系统动力学

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系统动力学(System Dynamics)

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什么是系统动力学

  系统动力学(System Dynamics)以系统思考为理论基础,但更进一步,融进了计算机仿真模型。 系统动力学研究起源于美国麻省理工学院Jay W. Forrester教授的名著《工业动力学》。由于初期它主要应用于工业企业管理,故称为“工业动力学;后来,随着该学科的发展,其应用范围日益扩大,遍及经济社会等各类系统,故改称为系统动力学。

系统动力学的产生与发展

  系统动力学创始于1956年,在20世纪50年代末成为一门独立完整的学科,其创始者为美国麻省理工学院福瑞斯特(Forrester J. W.)教授。

  20世纪50年代后期,系统动力学逐步发展成为一门新的领域。初期它主要应用受工业企业管理,处理诸如生产与雇员情况的变动,市场股票与市场增长的不稳定性等问题。此学科早期的称呼——“工业动力学”即因此而得名。而后,系统动力学的应用范围日益扩大,从民用到军用;从科研、设计工作的管理到城市摆脱停滞与衰退的决策;从世界面临指数式增长的威胁与资源储量日益殆尽的危机道检验糖尿病的病理假设,应用范围非常广泛。

  20世纪60年代是系统动力学成长的重要时期,一批代表这一阶段理论与应用研究成果水平的论著问世。福瑞斯特教授发表于1961年的《工业动力学》(Industrial Dynamics)已成为本科学的经典著作,它阐明了系统动力学的原理与典型应用。《系统原理》(Principles of Systems,1968)一书侧重介绍了系统的基本结构。《城市动力学》(Urban Dynamics,1969)则总结了美国城市兴衰问题的理论与应用研究的成果。

  20世纪70年代系统动力学进入蓬勃发展时期,由罗马俱乐部提供财政支持,以Meadows为首的国际研究小组所承担的世界模型研究课题,研究了世界范围的人口、资源、工农业和环境污染诸因素的相互关系,以及产生后果的各种可能性。而以福瑞斯特教授为首的美国国家模型研究小组,将美国的社会经济作为一个整体,成功地研究了通货膨胀失业等社会经济问题,第一次从理论上阐述了经济学家长期争论不休的经济长波产生和机制。

  这一成就受到西方的重视,也使系统动力学于20世纪80年代初在理论和应用研究两方面都取得了飞跃地进展,达到了更成熟的阶段。目前系统动力学正处在一个蓬勃发展的时机,其自身的理论、方法和模型体系仍在深度和广度上发展进化。

系统动力学法的步骤

  1. 找出问题,

  2. 对问题产生的原因形成动态假设(Dynamic Hypothsis),

  3. 从问题根源出发,建立计算机仿真模型系统。

  4. 对模型进行测试,确保现实中的行为能够再现于计算机模型系统,

  5. 设计、测试各选择性方案,减少问题。

  6. 实施方案。

  通常,这些步骤在执行过程中需要不断回顾和提炼,有时候需要回到上一步去。 例如,第一步找出的问题,到了后来也许会发现只是一个更为严重问题的征兆而已。

系统动力学的应用

  • 战略和企业规划
  • 公共管理与政策制定
  • 生物和医学模型
  • 能源与环境
  • 动态决策
  • 复杂的非线性动力学
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