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北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第1页共18页（（（（内部教学资料内部教学资料内部教学资料内部教学资料请勿外传请勿外传请勿外传请勿外传））））Vensim软件建模指导手册软件建模指导手册软件建模指导手册软件建模指导手册1.简介简介简介简介Vensim是一种可视化建模工具，利用这种工具可以将系统动力学的模型概念化和文档化，并能对模型进行仿真、分析和优化。Vensim提供了简单而灵活的建模方式来绘制因果关系图和积量与流量图并在图上进行仿真。Vensim通过文字以及文字间的箭头来表示和记录系统变量间的因果关系。在此基础上，使用公式编辑器来完成仿真模型的建立。在使用Vensim建模的过程中可以分析所建立的模型，包括变量的使用及其因果关系和因果关系环路。当一个可用于仿真模型建立起来以后，可以使用Vensim深入研究模型的行为。Vensim是系统动力学研究领域应用最广泛的建模和仿真软件。包含了系统动力学研究中的几乎所有标准函数。Vensim包含多个版本，其中PLE版本是专门为教学设计的简化版本，可以免费使用。VensimPLE可以从VentanaSystems公司的主页下载，网址为：。本手册通过建立一个反映劳动力和库存关系的系统动力学模型，并利用这个模型进行仿真，来介绍一个完整建模过程。这个模型展示了库存管理策略和劳动力雇用策略可以导致生产的不稳定。2.进入进入进入进入VensimPLE从开始菜单进入VensimPLE，如图2.1所示。图2.1进入VensimPLE进入后主界面如图2.2所示。这个界面可以看作是带有一系列工具的绘图工作台。Vensim窗口的主界面以绘图区域为主，包括标题栏、菜单栏、工具栏和分析工具等。如果在Vensim中打开一个模型（如图2.2）则绘图工具栏和状态栏也会出现。北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第2页共18页图2.2Vensim主界面标题栏：显示当前打开的模型文件名称和选中的变量名称。菜单栏：菜单栏是上下文敏感的，具体内容根据打开的模型和正在进行的操作有所变化。大多数常用的菜单命令列在了快捷工具栏中。工具栏：工具栏中的按钮是常用的菜单项和仿真命令。分为3组，从左到右依次是：文件操作命令、仿真命令和控制命令。绘图工具栏：包含创建因果关系图和积量与流量图的全部工具。分析工具：分析工具用于显示绘图区域中变量的有关信息，包括位置信息、变量值以及从仿真数据集中得到的行为信息。状态栏：显示了绘图区域和其中对象的状态。状态栏中的按钮可以改变所选对象的状态并且可以切换视图。3.创建一个系统动力学模型创建一个系统动力学模型创建一个系统动力学模型创建一个系统动力学模型3.1.建立一个新模型建立一个新模型建立一个新模型建立一个新模型有2种方法建立新模型。从菜单栏创建：在菜单栏找到File–NewModel，创建一个新模型。图3.1从菜单栏创建模型从工具栏创建：直接单击NewModel按钮，创建一个新模型。北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第3页共18页创建后，出现如图3.2所示的模型设置界面，可以设置初始时间、终止时间、时间步长和单位等仿真基本条件。图3.2模型设置选择默认设置，即直接单击OK按钮，弹出如图3.3所示的空白主界面。图3.3空白主界面单击保存按钮，或者菜单栏的File–Save命令，将模型保存为Workforce_Inventory.mdl。3.2.绘制因果关绘制因果关绘制因果关绘制因果关系图系图系图系图（（（（CLDs））））绘制因果关系图的因素如表2.1所示表3.1主要影响因素表生产相关因素生产相关因素生产相关因素生产相关因素库存相关因素库存相关因素库存相关因素库存相关因素销售相关因素销售相关因素销售相关因素销售相关因素劳动力相关因素劳动力相关因素劳动力相关因素劳动力相关因素北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第4页共18页产量（Production）劳动生产率（Productivity）目标产量（TargetProductivity）库存（Inventory）目标库存（TargetInventory）库存调整量（InventoryCorrection）库存覆盖比例（inventorycoverage）库存调整时间（timetocorrectinventory）销量（Sales）劳动力（Workforce）目标劳动力（TargetWorkforce）雇用量（NetHireRate）劳动力调整时间（timetoadjustworkforce）1)产量：每月的出产品数量。2)劳动生产率：每人每月的产量。3)目标产量：计划达到的月产量。4)库存：当前实际存货量。5)目标库存：计划达到的库存量。6)库存调整量：将库存补充到目标库存的速度。7)库存覆盖比例：目标库存与当前销售量的比例。8)库存调整时间：将库存补充到目标库存所需要的时间。9)销量：每月销售的产品数量。10)劳动力：当前劳动力总数。11)目标劳动力：达到计划产量和计划库存需要的劳动力数量。12)雇用量：每月实际净增加的劳动力数量。13)劳动力调整时间：将当前劳动力补充到目标劳动力所需要的时间。打开模型文件Workforce_Inventory.mdl。在工具栏上单击变量按钮（Variable），然后将鼠标箭头移动到绘图区域，箭头变为，在绘图区域单击，得到如图3.4所示的文本编辑框，输入变量名称Production。图3.4设置变量输入另外一个变量Inventory，然后单击箭头按钮，然后将鼠标箭头移动到绘图区域，箭头变为。在绘图区域鼠标连续单击变量Production、空白处和Inventory，得到如图3.5所示的因果关系，其中箭头所指的变量是受到影响的变量，另一端的变量是影响因素，即Production影响了Inventory。将鼠标移动到因果关系箭头的圆圈“手柄”上，然后右击，如图3.5右边所示，得到图3.6所示的因果关系设置对话框，将因果关系极性设置为“+”，并设置其它属性。