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南京农业大学管理工程系NanjingAgriculturalUniversityDepartmentofManagementEngineering1第三章SD构模原理、方法和模型体系的演进2本章主要内容3.1构模基本原理3.2动力学问题和SD规范模型3.3构模目的3.4问题的确定和模型构思3.5系统框图3.6因果回路图3.7存量流量图3.8速率与状态关系图3.9模型体系的演进及其应用33.1构模基本原理1、基本依据基本依据是系统的特性、系统的结构、系统结构决定系统行为、反馈系统中主导回路作用原理等。2、一个“明确”和三个“面向”明确目的，面向问题、面向过程与面向应用。3、正确使用分解与综合原理SD一方面强调系统的整体性；另一方面由于系统的复杂性，为了更好的研究系统，要把系统分解成小的子系统或子结构。43.1构模基本原理4、模型是实际系统的“实验室”模型是现实系统的抽象与简化，是实际系统的某些侧面；建模不应该是对实际系统的复制。5、检验模型是否可行的标准是客观实践人对事物的认识不可能一次就完成，而是螺旋上升的过程。由于实际系统是动态变化的，所以没有终极的模型，模型都是阶段性的，达到预定的目标和要求就是较好的模型。53.2动力学问题和SD的规范模型1、动力学问题动力学是理论力学的一个分支学科，它主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。动力学的研究对象是运动速度远小于光速的宏观物体，动力学的研究以牛顿运动定律为基础；牛顿运动定律的建立则以实验为依据。动力学是经典力学的一部分。63.2动力学问题和SD的规范模型1、动力学问题动力学问题的两个特点（1）动态动力学问题所包含的量是随时间变化的，如人口的增长、价格的变动；（2）包含了反馈概念反馈系统是指系统的输出和输入之间有关系。SD认为社会、经济系统等所有人工的系统都是反馈系统。73.2动力学问题和SD的规范模型2、规范模型SD规范模型是定量模型、用计算机语言书写的模型；SD规范模型的优点：（1）更加清晰，便于人们沟通思想；（2）便于处理复杂问题。83.3SD构模的目的1、SD建模的目的是研究、解决系统问题，加深对系统内部反馈结构与其动态行为关系的研究与认识，并进行改善系统行为的研究。2、SD构模的原则（1）课题的选择①突出要解决的主要问题；②问题对于用户必须是重要的；③目标必须是可信的；93.3SD构模的目的2、SD构模的原则（2）建模过程①尽可能让用户参加；②加速模型雏形的设计；③面向实际的需要进行模型真实性的测试；④在模型设计中考虑好模型有效性的测度问题，要与真实系统的测度相一致；（3）考虑更改的可能性①设计模型时考虑到更改的可能性；②考虑对其他系统可能的冲击与影响。103.4问题确定和模型构思1、问题确定和模型构思的原则（1）明确建模的目的（2）集中于问题与矛盾，而不是整个系统（3）处理那些随时间而变化的问题，并且这些问题是由反馈结构所导致的。113.4问题确定和模型构思2、动态地定义问题动态定义问题的基本要求动态定义问题就是所研究问题能用随时间变化的图形描述的过程！（1）重要变量的动态行为用图形描述随时间变化的变量时，首先要找出那些重要的变量，即与所研究问题关系最密切的那些变量。（2）时间坐标问题时间坐标指的是变量在系统中变化的时间区间与范围，确定时间坐标有助于确定与定义某些待研究的特殊问题。针对同一个问题，不同的时间区间所涉及的变量不同。123.4问题确定和模型构思2、动态地定义问题动态定义问题的基本要求（3）参考模式参考模式是指用图形表示出重要变量，并推断、绘出和这些重要变量有关的其他的一些重要变量，从而突出有待研究问题的发展趋势和轮廓。（4）借助图形思考绘制图形只是分析问题的第一步，即分析一些重要变量的变化趋势，接着就要考虑系统结构、建立规范的反馈结构模型；133.4问题确定和模型构思2、动态地定义问题动态定义问题的基本要求（5）没有参考模式时如何动态定义问题用文字列举各种政策的影响以及变更这些政策的影响。143.5系统框图系统框图是用方块或圆圈简明地代表系统的主要子系统并描述它们之间的物质、信息流的流向关系。系统框图在系统分析与系统结构分析的初始阶段使用，它有助于研究者确定系统的界限、分析各主要子系统间的反馈耦合关系，以及系统内可能存在的回路。153.5系统框图图3.1能源模型框图非能源生产部门国民收入及分配投资比例科技教育传统能源生产部门新能源生产部门人口、劳动力及消费163.6因果回路图1、因果回路图（causalloopdiagram）使用场合（1）构思模型的初始阶段；（2）非技术性地、直观地描述模型结构，便于和非专业人员进行交流。