系统仿真及系统力学方法.ppt

第四章系统仿真及系统
动力学（SD）方法

第一节：系统仿真概述
第二节：系统动力学模型化原理
第三节：基本反馈回路的DYNAMO仿真
分析
第四节：DYNAMO函数第一节系统仿真概述2、系统仿真的实质3、系统仿真的作用仿真应用领域仿真应用领域-食品及服务领域仿真应用领域-交通仿真应用领域-化学工厂呼叫中心MotorolaDistributionCentre摩托罗拉分销中心-物流（二）系统仿真方法连续系统离散事件系统生产系统是DES系统！ 由于连续系统和离散(事件)系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。
常见仿真软件Arena广泛应用于金融、电信、物流等行业的客户关系管理(CRM)、业务流程再造(BPR)等领域Extend包括物流机械和搬运、供应链管理、商业流程、医疗服务、生产计划调度、交通运输、物流配送、质量管理等Automod包括包裹与信件处理、仓储与配送、机场/行李处理、半导体、航空航天、汽车、制造、运输、物流等。FlexSim主要针对离散事件仿真，解决三类问题：服务问题、生产问题、物流问题。SomeUsefulLinks1、由来和发展20世纪70年代以来，SD经历的两次严峻挑战
第一次挑战(70年代中前期)：70年代初，来自26个国家的75名科学家的罗马俱乐部困惑于世界面临人口增长与资源日渐枯竭的前景。鉴于当时一些惯用的工具难以胜任对此复杂问题的研究，于是他们寄希望于刚刚兴起的系统动力学方法。其主要的标志是两个世界模型(WORLD）(WORLD“WorldDynamics,1971,Forester”;WORLD--“TheLimitstoGrowth,D.Meadows,1972”,“TowardGlobalEquilibriumD.Meadows,1974”)。这些成果引起了一场令人瞩目、旷日持久的论战。系统动力学正是在这一番论战中，加速壮大成熟起来。第二次挑战(70年代初到80年代中)：
Forrester教授在多方资助之下开始研究美国全国模型，解开了一些在经济方面长期存在、令经济学家困惑不解的疑团，诸如，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。其最有价值的研究成果还在于揭示了美国与西方国家经济长波(LongWave)形成的内在奥秘。由于在全国模型与长波理论研究方面取得成就，使系统动力学这一门学科在理论和应用研究两方面都取得了飞跃性进展。从此，系统动力学进入了蓬勃发展时期。2、研究对象及其结构特点
3、工作程序
1水塔决策2、因果关系图和流图因果链：因果关系具有传递性。用因果箭对具有递推性质的因素关系加以描绘即得到因果链。
因果链极性的判别标准：在同一因果链中，若含有奇数条极性为负的因果箭，则整条因果链是负的因果链。否则，该条因果链极性为正。SD认为，系统的性质和行为主要取决于系统中存在的反馈回路，系统的结构主要就是指系统中反馈回路的结构。因果关系图举例见图，其中包含了因果箭、因果链、因果反馈回路和多重因果反馈回路等。库存量对服务质量的重视程度组织绩效出生
人口投资(元/年)人口（2）流图符号

⑤参数（量）（3）流图绘制程序和方法
①明确问题及其构成要素；
②绘制要素间相互作用关系的因果关系图。注意一定要形成回路；
③确定变量类型（L变量、R变量和A变量）。将要素转化为变量，是建模的关键一步。在此，应考虑以下几个具体原则：
a.水准（L）变量是积累变量，可定义在任何时点；而速率（R)变量只
在一个时段才有意义。
b.决策者最为关注和需要输出的要素一般被处理成L变量。
c.在反馈控制回路中，两个L变量或两个R变量不能直接相连。
d.为降低系统的阶次，应尽可能减少回路中L变量的个数。故在实际系
统描述中，辅助（A）变量在数量上一般是较多的。
④绘制SD流图。
在绘制流图时，应特别注意形成正确的回路和用好信息连接线，并注意不要把不同的实物流直连在一起(参见下例)。
XFS3、举例
SD结构模型建模举例—商店库存模型商店订货D1第三节基本反馈回路的DYNAMO仿真分析
水准方程（L方程）LL1·K=L1·J+DT*(RI·JK-RO·JK)
速率方程（R方程）RR1·KL=f(L1·K,A1·K,C1,…)
辅助方程（A方程）AA1·K=g(L1·K,A2·K,R1·JK,…)
赋初值方程（N方程）NL1=数值或L1=L10
L10=数值
常量方程（C方程）CCON=数值
2、一阶正反馈回路3、一级负反馈回路4、简单库存控制系统的扩展LG•K=G•J+DT*(R1•JK-R2•JK)
LI•K=I•J+DT*R2•JK
RR1•KL=D•K/Z
RR2•KL=G•K/W
AD•K=Y-I•K
CY=6000
CW=10
CZ=5
NI