系統(tǒng)工程系統(tǒng)動力學(xué)仿真PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第四章 系統(tǒng)仿真及系統(tǒng)動力學(xué)方法1.系統(tǒng)仿真概述2.系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型化原理3.基本反饋回路的DYNAMO仿真分析4.系統(tǒng)動力學(xué)模擬步驟5.常用軟件第1頁/共96頁 教學(xué)內(nèi)容1.系統(tǒng)仿真概述2.系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型化原理3. DYNAMO仿真分析教學(xué)要求1.熟悉系統(tǒng)仿真的相關(guān)概念2.掌握系統(tǒng)動力學(xué)建模的原理、方法及步驟3.熟練應(yīng)用STELLA進(jìn)行系統(tǒng)仿真教學(xué)重點及難點l因果關(guān)系圖及流圖的繪制lDYNAMO仿真 第2頁/共96頁第3頁/共96頁實際系統(tǒng)計算機(jī)模型建模仿真第4頁/共96頁第5頁/共96頁第6頁/共96頁第7頁/共96頁第8頁/共96頁第9頁/共96頁第10頁/共96頁（三）系

2、統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展及特點1、由來與發(fā)展 系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics,簡稱SD)是美國麻省理工學(xué)院福雷斯特(JwForrester)教授提出來的研究系統(tǒng)動態(tài)行為的一種計算機(jī)仿真技術(shù)。第11頁/共96頁第12頁/共96頁第13頁/共96頁第14頁/共96頁系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展第15頁/共96頁第16頁/共96頁第17頁/共96頁經(jīng)進(jìn)入公眾的談?wù)撛掝}經(jīng)進(jìn)入公眾的談?wù)撛掝}第18頁/共96頁第19頁/共96頁第20頁/共96頁途徑。途徑?！钡?1頁/共96頁第22頁/共96頁第23頁/共96頁 “系統(tǒng)思考”是“學(xué)習(xí)型組織”理論的第五部分，又是它的核心，為了突出它，該書定名為第五項修煉。 第24頁/

3、共96頁2、研究對象及其結(jié)構(gòu)特點（1）研究對象社會系統(tǒng)（2）SD將社會系統(tǒng)當(dāng)作非線性（多重）信息反 饋系統(tǒng)來研究（3）結(jié)構(gòu)特點 抉擇性具有決策環(huán)節(jié)（人、信息） 自律性具有反饋環(huán)節(jié) 非線性具有延遲環(huán)節(jié)第25頁/共96頁第26頁/共96頁第27頁/共96頁認(rèn)識問題界定系統(tǒng)要素及其因果關(guān)系分析建立結(jié)構(gòu)模型建立量化分析模型仿真分析比較與評價政策分析初步分析規(guī)范分析綜合分析SD工作程序圖4、工作程序第28頁/共96頁二、SD結(jié)構(gòu)模型化原理 1、基本原理 決策信息行動系統(tǒng)狀態(tài)速率變量水準(zhǔn)變量信息 流（行動）(Rate)(Level)第29頁/共96頁第30頁/共96頁第31頁/共96頁第32頁/共96頁四

4、個基本要素狀態(tài)、信息、決策、行動兩個基本變量水準(zhǔn)變量（L）、速率變量（R）一個基本思想反饋控制第33頁/共96頁2、因果關(guān)系圖和流圖 （1）因果關(guān)系圖（因果反饋回路） 因果箭因果鏈因果（反饋）回路利息(元/年)銀行貨幣利率+(+)第34頁/共96頁第35頁/共96頁第36頁/共96頁第37頁/共96頁人口出生率人口總數(shù)利息(元/年)銀行貨幣利率+(+)第38頁/共96頁下一年的銷售增長每年的年收入增長速率+(+)惡性循環(huán)良性循環(huán)第39頁/共96頁第40頁/共96頁人口死亡率人口總數(shù)第41頁/共96頁第42頁/共96頁第43頁/共96頁第44頁/共96頁例1：例2：例3：天敵害蟲種群系統(tǒng)天敵數(shù)量

