系统动力学简介及其在物流中心选址研究上的运用

LOGO系统动力学简介及其在区域物流中心选址研究上的运用Contents1系统动力学的原理2系统动力学分析问题的步骤3系统动力学基本概念45系统动力学实际案例1.系统动力学的原理系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科。它是系统科学中的一个分支，是跨越自然科学和社会科学的横向学科。系统动力学基于系统论，吸收控制论、信息论的精髓，是一门认识系统问题和解决系统问题交叉、综合性的新学科。从系统方法论来说，系统动力学的方法是结构方法、功能方法和历史方法的统一。人们在求解问题时都是想获得较优的解决方案，能够得到较优的结果。所以系统动力学解决问题的过程实质上也是寻优过程，来获得较优的系统功能。系统动力学强调系统的结构并从系统结构角度来分析系统的功能和行为，系统的结构决定了系统的行为。因此系统动力学是通过寻找系统的较优结构，来获得较优的系统行为。1.系统动力学的原理系统动力学寻找较优的结构的方法：系统动力学把系统看成一个具有多重信息因果反馈机制。因此系统动力学在经过剖析系统，获得深刻、丰富的信息之后建立起系统的因果关系反馈图，之后再转变为系统流图，建立系统动力学模型。最后通过仿真语言和仿真软件对系统动力学模型进行计算机模拟，来完成对真实系统的结构仿真。1.系统动力学的原理Contents1系统动力学的原理2系统动力学分析问题的步骤3系统动力学基本概念45系统动力学实际案例2.系统动力学基本概念系统:一个由相互区别、相互作用的各部分(即单元或要素)有机地联结在一起，为同一目的、完成某种功能的集合体。反馈:系统内同一单元或同一子块其输出与输入间的关系。对整个系统而言，“反馈”则指系统输出与来自外部环境的输入的关系。反馈系统：反馈系统就是包含有反馈环节与其作用的系统。它要受系统本身的历史行为的影响，把历史行为的后果回授给系统本身，以影响未来的行为。如库存订货控制系统。反馈回路：反馈回路就是由一系列的因果与相互作用链组成的闭合回路或者说是由信息与动作构成的闭合路径。2.系统动力学基本概念3.系统动力学基本概念因果回路图(CLD):表示系统反馈结构的重要工具，因果图包含多个变量，变量之间由标出因果关系的箭头所连接。变量是由因果链所联系，因果链由箭头所表示。因果链极性：每条因果链都具有极性，或者为正(+)或者为负（-）。极性是指当箭尾端变量变化时，箭头端变量会如何变化。极性为正是指两个变量的变化趋势相同，极性为负指两个变量的变化趋势相反。期望水位水位差决定添水斟水速率杯中水位++-++反馈回路的极性：反馈回路的极性取决于回路中各因果链符号。回路极性也分为正反馈和负反馈，正反馈回路的作用是使回路中变量的偏离增强，而负反馈回路则力图控制回路的变量趋于稳定。确定回路极性的方法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。2.系统动力学基本概念系统流图：表示反馈回路中的各水平变量和各速率变量相互联系形式及反馈系统中各回路之间互连关系的图示模型。水平变量：也被称作状态变量或流量，代表事物(包括物质和非物质的)的积累。其数值大小是表示某一系统变量在某一特定时刻的状况。可以说是系统过去累积的结果，它是流入率与流出率的净差额。如：杯中水位。它必须由速率变量的作用才能由某一个数值状态改变另一数值状态。速率变量：又称变化率，随着时间的推移，使水平变量的值增加或减少。速率变量表示某个水平变量变化的快慢。如：斟水速率。杯中水位由斟水速率作用才能发生改变。2.系统动力学基本概念水平变量和速率变量的符号标识：水平变量用矩形表示，具体符号中应包括有描述输入与输出流速率的流线、变量名称等。速率变量用阀门符号表示，应包括变量名称、速率变量控制的流的流线和其所依赖的信息输入量。2.系统动力学基本概念系统动力学一个突出的优点在于它能处理高阶次、非线性、多重反馈复杂时变系统的问题。高阶次：系统阶数在四阶或五阶以上者称为高阶次系统。典型的社会一经济系统的系统动力学模型阶数则约在十至数百之间。如美国国家模型的阶数在两百以上。多重回路：复杂系统内部相互作用的回路数目一般在三个或四个以上。诸回路中通常存在一个或一个以上起主导作用的回路，称为主回路。主回路的性质主要地决定了系统内部反馈结构的性质及其相应的系统动态行为的特性。主回路并非固定不变，它们往在在诸回路之间随时间而转移，结果导致变化多端的系统动态行为。2.系统动力学基本概念非线性：线性指量与量之间按比例、成直线的关系，在空间和时间上代表规则和光滑的运动；而非线性则指不按比例、不成直线的关系，代表不规则的运动和突变。线性关系是互不相干的独立关系，而非线性则是相互作用，而正是这种相互作用，使得整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不同于“线性叠加”的增益或亏损。实际生活中的过程与系统几乎毫无例外地带有非线性的特征。正是这些非线性关系的耦合导致主回路转移，系统表现出多变的动态行为。2.系统动力学基本概念Contents1系统动力学的原理2系统动力学分析问题的步骤3系统动力学基本概念4系统动力学实际案例问题的识别。在于通过分析要进行仿真的系统，找出所要解决的问题，也就要进行仿真的目的。