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系统动力学(第二版)(含光盘)

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商品详情

书名:系统动力学(第二版)(含光盘)
定价:58.0
ISBN:9787030383655
作者:钟永光,贾晓菁,钱颖 等
版次:2
出版时间:2013-08

内容提要:
本书以培养系统思考能力为主线、传授系统动力学知识为辅线,弱化微分方程式等数学知识,强化文本、曲线图来呈现复杂系统的动态本质特征,精心选取大家所熟知或能相对准确感知的复杂系统为教学案例,旨在使不同数学水平的读者都能理解。随教材附带的系统动力学软件指南,主要包含Anylogic、Powersim Studio,STELLA系统动力学领域三大主流仿真软件。第二版主要修订了第6章、第7章、第8章等。

目录:
目录
第二版前言
**版前言
**篇 系统动力学理论篇
第1章 系统动力学的历史与未来 3
1.1 什么是系统动力学 3
1.2 国外系统动力学的历史 3
1.3 国内系统动力学的发展 8
1.4 系统动力学专用模拟语言与软件的发展 8
1.5 系统动力学的未来 9
思考题 9
第2章 系统的模型化 10
2.1 系统的概念 10
2.2 模型的概念 11
2.3 模型与系统的关系 12
2.4 模型的实用性 13
2.5 模型构成的要素 14
2.6 模型的边界与种类 14
2.7 模型的局限性 16
思考题 18
第3章 系统动力学建模过程 19
3.1 建模的目的:解决那些让客户整晚睡不着觉的问题,将组织经理变为设计者 19
3.2 建模者与客户 20
3.3 建模过程的步骤 20
3.4 建模是反复的过程 21
3.5 建模过程概要 23
3.6 运用系统动力学的原则 34
3.7 小结 36
思考题 37
第4章 动态系统的行为模式与结构 38
4. 1动态行为的基本模式与结构 38
4.2 基本模式的相互作用与结构 45
4.3 其他行为模式与结构 51
4.4 小结 55
思考题 56
第5章 因果回路图 57
5.1 因果图中的记号 57
5.2 绘制因果回路图的原则(斯特曼,2008) 59
5.3 应用建议:从访谈信息中形成因果图(斯特曼,2008) 67
5.4 Vensim软件简介 68
5.5 如何使用Venslm软件绘制因果回路图 74
思考题 87
第6章 存量流量图 88
6.1 存量和流量 88
6.2 存量流量图的组成要素 94
6.3 绘制存量流量图 97
6.4 如何使用Venslm绘制存量流量图 98
思考题 102
第7章 简单系统的动态:一阶系统和二阶系统 103
7.1 一阶正反馈系统 103
7.2 阶负反馈系统 106
7.3 多反馈的一阶系统 108
7.4 二阶系统 111
思考题 116
第8章 典型结构的动态1:延迟 117
8.1 延迟的定义 117
8.2 物质延迟的结构和行为 118
8.3 信息延迟的结构和行为 127
8.4 对可变的延迟时间的反应 133
8.5 估计延迟的长度及其分布 134
思考题 140
第9章 典型结构的动态2:路径依赖与正反馈 141
9.1 路径依赖的概念 141
9.2 路径依赖的一个简单模型:Polya过程 143
9.3 经济管理活动中的路径依赖 146
思考题
第10章 典型结构的动态3:老化链与协流 148
10.1 老化链 148
