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組織管理系統動力學反饋理論與應用

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出版社:科學出版社出版時間:2021-06-01
開本: B5 頁數: 264
本類榜單:自然科學銷量榜
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組織管理系統動力學反饋理論與應用 版權信息

  • ISBN:9787030670267
  • 條形碼:9787030670267 ; 978-7-03-067026-7
  • 裝幀:一般膠版紙
  • 冊數:暫無
  • 重量:暫無
  • 所屬分類:>

組織管理系統動力學反饋理論與應用 內容簡介

系統動力學是很早擁有代表性的系統工程技術,本書是團隊長期致力于系統動力學反饋理論與應用研究的成果。在系統動力學反饋理論研究方面,本書創新性地提出了系統動力學研究的3個基本原理,創新性地提出了14項反饋動態復雜性核心分析技術,包括系統建模技術、反饋結構分析技術與系統仿真分析技術;在系統動力學反饋理論應用研究方面,針對規模養殖污染治理這一世界性的難題,秉承"頂天立地"的科學研究方法,對泰華生態經濟區二次污染治理、德邦生態經濟區場戶合作發展模式、銀河杜仲生態經濟區有機農產品開發問題聚焦研究,探索經濟發展與環境保護共贏的現代生態農業經濟區建設路徑,為現代生態農業經濟區建設提供新的系統工程實施方案和管理技術。

