系统动力学
概念:
结构
系统动力学是在总结运筹学的基础上,为适应现代社会系统的管理需要而发展起来的。它不是依据抽象的假设,而是以现实世界的存在为前提,不追求“最佳解”,而是从整体出发寻求改善系统行为的机会和途径。从技巧上说,它不是依据数学逻辑的推演而获得答案,而是依据对系统的实际观测信息建立动态的仿真模型,并通过计算机试验来获得对系统未来行为的描述。简单而言,“系统动力学是研究社会系统动态行为的计算机仿真方法”。
结构的主要元件:流”(flow)、“积量”(level)、“率量” (rate)、“辅助变量”(auxiliary)
具体而言,系统动力学包括如下几点。
概念:基于系统行为与内在机制间的相互紧密的依赖关系,透过数学模型的建立,逐步发掘出产生变化形态的因、果关系,系统动力学称之为结构。所谓结构是指一组环环相扣的行动或决策规则所构成的网络。
六种流(flow)
订单流
人员流
设备流
信息流
物料流
资金流
积量(level):表示真实世界中,可随时间递移而累积或减少的事物,它代表了某一时点,环境变量的状态,是模式中资讯的来源;
率量(rate):率量表示某一个积量,在单位时间内量的变化速率,它可以是单纯地表示增加、减少或是净增加率,是资讯处理与转换成行动的地方;
辅助变量(auxiliary)
可见的:如存货水平、
人员数;不可见的:如认知负荷的水平或压力等,
资讯处理的中间过程、
参数值、
模式的输入测试函数。
建模
基本单位:回馈环路。由现况、目标以及现况(积量)与目标间差距所产生的调节行动(率量)所构成的sh
本质
正回馈环路:自我增强(self-reinforced)的正回馈环路,即因果彼此相互增强的影响关系,系统的行为则是环路间彼此力量消长的过程。
负回馈环路:环路行为的特性在消弭目标与现况间的差距
时间延滞过程: 实体的过程例如生产、运输、传递等,或是无形的过程例如决策过程,以及认知的过程等都存在着或长或短的时间延迟。
系统动力学的建模过程,主要就是透过观察系统内六种流的交互运作过程,讨论不同流量,其积量的变化与影响积量的各种率量行为。
③系统动力学的研究方法是建立计算机仿真模型—流图和构造方程式,实行计算机仿真试验,验证模型的有效性,为战略与决策的制定提供依据。
②系统动力学把研究对象划分为若干子系统,并且建立起各个子系统之间的因果关系网络,立足于整体以及整体之间的关系研究,以整体观替代传统的元素观;
①系统动力学将生命系统和非生命系统都作为信息反馈系统来研究,并且认为,在每个系统之中都存在着信息反馈机制,而这恰恰是控制论的重要观点,所以,系统动力学是以控制论为理论基础的;
可能用到的理论与方法
协同论
系统论
控制论
结构论
信息论
信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑,给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。这两个方面又由信息传输定理、信源-信道隔离定理相互联系。
控制论是研究动物(包括人类)和机器内部的控制与通信的一般规律的学科,着重于研究过程中的数学关系。
主要研究远离平衡态的开放系统在与外界有物质或能量交换的情况下,如何通过自己内部协同作用,自发地出现时间、空间和功能上的有序结构。协同论以现代科学的最新成果——系统论、信息论、控制论、突变论等为基础,吸取了结构耗散理论的大量营养,采用统计学和动力学相结合的方法,通过对不同的领域的分析,提出了多维相空间理论,建立了一整套的数学模型和处理方案,在微观到宏观的过渡上,描述了各种系统和现象中从无序到有序转变的共同规律。它着重探讨各种系统从无序变为有序时的相似性,
是研究系统的一般模式,结构和规律的学问,它研究各种系统的共同特征,用数学方法定量地描述其功能,寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型,是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。
研究系统的结构、功能与发生演变及其相互关系的规律,也称为泛进化或自组织系统的结构理论(曾邦哲1986-1994年发展的系统综合理论),探讨系统的结构本原模型、适应稳态结构、系统层次的组织建构,以及实在系统与符号系统对应转换关系,探讨系统科学的逻辑学基础,以及宇宙、生命、文明的信息组织化过程的结构演变规律。