确定系统边界。即系统分析涉及的对象和范围。由于一个系统不仅和环境有关系，同时也和其他系统有联系，这样在分析这个系统就要把它和其他系统以及环境区别开来，也就是要找到系统边界。建立系统的因果关系图，在这个过程中关键在于分析系统中的要素，以及要素之间的关系，从而建立系统的因果关系图。3.系统动力学分析问题的步骤建立系统的流图，这个过程是建立在因果关系图的基础上的，关键在于识别出水平变量、速率变量，而这些变量的识别要跟研究的问题而定，没有什么很好的规则去识别，从而画出系统的流图。写出系统动力学方程进行仿真试验和计算等（Vensim软件）。结果的分析评估与模型的检验系统动力学过程图问题的识别因果关系图确定系统边界系统流图系统动力学方程仿真试验与模型检验3.系统动力学分析问题的步骤Contents1系统动力学的原理2系统动力学分析问题的步骤3系统动力学基本概念45系统动力学在物流中心选址中的运用4.系统动力学在物流中心选址中的运用1、问题识别。在本案例中，目的就是找出物流中心选址的最佳位置。2、系统边界的确定。在本案例中，系统的边界即影响物流中心选址的要素以及它们之间的互动关系。关键要素有：生产要素、需求要素、相关支持性产业和企业战略、企业结构、同业竞争;辅助要素为机会、技术和政府;此外还可以有可持续指标。这些要素之间存在复杂的互动关系,它们相互作用推动整个系统向前发展。例如,当没有配套的物流公共基础设施时,物流企业便无法满足客户的需求,从而造成需求的转移,致使整个区域物流业拉动力减小;同样,如果竞争形态不健康,整个区域物流业就不会激励出创新的动力,也不会利于区域物流业的发展。此外,辅助要素之间及其与关键要素之间只存在相互促进的关系,没有相互依赖的关系。据此，建立系统动力学模型框图。4.系统动力学在物流中心选址中的运用4.系统动力学在物流中心选址中的运用物流中心选址的系统动力学模型框图3、因果关系图物流中心选址受到各种因素的影响,这些因素的作用力总和就是评判备选区域是否适于建设物流中心的根据,用区域竞争力来表示这一概念。把握区域竞争力的动态发展规律,明确区域竞争力系统中各要素的作用及其相互间的因果关系,找出影响区域竞争力系统发展的主要反馈回路,将系统要素、指标和系统基本结构框图结合起来,运用系统动力学相互与因果关系分析的方法,得到因果与相互关系图。4.系统动力学在物流中心选址中的运用在构造复杂的因果与相互关系图时,为了全面考虑系统各要素可运用鱼骨分析法.鱼骨分析法是一种系统地确认所有可能导致问题(后果)产生的原因的方法.鱼骨分析通常首先确立导致问题的直接因素,然后再确立导致这些因素的原因,如此继续直到确认了所有可能的原因并作出类似鱼骨的鱼骨图为止。4.系统动力学在物流中心选址中的运用因果与相互关系图4.系统动力学在物流中心选址中的运用因果与相互关系图包括三个反馈环:(1)需求反馈.包括两个正反馈环,描述了区域竞争力、物流业投资、物流业比重、物流业年增长率、产业结构与需求条件间的互动关系.需求的增加直接作用于区域竞争力,使备选区域竞争力也增加.而区域竞争力的加强必会带来物流业的繁荣和投资的增加,使物流业年增长率及物流业在区域生产总值中所占的比重增加,从而又促进物流需求的增加。4.系统动力学在物流中心选址中的运用4.系统动力学在物流中心选址中的运用(2)生产反馈.也包含两个正反馈环,描述了区域竞争力、物流业投资、物流公共设施、人力资源、生产要素之间的互动关系.对物流公共设施及人力资源投资的增加,提高了生产要素整体水平.生产要素则是物流中心选址时必须考虑的重要因素,其整体水平的上升使区域竞争力增强,从而又会带来更多的投资.4.系统动力学在物流中心选址中的运用(3)同业竞争为负反馈环.同业竞争要素的增加会促进区域竞争力的加强,而物流企业数越多,表示竞争越激烈,对物流中心选址起到负面的作用,同业竟争要素的标准分值则越小。4.系统动力学在物流中心选址中的运用4、流图因果与相互关系分析的目的是确立反馈结构的结构图,即流图,描述了影响反馈系统的动态性能的积累效应.流图元件结构要素分为变量要素和关联要素两大类.变量要素有状态变量、决策变量、辅助变量和常数等;关联要素有物质链和信息链.这些要素按一定的顺序排列即构成反馈结构的结构图.状态变量是描述系统积累效应的变量,状态变量值是系统中从初始时刻到特定时刻的物质流动或信息流动的堆积或累积的结果.决策变量是描述系统积累效应变化快慢的变量,其值取决于信息反馈决策.从信息源到决策行动之间,若引进变量辅助表达信息反馈决策,这种变量统称为辅助变量.常数是描述系统中不随时间变化而变化的量。系统动力学流图是具体表示因果反馈回路,把水平方程、速率方程和辅助方程联系起来的图示手段。4.系统动力学在物流中心选址中的运用系统动力学模型流图5、系统动力学方程4.系统动力学在物流中心选址中的运用4.系统动力学在物流中心选址中的运用4.系统动力学在物流中心选址中的运用4.系统动力学在物流中心选址中的运用5.参考文献[1]郑吉春、张文杰、汪晓霞.区域物流中心选址的系统动力学分析[J].北京科技大学学报,2006,28(2):203-2-6.[2]龚雷.汽车物流成本优化模型研究[D].武汉：武汉理工大学，2009.[3]钱坤.基于VMI和丁PL的汽车整车销售物流系统研究[D].镇江;江苏大学，2009.LOGO