图3.5因果关系北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第5页共18页图3.6因果关系设置按照上述方法，最后得到的因果关系图如图2.9所示。ProductionInventorySalseProductivityWorkforceNetHireRateTargetInventoryTargetProductionTargetWorkforceInventoryCorrection+-++-++++-+-++图3.7完整的因果关系图图3.7将主因果关系环路用粗线表示，并加上“—”号的注释。注释添加方法为，单击注释按钮，然后将鼠标箭头移动到绘图区域，箭头变为，在绘图区域中需要添加注释的地方单击，得到如图3.8所示的对话框，并设置注释的各项属性。图3.8注释设置对话框3.3.绘制积量与流量图绘制积量与流量图绘制积量与流量图绘制积量与流量图新建一个模型文件Workforce_Inventory2.mdl，使用默认设置，以这个文件为基础绘制积北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第6页共18页量与流量图并进行仿真。状态变量状态变量即积量。单击状态变量按钮，然后将鼠标箭头移动到绘图区域，箭头变为，在空白区域单击，输入状态变量名称，如图3.9所示。图3.9状态变量速率变量单击速率按钮，然后将鼠标箭头移动到绘图区域，箭头变为。在绘图区域连续单击空白和状态变量Inventory，输入速率变量名称production；再连续单击状态变量Inventory和空白，得到如图3.10所示的状态变量与速率变量关系图。单击移动按钮，可以调整相对位置。图3.10状态变量与速率变量按照上述方法设置状态变量Workforce和速率变量nethirerate，如图3.11所示。图3.11状态变量与速率变量2根据模型简化假设，将速率变量的形式设置为双箭头。单击移动按钮，将光标移动到速率变量箭头尾部，如图3.12左边所示，单击右键得到图3.13的属性设置对话框，选中箭头（Arrowhead）选项，单击OK按钮，得到图3.12右边所示速率变量。图3.12速率变量设置图3.13速率变量设置北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第7页共18页辅助变量除了积量与流量外，建立一个完整的系统动力学模型还需要辅助变量。辅助变量的添加与绘制因果关系图类似：在工具栏上单击变量按钮（Variable）添加辅助变量，然后单击箭头按钮建立各变量之间的联系。InventoryproductionsalesWorkforcenethirerateproductivityinventorycoveragetargetinventoryinventorycorrectiontargetproductiontimetocorrectinventorytargetworkforcetimetoadjustworkforce图3.14添加辅助变量后的系统动力学模型3.4.为变量输入公式为变量输入公式为变量输入公式为变量输入公式模型绘制完毕后，在图3.14的基础上为各变量添加相应的公式，需要添加的公式如表3.2所示。表3.2变量设置变量名称变量名称变量名称变量名称变量类型变量类型变量类型变量类型表达式表达式表达式表达式单位单位单位单位InventoryLeverINTEG(production-sales,300)初始值为300WidgetnethirerateRate(targetworkforce-Workforce)/timetoadjustworkforcePerson/MonthproductionRateWorkforce*productivityWidget/MonthproductivityConstant1Widget/Month/PersonsalesRate100+STEP(50,20)阶跃输入Widget/MonthtargetproductionAuxiliarysales+inventorycorrectionWidget/MonthtargetworkforceAuxiliarytargetproduction/productivityPersontimetoadjustworkforceConstant3MonthWorkforceLevelINTEG(nethirerate,targetworkforce)初始值为targetworkforcePersoninventorycorrectionAuxiliary(targetinventory-Inventory)/timetocorrectinventoryWidget/MonthtimetocorrectinventoryConstant2MonthtargetinventoryAuxiliarysales*inventorycoverageWidgetinventorycoverageConstant3Month北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第8页共18页单击公式按钮，所有未设置公式的变量将以反色显示，如图3.15所示，然后将鼠标指针移动到待设置的变量上并单击，弹出如图3.16所示对话框。根据表3.2在对话框中设置变量公式。图3.15待设置公式的模型图3.16变量公式设置所有变量设置完后，单击图3.16种的CheckModel按钮，初步检查模型设置，如果弹出图3.17所示提示框，则表明可以用于模拟。图3.17模型检验成功变量设置并检查完毕后，模型恢复到图3.14所示状态，将模型保存。北京航空航天大学经济管理学院管理动力学教学辅助资料贾素玲第9页共18页4.模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真4.1.检查模型结构检查模型结构检查模型结构检查模型结构打开模型文件Workforce_Inventory2.mdl，如图4.1所示。在进行模拟前