第二章 系统模型方法 系统工程教学课件.pptVIP

⑵ 系统的因果反馈回路 复杂系统总是由许多因果反馈回路偶合而成的。系统动力学就是使用反馈来揭示原因和寻找解决问题的办法，因果关系是构成系统动力学模型的基础。所谓反馈回路是指由两个或两个以上具有因果关系的变量，以因果关系彼此连接而成的闭合结构。 因果关系按其影响作用的性质可分为正因果关系和负因果关系，可分别用符号+和–表示正和负的因果关系。正因果关系表明当原因引起结果时，原因和结果的变化方向是一致的，负因果关系则与之相反。 生产 增加 商品 减少 收入 增加 + + - - 订货 速度 库存 差额 库存 量 - + - - a-正反馈回路 b-负反馈回路 ⑶ 模型方程 系统是由许多反馈回路组合而成的，而每一个反馈回路模型则 是通过一组微分方程来表示的，这就是模型方程。它能反映系 统行为随时间改变的动态行为。 ⑷ 矿区规划系统动力学模型 从矿区煤炭生产系统的整体性出发，研究矿区发展的规模、矿区 产量、投资、效益等彼此相互影响和制约的关系。通过对矿区生产 和自然资源内部结构和变量之间的因果关系、社会行为和发展过程 的仿真实验，对矿区未来的发展趋势进行多种可行方案的预测。 矿区规划的总模型 技术 进步 职工培训 固定 资产 生产效率 投资 工业产值 职工 总人数 矿区 生产 能力 施工 工期 自投资 矿区 人员 矿井 衰老 物资 消耗 利润 留成 矿区 环境 矿区 总产量 销售 利润 销售 总收入 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - 正反馈回路有： ① 投资—矿区生产能力—矿区产量—收入—利润—利润留成—自投资—投资。 ② 投资—固定资产—工业产值在企业收入中的贡献—收入—利润—利润留成—自投资—投资。 ③ 投资—职工培训—生产效率—职工数减少—物质消耗—利润—利润留成—自投资—投资。 ④ 投资—技术进步—生产效率—工期缩短—物质消耗—利润—利润留成—自投资—投资。 ⑤ 投资—技术进步—矿区环境—收入—利润—利润留成—自投资—投资。 负反馈回路有： ① 矿区生产能力—矿区产量—矿井衰老与报废—矿区生产能力 ② 矿区生产能力—矿区产量—矿区环境—收入—利润—利润留成—自投资—投资—矿区生产能力。 矿区总模型划分为5个子模型: ①矿区生产能力与产量子模型：从已有的矿井生产能力增加或减少、新建矿井的增加两个方面考虑。 ②矿区经济子模型:矿区经济子模型以固定资产和洗精煤产量的变化作为变量，主要反映矿区收入、利润和积累的状况，综合体现矿区不同规划方案的经济效果。 ③矿区职工人数和效率子模型:矿区职工人数子模型通过工人数和效率反映矿区生产发展、工资增长和需要进行生活福利设施建设等方面的情况。 ④矿区人口和住宅子模型:矿区人口和住宅子模型主要反映矿区人口发展状况及对住房的要求。 ⑤矿区环境子模型:矿区环境子模型主要考虑矿区规划中社会效益方面的内容，按照煤矿开采的特点，从矸石、废水、废气、地表塌陷破坏等方面对矿区的环境状况进行评价。 矿区生产能力与产量子模型： DELAY3 DELAY3 量增加 老井储 开采量 老井 老井可采储量 新井可采储量 量增加 新井储 开采量 新井 计划 产量 矿区 总产量 老井 报废 需求 差额 改 扩建 投资 新井 投资 矿区总生产 能力 老井能力增加 老井能力减少 改扩建开工率 新井开工率 新井能力 老井能力 图2-16 矿区生产能力与产量模型流程图 系统模拟： 方案Ⅰ：对8个生产矿井进行改扩建，并陆续新建3对矿井。 方案Ⅱ：对5个生产矿井进行改扩建，并陆续新建3对矿井。 方案Ⅲ：只对8个生产矿井进行改扩建，不建新矿井。 方案Ⅳ：维持现有状况，既不改扩建也不新建矿井。 利用系统动力学模型对矿区30年内的生产能力、产量、投资、经济效益、生产效率、职工人数、人口、生态环境等各项参数的动态发展和变化进行模拟计算，得到大量数据结果供决策层分析决策。 煤产量模拟结果比较 方案 矿区产量，万吨 各方案产量比较 1990 1995 2000 2005 2010 2015 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Ⅰ 1882.4 2069.5 2134.7 2345.7 2476.4 2256.9 0 0 0 0 0 0 Ⅱ 1822.4 1936.0 1925.2 2119.4 2257.2 2048.3 0 -133.5 -209.5 -226.3 -219.2 -208.6 Ⅲ 1822.4 2069.5 2016.4 2018.1 1868.8 1479.3 0 0 -118.3 -3