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2001年11月22日 企业资源管理研究中心( AMT ) 第一节 系统仿真－系统动力学方法 * 管理学院 管理学院 * 第*页 第五章 系统科学的实用方法 在系统模型不太复杂的情况下，可运用数学方法求得问题的最优解。但现实世界很多系统非常复杂，具有高维、非线性、随机、动态等特点，不可能用解析方法来获得最优解或系统本身就没有最优解，但能探求次最优解或满意解，可由系统仿真实现。 一、仿真的概念和作用 1、基本概念 所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程，且具有一定逻辑关系或数学方程的仿真模型，据此进行实验或定量分析，以获得正确决策所需要的各种信息。 2、系统仿真的实质 （1）它是一种对系统问题求数值的计算技术。尤其当系统无法建立数学模型求解时，仿真技术却能有效地来处理这类问题。 （2）仿真是一种人为的实验手段，进行类似于物理实验、化学实验那样的实验。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。 （3）在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定时刻的系统状态或行为，但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列内过程的描述。换句话说，仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。 3、系统仿真的作用 (1)仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。 (2)对一些难以建立的物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。 (3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统，以便于分析。 (4)通过系统仿真，不仅能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原来系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。 二、系统仿真方法 系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。由于连续系统和离散（事件）系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。 连续系统的系统动力学方程由微分方程组成。仿真的基本思想是：将用微分方程所描述的系统转变为能在计算机上运行的模型，然后进行编程、运行或其他处理，以得到连续系统的 仿真结果。连续系统仿真的关键是微分方程转变为计算机上运行的模型。 离散系统仿真由两个特点：一是特定时刻的选取；二是系统的随机性。描述这类系统的模型既可以是一组数学表达式，也可以是一幅表示数量关系和逻辑关系的流程图。离散系统主要使用计算机进行仿真实验。 以这两类方法为基础，还有些特殊而有效的方法。 三、系统动力学的发展及特点 1、由来及发展 ?系统动力学（SD）是MIT的J.W.Forrester于20世纪50年代创立的 ?初始应用领域：工商企业管理 ? 60年代，“Principles of Systems”, “ Industrial Dynamics”、“Urban Dynamics” ?70年代正式提出“Systems Dynamics”，其后经历两次严峻的挑战而进入蓬勃发展时期。 第一次挑战，主要标志为两个模型的研制与分析，WORLDⅡ－“World Dynamics” 和WORLD Ⅲ － “The Limits to Growth” 第二次挑战，美国全国SD模型的研制和西方国家经济长波（Long Wave）问题的研究。 ?近年来，应用于国土规划、区域开发、环境整治和企业战略研究，SD思想和方法更适合于学习型组织的研究。 2、研究对象 SD的研究对象主要是社会（经济）系统。该类系统的突出特点是： （1）社会系统中存在着决策环节。社会系统的行为总是经过采集信息，并按照某个政策进行信息加工处理作出决策的，决策是一个经过多次比较、反复选择、优化的过程。 对于大规模复杂的社会系统来说，其决策环节所需要的信息的信息量是十分庞大的。其中既有看得见、摸得着的实体，又有看不见、摸不到的价值、伦理、道德观念及个人、团体的偏见等因素。 （2）社会系统具有自律性。自律性就是自己作主进行决策，自己管理、控制、约束自身行为的能力和特性。 工程系统是由于导入反馈机构而具有自律性的；社会系统因其内部固有的“反馈机构”而具有自律性。因此，研究社会系统的结构与行为，首先（也是最重要的）就在于认识和发现社会系统中所存在着的由因果关系形成的反馈机制。 （3）社会系统的非线性。非线性是指社会现象的原因和结果之