5、（輸入）害蟲數(shù)量（輸出）害蟲環(huán)境系統(tǒng)初春氣溫（輸入）害蟲數(shù)量（輸出）害蟲作物系統(tǒng)害蟲數(shù)量（輸入）作物長勢（輸出）反饋環(huán)反饋環(huán)反饋環(huán)第45頁/共96頁第46頁/共96頁第47頁/共96頁第48頁/共96頁第49頁/共96頁庫存量訂貨量庫存差額期望庫存+-（ -）第50頁/共96頁負(fù)反饋系統(tǒng)實例庫存發(fā)貨單期望庫存定貨途中貨物量收貨一個簡單的庫存控制系統(tǒng)：（）第51頁/共96頁對服務(wù)質(zhì)量的重視程度有效的讀者意見讀者意見+-（-）偏見負(fù)反饋系統(tǒng)實例第52頁/共96頁第53頁/共96頁第54頁/共96頁人口分配生產(chǎn)消費流通消費水平資源消耗或占用量資源存量+-+-(-)(-)第55頁/共96頁第56頁/共

6、96頁第57頁/共96頁2第58頁/共96頁第59頁/共96頁第60頁/共96頁 3.流圖繪制程序和方法 明確問題及其構(gòu)成要素； 繪制要素間相互作用關(guān)系的因果關(guān)系圖。注意一定要形成回路； 確定變量類型（L變量、R變量和A變量）。將要素轉(zhuǎn)化為變量，是建模的關(guān)鍵一步。 繪制SD流圖。 在繪制流圖時，應(yīng)特別注意形成正確的回路和用好信息連接線，并注意不要把不同的實物流直連在一起.第61頁/共96頁 a. 水準(zhǔn)（L）變量是積累變量，可定義在任何時間點；而速率（R)變量只 在一個時段才有意義。 b. 決策者最為關(guān)注和需要輸出的要素一般被處理成L變量。 c. 在反饋控制回路中，兩個L變量或兩個R變量不能直接

7、相連 。 d. 為降低系統(tǒng)的階次，應(yīng)盡可能減少回路中L變量的個數(shù)。故在實際系統(tǒng)描述中，輔助（A）變量在數(shù)量上一般是較多的。第62頁/共96頁 庫存量每周訂貨量庫存差額+-（-）期望庫存庫存量水準(zhǔn)變量每周訂貨量速率變量庫存差額輔助變量3、舉例第63頁/共96頁ID目標(biāo)庫存量實際庫存量庫存差周訂貨量R第64頁/共96頁利息(元/年)銀行貨幣利率+(+)第65頁/共96頁出生人口人口總量死亡人口（平均）出生率（平均）死亡率（ -）-+（+）第66頁/共96頁組織績效組織改善組織缺陷（ -）-+第67頁/共96頁3、舉例 L1R1（利息1）C1(利率)IR1(訂貨量)庫存量DY(期望庫存)（庫存差額）

8、PR1R2(出生人口)(人口總量) (死亡人口)C1（出生率）C2（死亡率）組織改善組 織績 效組織缺陷。 第68頁/共96頁第69頁/共96頁工廠訂貨供應(yīng)系統(tǒng)邊界顧客購貨銷售外生變量或擾動變量零售店第70頁/共96頁零售店零售店的銷售量；庫存量；訂貨量工廠工廠未供訂貨量；生產(chǎn)量；生產(chǎn)能力；計劃產(chǎn)量 3.因果關(guān)系分析第71頁/共96頁零售店銷售零售店訂貨零售店庫存工廠未供訂貨計劃產(chǎn)量工廠生產(chǎn)能力工廠生產(chǎn)商店工廠第72頁/共96頁第73頁/共96頁第74頁/共96頁第75頁/共96頁DTDTJKKL前一時刻現(xiàn)在時刻下一時刻J K L第76頁/共96頁第77頁/共96頁第78頁/共96頁第79頁/

9、共96頁（3）輔助方程（A方程）第80頁/共96頁第81頁/共96頁第82頁/共96頁第83頁/共96頁例：一階正反饋回路 年人口增 加 (+)PR+ P PR PC1（人口年自然增長率0.02）。L PK=PJ+DT*PRJKN P=100R PRKL=C1*PKC C1=0.02 PPR0100211022.042104.042.0808p1000一階正反饋（簡單人口問題）系統(tǒng)輸出特性曲線人口數(shù)+第84頁/共96頁投資產(chǎn)值積累+源工業(yè)產(chǎn)值LCRT積累AJ積累率C2投資率C1第85頁/共96頁一級負(fù)反饋回路 庫存量庫存差額訂貨量+()R1DI+期望庫存Y1000 Z（訂貨調(diào)整時間，5）I R1D Y（6000）。L IK=IJ+DT*R1JKN I=1000R R1KL=DK/ZA DK=Y-IKC Z=5C Y=6000 IDR10100050001000120