国内外系统动力学综述

摘 要：通过对国内外系统动力学研究的文献进行梳理,明确系统动力学理论研究、方法研究以及应用研究的研究体系,并在此基础上指出系统动力学研究趋势.

关 键 词 ：系统动力学；研究体系；研究综述

中图分类号：C93 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）06-0218-02

引言

20世纪50年代初,麻省理工学院（MIT）的Jay W.Forrester教授在对经济与工业组织系统进行了深入研究时得出了有关系统的信息反馈、基本组成等重要观点,在此基础上于1956年创立了系统动力学（System Dynamics,SD）[1～3].SD的出现为认识、解决复杂系统（非线性、高阶次、多变量、多重反馈、复杂时变）问题提供了理论与方法.随着其研究范围的不断扩大,早在20世纪80年代趋于成熟,成为一门横跨系统科学与管理科学的独立交叉学科.SD发展至今已有五十余年,在国内外各组织和学者的研究下,其已有了自身的理论体系和科学方法,并在各个领域得到广泛应用.

一、国内外系统动力学理论研究现状

1.基础理论：反馈理论、控制理论、控制论、信息论、非线性系统理论、大系统理论和正在发展中的系统学[3].

2.技术理论：（1）系统的结构与功能、行为的关系（包括系统的震荡、非平衡、突变现象的内在机制、主回路判别等）；（2）SD的建模问题（包括模型的简化、模型阶数与降阶、模型参数估计、通用的模型基本单元、噪声对模型的影响、不确定性分析、风险与可靠性分析、混合建模等）；（3）模型的检验与模型的信度；（4）SD模型与行为优化问题（包括政策参数优化、系统结构优化、系统边界优化等）；（5）复杂网络与SD的关系；（6）SD与系统的复杂性、复杂性科学的理论研究等等[4].

二、国内外系统动力学方法研究现状

SD的方法论是系统方法论,是将所研究对象置于系统的形式中加以考察.目前对于SD方法方面的研究基本集中在建模方法上,如因果与相互关系回路图法、流图法、图解分析法流率基本入树建模法、反馈环计算法等等系统、分析、综合与推理的方法[4～5].

三、国内外系统动力学应用研究现状

1.社会、经济、产业问题方面的应用：Chin-Huang Lin等（2006）考虑四个重要的工业竞争力因素（人力资源、技术、资金、市场流动）建立了系统动力学模型,分析了产业集群效应[6]；Jiuping Xu等（2011）集成系统动力学与模糊多目标规划建立模型（SD-FMOP）,采用遗传算法求解,分析煤炭产业系统复杂相互作用,用以辅助政府部门决策[7]；贺彩霞等（2009）利用系统动力学方法的因果反馈特点,对区域社会经济发展模式的特点与原理进行了系统分析,并结合现代社会及经济发展的特点,建立了符合中国发展情况的区域社会经济系统的系统动力学模型[8].

2.区域与城市发展方面的应用：Moonseo Park等（2011）考虑怎么写作怎么写作设施、教育福利、企业结构、住宅、城市吸引力等五个因素,建立系统动力学模型,分析自给自足型城市的发展政策,以帮助政府部门决策者评估各种自给自足的城市发展政策的影响[9]；Cheng Qi等（2011）考虑气候变化,经济发展,人口的增长和迁移,和消费者行为模式的相关因素等建立了城市市政用水预测系统动力学模型,以反映水的需求和宏观经济环境之间的内在关系,用样本估计长期在一个快速发展的城市地区的市政供水需求预测[10].

3.可持续发展方面的应用：Wei Jin等（2009）建立了生态足迹（EF）系统动力学,发展动态的EF预测框架,并提供一个平台,以支持改善城市可持续发展决策[11]；Qiping Shen等（2009）建立了可持续的土地利用和香港城市发展的系统动力学模型,包括人口、经济、住房、交通和城市开发的土地五个子系统,提供了一个模拟足够长的时间来观察和研究的“限制增长”的模型,观察对香港的发展潜力影响,模拟结果直接比较各项政策和决定所带来的不同的动态后果,从而实现土地可持续利用的目标[12]；宋学锋、刘耀彬（2006）根据城市化与生态环境耦合内涵,在I和SD 方法的支持下,建立了江苏省城市化与生态环境系统动力学模型,并选取五种典型的耦合发展模式进行情景模拟,得出分阶段和分地域的推进人口城市化发展模式和社会城市化发展模式,可以实现该省人口、经济、城市化和生态环境协调发展的目的[13]；侯剑（2010）分析了港口经济可持续发展的动态机制,并建立了港口经济可持续发展的系统动力学模型,分析模拟了结果[14]；刘静华、贾仁安等（2011）通过对德邦牧业实地发展进行深入分析,创建系统动力学三步顶点赋权反馈图的管理对策生成法,证明了系统发展中必须实施以猪尿资源为原料养殖场开发沼气工程并周边养种结合开发沼液资源[15].

4.企业管理、项目管理方面的应用：P.E.D.Love等（2002）介绍了如何更改（动态的作用或效果）可能会影响项目管理系统,采用个案研究和系统动力学的方法,来观察影响项目主要性能的因素[16].Sang Hyun Lee等（2006）介绍了系统的动态规划和控制方法（DPM）,提出一个新的建模框架,将系统动力学与基于网络的工具结合,把系统动力学作为一个战略项目管理和基于网络的工具[17]；胡斌、章德宾（2006）等从系统动力学角度研究企业生命周期变化中不同因素的影响,分析企业成长过程和主要影响之后,建立SD模型,有效模拟了企业生命周期的演化过程,为管理者进行企业组织管理提供决策支持[18]；齐丽云等（2008）引入系统动力学的相关概念和理论,对企业内部的知识传播进行量化模型构建,提出三个量化模型,模拟得出企业可以通过适当调整一些因素得到所期望的知识接收者的知识势能曲线[19]；蒋春燕（2011）以系统动力学为基础,提出突破这两种陷阱的路径：一是通过知识存量、企业特定的不确定性和绩效差距动态结合探索式与利用式学习；二是系统地考虑中国新兴企业两种重要的资源（社会资本和公司企业家精神）对探索式与利用式学习的动态关系产生的影响[20]. 结论

从最近几年国内外系统动力学的研究来看,基本集中在应用研究上,且覆盖范围较广,但在工程项目领域还很少,尤其是大型城市综合体建设项目、新城建设中,国内外研究还没有涉及,是一个值得研究的方向.

[20] 蒋春燕.中国新兴企业自主创新陷阱突破路径分析[J].管理科学学报,2011,（4）：36-51.

[责任编辑 吴 迪]