組織管理系統動力學反饋理論與應用 目錄

目錄
前言
第1章 引論 1
1.1 系統動力學概念與分析技術理論框架 1
1.1.1 系統動力學 1
1.1.2 反饋動態復雜性概念 3
1.1.3 系統動力學分析技術理論框架 6
1.2 研究的理論與應用創新 7
第2章 復雜系統流率基本入樹建模理論 10
2.1 流率基本入樹建模法背景與理論基礎 10
2.1.1 流率基本入樹建模法的提出背景 10
2.1.2 流率基本入樹建模法的理論基礎與功能 11
2.2 流率基本入樹建模法 12
2.2.1 流率基本入樹建模法的基本概念與步驟 12
2.2.2 德邦場戶合作發展模式系統建模實例 14
第3章 反饋環分析技術創新應用 24
3.1 枝向量行列式反饋環計算法 24
3.1.1 枝向量行列式反饋環計算法的創新原理與基本概念 24
3.1.2 枝向量行列式反饋環的具體計算方法 26
3.1.3 王禾丘生態能源系統反饋環計算法算例 27
3.2 關鍵變量關聯反饋環分析技術 37
3.2.1 關鍵變量關聯反饋環分析技術內涵及步驟 37
3.2.2 德邦場戶合作發展模式關鍵變量關聯反饋環分析 39
3.3 頂點賦權圖分析技術 47
3.3.1 頂點賦權圖分析法的概念及步驟 47
3.3.2 泰華生豬規模養殖系統因果關系圖 48
3.3.3 泰華生豬規模養殖系統頂點賦權圖 51
3.3.4 基于頂點賦權圖分析的管理對策研究 61
3.4 全部反饋環關鍵因果鏈分析法 65
3.4.1 全部反饋環關鍵因果鏈分析法原理與步驟 65
3.4.2 建立轉型期電力供應系統流率基本入樹模型 66
3.4.3 轉型期電力供應系統全部反饋環關鍵因果鏈分析 69
第4章 反饋基模分析技術創新應用 86
4.1 反饋基模分析生成管理方針 86
4.1.1 增長上限反饋基模 86
4.1.2 成長與投資不妥反饋基模 88
4.1.3 舍本逐末反饋基模 89
4.1.4 目標侵蝕反饋基模 90
4.1.5 惡性競爭反饋基模 92
4.1.6 共同悲劇反饋基模 93
4.1.7 富者愈富反饋基模 94
4.1.8 飲鴆止渴反饋基模 96
4.2 消除增長上限制約管理對策生成法 98
4.2.1 消除增長上限制約管理對策生成法內涵與步驟 98
4.2.2 銀河杜仲有機農產品開發系統消除增長上限制約分析 101
4.3 極小反饋基模集入樹組合生成法 110
4.3.1 極小反饋基模集入樹組合生成法內涵與步驟 110
4.3.2 “公司+農戶”組織模式系統反饋基模分析 114
4.4 極小反饋基模集入樹組合刪除生成法 129
4.4.1 入樹組合刪除生成法創新原理及內涵 129
4.4.2 德邦場戶合作發展模式系統反饋基模分析 132
4.4.3 系統極小基模分析生成對策的實施效應仿真分析 142
4.5 反饋傳遞效應分析法 149
4.5.1 反饋傳遞效應分析法創新原理與概念 149
4.5.2 種養結合循環農業污染第三方治理系統管理對策反饋傳遞效應分析 151
第5章 系統動力學仿真分析理論基礎 160
5.1 系統動力學仿真分析的基本功能 160
5.2 系統動力學仿真計算 161
5.2.1 系統動力學仿真計算原理 161
5.2.2 系統動力學四類仿真函數 165
第6章 系統動力學仿真分析技術創新應用 170
6.1 系統動力學運算過程圖分析法 170
6.1.1 運算過程圖分析法的理論背景 170
6.1.2 運算過程圖分析法的系列定義 171
6.1.3 運算過程圖的單參數調控三階延遲模型及計算 176
6.1.4 三階供應鏈仿真數據表的運算過程圖分析 184
6.2 表函數方程與系統結構變化 191
6.2.1 高新開發區建設時期用地系統表函數建立實例 191
6.2.2 高新開發區建設時期用地系統反饋環極性轉移 196
6.2.3 高新開發區建設時期用地系統主導反饋環轉移 198
6.3 確定復雜系統關鍵變量主導結構 199
6.3.1 確定復雜系統關鍵變量主導結構的相關概念與步驟 199
6.3.2 世界模型 II 202
6.3.3 確定世界模型II人口關鍵變量主導結構 210
6.4 逐樹設對應值仿真檢驗建模法與仿真評價 219
6.4.1 逐樹設對應值仿真檢驗建模法的內涵與步驟 219
6.4.2 德邦生態經濟區系統逐樹設對應值仿真檢驗建模法建模 220
6.4.3 德邦生態經濟區對策實施效應的仿真評價 236
第7章 系統動力學反饋理論實踐應用創新 241
7.1 泰華二次污染治理系統實踐應用創新 241
7.1.1 泰華二次污染治理系統研究背景 241
7.1.2 泰華二次污染治理系統開發實踐 242
7.2 德邦場戶合作發展模式系統實踐應用創新 244
7.2.1 德邦場戶合作發展模式系統研究背景 244
7.2.2 德邦場戶合作發展模式系統開發實踐 244
7.3 銀河杜仲有機農產品開發系統實踐應用創新 247
7.3.1 銀河杜仲有機農產品開發系統研究背景 247
7.3.2 銀河杜仲有機農產品開發系統開發實踐 247
7.4 明鑫農產品供給側結構性改革系統實踐應用創新 249
7.4.1 明鑫農產品供給側結構性改革系統研究背景 249
7.4.2 明鑫農產品供給側結構性改革開發實踐 249
參考文獻 252
索引 255
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組織管理系統動力學反饋理論與應用 節選

