系统工程 第六讲 系统仿真及SD方法.pdf

系统工程 第六讲 系统仿真及SD方法 经济管理学院工业工程系 系统仿真及SD方法 系统仿真概述 系统动力学结构模型化原理 基本反馈回路的DYNAMO仿真分析 6.1 系统仿真 一、概念及作用 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 的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真 模型，据此进行试验或定量分析，以获得正 确决策所需的各种信息。 6.1 系统仿真 2、系统仿真的实质 (1)它是一种对系统问题求数值解的计算技 术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解 时，仿真技术能有效地来处理。 (2)仿真是一种人为的试验手段。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)仿真可以比较真实地描述系统的运行、演 变及其发展过程。 6.1 系统仿真 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。 6.1 系统仿真 (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，能启发新的思想或产生 新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的 一些问题，以便及时解决。 6.1 系统仿真 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。 6.1 系统仿真 在以上两类基本方法的基础上，还有 一些用于系统(特别是社会经济和管理系统) 仿真的特殊而有效的方法，如系统动力学 方法、蒙特卡洛法等。 系统动力学方法通过建立系统动力学模 型(流图等) 、利用DYNAMO仿真语言在计 算机上实现对真实系统的仿真实验，从而 研究系统结构、功能和行为之间的动态关 系。 6.2 系统动力学原理 1、由来与发展 Systems Dynamics, SD/ J.W. Forrester(MIT) Industridl Dynamics (ID), 1959 Principles of Systems, 1968 Urban Dynamics (UD), 1969 World Dynamics (WD), 1971 SD, 1972 6.2 系统动力学原理 2、研究对象及其结构特点 （1）研究对象——社会系统 （2）结构特点 ①抉择性——具有决策环节（人、信息） ②自律性——具有反馈环节 ③非线性——具有延迟环节 （3）SD将社会系统当作非线性(多重)信息反 馈系统来研究 6.2 系统动力学原理 3 、工作程序 认识 界定 要素及其因 建立结 建立数 仿真 比较与 政策 问题 系统 果关系分析 构模型 学模型 分析 评价 分析 （流图）（DYNAMOY方程） 6.2 系统动力学原理 4、系统动力学模型 （1）常用要素 流 速率 水平变量 源与汇 参数 6.2 系统动力学原理 （2）流图符号 实物流 ① 流 信息流