10.2 协流:为存量的属性建模 167
10.3 小结 176
思考题 176
第11章 典型结构的动态4:系统基模 179
11.1 系统基模的概念 179
11.2 常见的系统基模 179
11.3 顶点赋权反馈因果关系图分析法 185
思考题 200
第12章 流率基本入树建模法和反馈环计算法 201
12.1 系统动力学流率基本人树建模法 201
12.2 枝向量行列式反馈环计算法 216
12.3 枝向量矩阵反馈环计算法 225
12.4 复杂系统极小基模分析 247
思考题 257
第13章 模型测试 258
13.1 模型测试概述 258
13.2 模型测试 263
思考题 276
第二篇 系统动力学应用篇
第14章 新产品的销售过程建模 279
14.1 新产品销售过程案例背景 279
14.2 销售过程的因果回路图 280
14.3 销售过程的存量流量图 280
14.4 模型测试 282
14.5 政策设计 285
思考题 289
第15章 管理可再生能源游戏 290
15.1 游戏规则 290
15.2 游戏分析 291
思考题 293
参考文献 295
附录 国际系统动力学学会Jay Wright Forrester奖得主及作品 301

在线试读:
**篇 系统动力学理论篇
  第1章 系统动力学的历史与未来
  1.1 什么是系统动力学
  系统动力学( system dynamics,SD)是系统科学理论与计算机仿真紧密结合、研究系统反馈结构与行为的一门科学,是系统科学与管理科学的一个重要分支。
  系统动力学认为,系统的行为模式与特性主要取决于其内部的结构。反馈是指X影响Y,反过来Y通过一系列的因果链来影响X;我们不能通过孤立分析X与Y或Y与X的联系来分析系统的行为,只有把整个系统作为一个反馈系统才能得出正确的结论。
  由于非线性因素的作用,高阶次复杂时变系统往往表现出反直观的、千姿百态的动态特性。系统动力学模型可作为实际系统,特别是社会、经济、生态复杂大系统的“实验室”。系统动力学研究处理复杂系统问题的方法是定性与定量结合、系统综合推理的方法,其建模过程就是一个学习、调查、研究的过程。模型的主要功用在于向人们提供一个进行学习与政策分析的工具,并使决策群体或整个组织逐步成为学习型组织。
  1.2 国外系统动力学的历史
  国际系统动力学的创立与发展经过了以下几个重要阶段。
  1.2.1 **阶段:20世纪50~60年代系统动力学的诞生
  系统动力学的出现始于1956年,其创始人为美国麻省理工学院的福瑞斯待(Jay W. Forrester)教授①。初期系统动力学主要应用于工业企业管理,处理诸如生产与雇员情况的波动、市场股票与市场增长的不稳定性等问题。1958年Forrester在《哈佛商业评论》上发表了奠基之作( Forrester,1958),1961年出版的《工业动力学》(Forrester,19 61)是系统动力学理论与方法的经典论著,此学科早期的称呼——“工业动力学”即因此而得名。1968年Forrester又出版了《系统原理》(Forrester,1968),重点讲述了在系统中产生动态行为的基本原理以及系统结构和动态行为的概念。《系统原理》-书中所讨论的原理在系统的分析、决策和预测中具有普遍性和广泛的适用性。