173.6因果回路图2、因果回路图的记号完整的因果回路图包括4个方面：变量、因果链、因果链极性和回路标识符。图3.2因果关系回路图出生速率人口数量+死亡速率—平均寿命出生比例++++——183.6因果回路图2、因果回路图的记号（1）变量（2）因果链（link）连接因果要素的有向线段，即带有箭头的线段，其中键尾是原因，箭头是结果。出生速率人口数量193.6因果回路图2、因果回路图的记号（3）极性表示因果链连接的两个变量之间变化方向，分为正“+”或负“-”；正“+”因果链的符号表示其他条件相同时，如果X增加（或减少），那么Y增加（或减少）到高于（或低于）原应有的量，在累加的情况下，把X加入到Y。XY+203.6因果回路图2、因果回路图的记号（3）极性负“-”因果链的符号表示其他条件相同时，如果X增加（或减少），那么Y减少（或增加）到低于（或高于）原应有的量，在累加的情况下，把X从Y中扣除;XY—213.6因果回路图2、因果回路图的记号（4）回路标识符回路标识符表示回路是正反馈还是负反馈。符号正反馈回路负反馈回路回路标识符箭头方向和图中反馈回路方向要一致！+R—B223.6因果回路图3、因果回路图中回路的极性反馈回路极性分为正和负两种，极性为正的反馈回路具有自加强作用；而极性为负的反馈回路具有趋向平衡的作用。如何判断因果关系图中回路的极性？沿着反馈回路绕行一周，看看回路中所有因果链的累积效应如何，如果累积效应具有加强作用，则回路极性为正；如果累积效应具有趋向平衡作用，则为负。233.6因果回路图3、因果回路图中回路的极性判别回路极性的简单方法若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正；若反馈回路包含奇数个负的因果链，则其极性为负。反馈回路的极性取决于回路中因果链符号的乘积！243.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（1）每个因果链所连接的变量之间存在因果关系如冰激凌销量与谋杀犯罪类的关系。冰激凌销量谋杀犯罪率+不正确冰激凌销量谋杀犯罪率正确平均气温++253.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（2）图中每个因果链都要明确地标注极性每个因果链的极性都是单一的，要么是正，要么是负；如果一条因果链的极性不单一，则意味着这两个变量之间有多条因果路径，那么找出其他因果路径使每条因果链都具有单一极性。263.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（2）图中每个因果链都要明确地标注极性如公司收入与其某个产品价格的变动关系。价格收入+或-不正确价格收入正确销量++-273.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（3）指出因果关系图中重要延迟（4）变量名应该是名词或名词短语变量名应该是名词因果链描述系统结构，而不是系统的行为。成本的增加价格的增加+不正确成本价格+正确283.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（4）变量名应该是名词或名词短语变量名必须有清晰的方向感变量变化（增加或减少）意义很明确，而不是模糊的。来自老板的反应心态+不正确来自老板的夸奖士气+正确293.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（4）变量名应该是名词或名词短语选择常规意义上方向为正的变量名其一：选择常规意义上方向为正的变量名，如利润、工资等；而成本、损失、消耗等是方向为负的变量名，一般不作为因果关系图中的变量名称。其二：避免使用含有“不、非”等名词作为变量名。成本损失+不正确成本利润正确—303.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（5）反馈结构应构成闭合回路因果关系图是用来描述系统的结构，而SD认为一阶反馈回路是系统基本的结构，所以反馈回路应该是闭合回路。313.6因果回路图4、绘制因果回路图的原则（6）选择合适的概括程度SD用来解决实际问题，因果回路图需要和用户共同制定，如果你的因果回路图中某条因果链逻辑关系用户不明白，此时应增加一些中间变量。市场份额单位成本—市场份额单位成本—产量累计生产经验++