=劳动力劳动力*生产能力生产能力Units:Widget/Month11 库存调节库存调节=(目标库存量目标库存量-库存库存)/库存调节时间库存

37、调节时间Units:Widget/Month06产品销售率产品销售率=100+STEP(50,20)Units:Widget/Month12库存调节时间库存调节时间=2Units:Month火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去系统动力学及系统动力学及VensimVensim函数函数nSD的主要函数类型的主要函数类型nVensim函数与运算符函数与运算符nVensim函数类型函数类型n延迟与平滑函数延迟与平滑函数n测试函数测试函数n表函数表函数n部分数学函数部分数学函数火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机

38、立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去SDSD的主要函数类型的主要函数类型函数是构造系统动力学方程的基础系统动力学的主要函数n简单函数 Simple functions函数值仅取决于当前的输入变量值数学函数逻辑函数:If then elsen模型测试函数阶跃函数,斜坡函数等n延迟与平滑函数物质延迟信息平滑n表函数火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去Vensim公式编辑器中函数类型公式编辑器中函数类型n一般函数 Common functions经常使用的函数。默认的设置在公式编辑器中n简单函数 Simple f

39、unctions函数值仅取决于当前的输入变量值例如：数学函数，逻辑函数等n动态函数 Dynamic functions 函数值仅取决于当前及以前的输入变量值例如积分函数，平滑函数，延迟函数n真实性检验函数 Reality Check functions用于实现真实性检验方程的建立n表函数 Lookup functionsn离散/延迟函数 Discrete/Delay functions 对于离散因素追踪以及队列处理等的函数n数据函数 Data Only functions从向量中获得相关的值.n矩阵函数 Array从向量中获得相关的值.n用户自定义函数 User Defined 使用外部动态链

40、接库 DLL.n宏 Macros使用宏定义:MACRO:definitions.nAll:所有内部函数与外部函数火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去VensimVensim函数与运算符函数与运算符 Vensim的函数与运算符在公式编辑器中n运算符算术:+,-,*,/逻辑:=,:AND:,.函数查找n所有函数列表Reference Manual 中n在Vensim中搜索火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去数学函数数学函数nABS(X)=|X|，对X取绝对

41、值；nEXP(X)=ex，指数函数，e2.718；nINTEGER(X)，对X取整；nLN(X)=logeX，以e为底的对数函数；nMODULO(X,Y)=X n*Y，其中n*Y X (n+1)*Y，n为非零整数；nSIN(X)=SinX，变量X的正弦函数，X须以弧度表示；nSQRT(X)，非负值变量X的开方；n.火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去逻辑函数逻辑函数nMAX(A,B)取A,B中较大者；nMIN(A,B)取A,B中较小者 nIF ELSE THEN(cond,ontrue,onfalse)为条件函数当条件co

42、nd为真的时候，返回ontrue值，反之则返回onfalse值。条件cond通常为一个表达式，ontrue或onfalse亦可为表达式。逻辑运算符号:AND:,:OR:,:NOT:火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去延迟函数延迟函数延迟函数n物质延迟变量R,经过时间T的延迟.甲方物品R,经过T天,完全交给了客户客户拿到物品拉倒M,经历了T天的发货延迟.n函数:M=delayI(R,T)n数学表述dM/dt=(R-M)/T n用SD方程表示S=INTEG(M-R,0)M=S/TT=4R=STEP(10,0)R为Step函数R

43、为Pules函数火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去平滑函数平滑函数平滑函数n信息延迟在决策时,人们往往是将较长时间段的变量值平均,然后据此决策,这就是平滑物品数量R,一直在波动,取其T时间段的平滑值M,作为决策依据n函数:M=Smooth(R,T)n数学表述dM/dt=(R-M)/T n用SD方程表示M=INTEG(S,0)S=(R-M)/TR=10*PULSE(5,5)T=4火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去测试函数测试函数测试函数用于测试系统的

44、响影特征简单函数n阶跃函数(The Step Function)STEP(Height,Step time)n斜坡函数(The Ramp Function)RAMP(Slope,Start time,End time)TEST=RAMP(20,2,25)n脉冲函数(The Pulse Function)PULSE(start,width)PULSE TRAIN(start,width,tbetween,end)n正弦函数(The SIN Function)Sin(Time*K)*An正态分布函数(The Random Normal Function)RANDOM NORMAL(min,max,

45、mean,stdev,seed)火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去表函数表函数表函数用于建立不能用解析方式表达的变量关系nVensim中表函数的数学描述形式是：TF=Lookup Name(Xmin，Xmax)-(Ymin，Ymax)，(X1，Y1)，(X2，Y2)，(Xn，Yn)n建立表函数的注意事项确定表函数中自变量和因变量；明确变量的取值变化范围，通常通过历史数据和预测数据来确定；考虑曲线的形状和斜率，在什么范围内曲线是平缓的，什么范围内曲线坡度高，要符合自变量和因变量之间影响关系，其中正斜率表示正反馈，负斜率表示

46、负反馈；选取合适的曲线端点、拐点等，例如因变量是一个0，1区间上的影响因子，则因变量等于0或1的点显然是要标出的；作出图形，通常用X轴表示自变量，Y轴表示因变量。表函数曲线并不是一个光滑的曲线，它也是通过离散化来实现的。最好归一化 火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为模式简单系统与行为模式一阶系统的行为模式一阶系统的行为模式二阶系统的行为模式二阶系统的行为模式火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统行为

47、n一阶系统的数学描述n正反馈;n负反馈;nS增长;n一阶系统与振荡火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统n一阶系统的数学描述 X=f (X)f (X)=a1x+a11x2+火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统n系统动力学对一阶系统的认识系统动力学认为一阶反馈回路是构成系统的基本结构。一个复杂系统则是由这些相互作用的反馈回路组成的。一阶系统的基本结构系统的基本结构之一系统的基本

48、结构之二火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统行为n正反馈系统正反馈的特点是，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。所谓正反馈系统就是正反馈起主导作用的系统。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统行为n负反馈系统负反馈的特点是，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。所谓负反馈系统就是负反馈起主导作用的系

49、统(或称寻的系统)。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统行为nS增长S型增长是典型的一种系统行为，它包含了指数与渐近两种增长过程。Sigmoid of growth model是社会事物发展中常见的增长和扩散现象火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统行为nS增长理论应用举例Hype Cycle for IT Services（Source:Gartner,Hype Cycle

50、 for IT Services,2003）火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为一阶系统系统行为n一阶系统与振荡火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去简单系统与行为简单系统与行为二阶系统系统及行为n二阶系统的数学描述系统向量形式的状态方程如；式中：R为欧式空间。二阶定常自由系统为例当m=2，r=0时，其向量方程可表示为：式中：A为转移矩阵。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