尔后,Forrester又从宏观层次研究了城市的兴衰问题,并于1969年出版了《城市动力学》( Forrester,1969);N.J.Mass对城市动力学模型进行了扩充,于1974年出版了《对(城市动力学)阐释·**卷》(Mass,1974);W.W. Schroeder等对城市动力学模型进行了更深入的扩展与研究,于1975年出版了《对(城市动力学)阐释·第二卷》(Schroeder,1975);L.E.Alfeld等用简明易懂的文字,以城市模型为例讲授建模方法,于1976年出版了《城市动力学导论》(Alfeld,Graham,1976)。尔后,系统动力学的应用范围日益扩大,几乎遍及各类系统,深入到各种领域。显然此学科的应用已远远**“工业动力学”的范畴,所以改称为“系统动力学”。
  1.2.2 第二阶段:20世纪70~80年代的发展成熟
  这一时期的标志性成杲是系统动力学世界模型与美国国家模型的研究①。
  20世纪70年代初,拥有来自26个国家75名科学家的罗马俱乐部②(the Club of Rome)困惑于世界面临人口增长与资源日益枯竭的前景。鉴于当时一些惯用的工具难以胜任对此复杂问题的研究,于是他们寄希望于系统动力学的方法。在1970年6、7月间,经过一个多月的酝酿和召开学习讨论会,俱乐部的成员对Forrester教授提出的世界模型的雏形(WORLDⅡ)颇感兴趣并受到鼓舞。于是罗马俱乐部决定提供财政支持,在麻省理工学院成立一个由Forrester教授的学生梅多斯(Dennis Meadows)教授为首的国际研究小组,承担世界模型的研究任务。Forrester、Dennis Meadows先后建立WORLDⅡ与W()RLDⅢ模型,这一研究引起了广泛关注与持续争论。主要成就有:WORLDⅡ模型及以此为基础的《世界动力学》( Forrester,1973b);W()RI.DⅢ模型及以此为基础的《增长的极限》(Meadows D H et a1.,1972)和《趋向全球的平衡》(Meadows D Let a1.,1974)。
  《增长的极限》③被西方一些报纸称为“70年伐的爆炸性杰作”,它从人口、工业、污染、粮食生产和资源消耗等重要的全球性因素出发,建立了全球分析模型。他们得出结论:“如果让世界人口、工业化、污染、粮食生产和资源消耗方面现在的趋势继续下去,这个行星上的增长极限将在今后一百年中发生。*可能的结果将是人口和工业生产力双方有相当突然和不可控制的衰退。”《增长的极限》的结论是“悲观主义”的,似乎给人们描绘了一幅“世界末日”式的图景,然而它的内容既包含着警告,也包含着希望。该书尖锐地提出了关系到全球人类“生死存亡”问题的紧迫性,同时也给出了一个非常乐观的希望:“2.改变这种增长趋势和建立稳定的生态和经济的条件,以支撑遥远未来是可能的。全球均衡状态可以这样来设计,使地球上每个人的基本物质需要得到满足,并且每个人都有实现他的个人潜力的平等机会。3.如果世界人民决心追求第二种结果,而不是**种结果,他们为达到这种结果而开始工作越快,他们成功的可能性就越大。”①
  几乎在同一时期,从1972年开始,Forester领导的麻省理工学院系统动力学小组,先后在数十家企业公司、本国和外国的政府部门的财政资助下,几乎倾其全组力量之半,历时11年,约耗资600万美元,完成了一个方程数达4000个的全国系统动力学模型。该模型把美国的社会经济问题作为一个整体加以研究,解开了一些在经济方面长期存在的、令经济学家们困惑不解的疑团,如20世纪70年代以来通货膨胀、失业率和实际利率同时增长等问题。这些研究揭示了美国与西方国家的经济长波的内在机制,美国70年代以来的通货膨胀、失业率和实际利率同时增长等问题,其代表性的人物有Sterman(1985,1986,1989)、Saeed(1986)、Forrester(1989).
  在此期间,SD在项目管理领域的应用也有了新的发展。1980年K.G.Cooper用SD模型来分析、量化在一个大型的军事造船工程中成本超额的原因,这是SD在大规模工程管理中*初的运用,同时也是运用得*成功的一个(Cooper,1980)。1970年,Ingalls Shipbuilding of Pascagoula赢得了美国海军的一份大合同——为它们建造一支拥有30艘新驱逐舰的舰队。加上1969年签订的9艘LHA(直升机登陆攻击舰),Ingalls发现自己境况可喜,获得了世界上*大的两个造船项目,并开始展望多年的大量销售和高额利润。然而到了20世纪70年代中期,Ingalls陷入困境,成本超出计划5亿美元以上。在海军多次拒绝弥补Ingalls的这些成本之后,Ingalls向海军提起诉讼,要求取得预期发生的5亿美元损失。*终Ingalls求助于SD来量化因海军的设计更改而导致的损失,1978年6月双方庭外和解,Ingalls得到4.47亿美元。
  这些研究使SD受到了世界范围的关注,促进了它在世界范围内的传播与发展,确立了其在社会经济问题研究中的学科地位。
  1.2.3 第三阶段:20世纪90年代到目前,系统动力学的广泛应用与传播
  在这一阶段,SD在世界范围内得到广泛的传播,其应用范围更广泛,并且获得了新的发展。“从公司的战略研究到艾滋病病毒与人类免疫系统间的斗争。SD也被用于各种产业——上至航天飞行器,下到锌工业,以及从艾滋病到福利改革的各种问题”( Ster-man,2000)。
  1.在宏观领域
  《增长的极限》一书发表20年之后,原著作者D.H. Meadows、D.L Meadows和J.Randers于1992年出版了《**极限:正视全球性崩溃,展望一个可持续的未来》(Meadows D H et a1.,1992)。该书对1972年在《增长的极限》中的研究进行了20年来的更新。研究者们研究了1970~1990年的全球发展,并利用这些数据对《增长的极限》和W()RI)DⅢ模型进行了更新。书中重复了原来的观点,在1992年他们得出结论认为,20年来的历史发展总体上仍然支持了D.H. Meadows等在20年前所得出的结论。但该书1992年版也提出了一个重要的新发现:人类已经超出了地球承载能力的极限。这一事实和结论是如此重要,因此其研究者选择将它反映到该书的书名中。为了进一步阐明研究者们一贯坚持的一些基本观点,并再次澄清人们对《增长的极限》-书的一些误解(这些误解主要包括:**,《增长的极限》是不是对未来的预测?或者说,《增长的极限》是不是预言人类社会必然走向“崩溃”?第二,增长的极限是不是仅仅基于一些资源趋于枯竭的现实可能?一些相信技术力量的乐观派认为技术力量将使增长的极限不复存在,这是他们对极限是否存在质疑*多的地方;第三,作者们是否在鼓吹“零增长”?零增长是人们对《增长的极限》的主旨*通俗的解读),D.H. Meadowso、J.Randers和D.L.Meadows子2004年出版了The Limits to GrozLth:The 30- Year Update,该书正如英文书名的副标题所表述的那样,是对第1版问世30年后所作的更新。其主要结论和核心思想和1992年版一样,没有对第1版作出重大补充或发展。该书的出版意义在于:**,再次澄清了人们对《增长的极限》一书的一些误解。第二,进行了数据更新,大部分统计数据截至2000年左右。利用这些新数据作者向我们描述了当今世界的实际状态,并给我们提供了距离极限还有多远或者已经超出极限多远的直观认识。第三,对WORI.D Ⅲ系统动力学模型本身作了一些改进。
  需要特别说明的是,其实《增长的极限》并不是在预测世界的未来,这正如作者D.H. Meadows、J.Randers和D.L.Meadows在The Lirnits to Growth:The 30- Year Up date前言中所述的那样:“我们写这本书的目的,不是要预测21世纪实际上将会发生什么,我们也不是在预测一个什么样的未来将会发生。我们只是给出了一些不同的模拟场景:在纸面上21世纪可能会演变出的10种不同画面。我们这么做的目的是为了鼓励你学习、反思并作出自己的选择。我们也不相信目前所能得到的这些数据和理论能让我们对世界将在未来的一个世纪中会发生什么作出准确的预测。但是,我们确信已有的这些知识能让我们剔除一些不切实际的未来场景。现有的事实已经使许多人对未来持续增长的模糊预期破灭——这些只是一相情愿的愿望,很有吸引力但却是错误的,可遇而不可求。如果我们的分析能让国际社会的公民们重新思考,并使他们对将在他们的未来生活中扮演重要角色的地球物质极限有更多的了解和尊重,那么这种分析就是有益的。”②
  R.F.Naill于1992年用SD分析了国家能源政策计划(Naill,1992),R.F.Naill等用SD分析了美国旨在减轻全球气候变暖的能源政策所花费的成本(Naill,1992)。
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