第1章 引論 1.1 系統動力學概念與分析技術理論框架 在歷史的各個不同階段,科學的發展和技術的進步皆會提出一些急需解決的重大科研問題,系統復雜性研究就是當今急需解決的一個重大問題。1984 年,在諾貝爾物理學獎獲得者蓋爾曼 (Murray Gell-Mann) 和安德遜 (Philip Anderson)、經濟學獎獲得者阿諾 (Kenneth Arrow) 等人的支持下組建,并在美國成立了 SantaFe Institute (SFI) 等系統研究組織。該組織在人腦系統、經濟系統、生態系統方面都進行了大量的研究工作,特別是將計算機應用到上述方面的研究中取得了一定的進展。但他們遇到了復雜性困難,用 Gell-Mann 的話來說,“對于復雜的、高度非線性的系統,系統的整體行為并不是簡單地與部分的行為相聯系,要求有勇氣廣泛地從各方面關注整體的情況,而不是注意個別方面的細節”。這樣,復雜科學的方法論及其應用領域就成了研究的主題。從 20 世紀 80 年代開始,美國研究復雜性科學有五派 (賈仁安和丁榮華,2002):**派是以微分方程為理論工具的系統動力學學派;第二派是以偏微分方程為理論工具的適應系統學派;第三派是以非線性常微分方程為理論工具的混沌學派;第四派是結構基礎學派,以集合論、關系論、圖論、布爾方法、分叉代數等為理論工具;第五派是曖昧學派,以學科交叉或后現代主義方法為理論工具。 系統動力學的出現始于 1956 年,創始人為美國麻省理工學院福瑞斯特 (JayW. Forrester) 教授。初期主要應用于工業企業管理,處理諸如生產與雇員情況的波動,股票與市場增長的不穩定性等問題。1958 年 Forrester 在哈佛商業評論上發表了系統動力學的奠基之作,1961 年出版的《工業動力學》是系統動力學理論與方法的經典論著,此學科早期的稱呼——“工業動力學” 即因此而得名。而后,系統動力學的應用范圍日益擴大,幾乎遍及各類系統,深入各種領域。顯然此學科的應用已遠遠超越 “工業動力學” 的范疇,所以改稱為 “系統動力學”。 1.1.1 系統動力學 1. 系統 關于系統的概念,現有的表述不一。 現代系統研究開創者貝塔朗菲的定義是,系統是 “相互作用的多元素的復合體”。 福瑞斯特在《系統原理》中的定義是,“系統是為了一個共同的目的而一起運行的各部分的組合”。 本書采用錢學森所提出的定義,即:系統就是由許多部分所組成的整體。此定義表明系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分相結合的具有特定功能的有機整體。 把組合的整體稱為系統的內部,整體以外的部分稱為該系統的環境。在系統內部與其環境之間可以勾畫出該系統的邊界。 系統科學以這樣一個命題為前提:系統是一切事物的存在方式之一,因而都可以用系統的觀點來考察,用系統方法來描述。 2. 系統科學 系統科學是把事物看作系統,從系統結構和功能、系統的演化研究各學科系統 (如物理系統、化學系統、生物系統、經濟系統、社會系統) 的共性規律的科學,如:整體大于部分、反饋理論、熵理論等共同規律。 系統科學是數學科學這樣的橫斷性科學。系統科學以哲學為指導,以系統學為基礎理論,以運籌學、控制論、信息論為技術基礎,以各門系統工程、自動化工程、通信工程為應用工程技術構成體系結構的科學 (圖 1.1)。 圖1.1 系統科學體系結構圖 3. 系統工程 系統工程是組織系統的規劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法,是一門對所有系統都具有普遍意義的科學方法。簡單地說,系統工程是一門組織管理的技術。 1978 年,錢學森、許國志、王云發表了 “組織管理的技術——系統工程” 一文,開啟了中國研究應用系統工程的新時代。 系統工程是從總體出發,合理開發、運行和革新一個大規模復雜系統的思想、理論、方法論、方法與技術總稱,屬于一門綜合性的工程技術。 美國著名學者切斯納 (Chestnut) 指出:“系統工程認為雖然每個系統都由許多不同的特殊功能部分所組成,而這些功能部分之間又存在著相互關系,但是每一個系統都是完整的整體,每一個系統都要求有一個或若干個目標。系統工程則是按照各個目標進行權衡,全面求得*優解 (或滿意解) 的方法,并使各組成部分能夠*大限度地互相適應。” 日本工業標準 (JIS) 界定:“系統工程是為了更好地達到系統目標,而對系統的構成要素、組織結構、信息流動和控制機制等進行分析與設計的技術。” 日本學者三浦武雄指出:“系統工程與其他工程學的不同之處在于它是跨越許多學科的科學,而且是填補這些學科邊界空白的邊緣科學。系統工程的目的是研究系統,因為系統不僅涉及工程學的領域,還涉及政治、經濟和社會等領域。為了圓滿解決這些交叉領域的問題,除了需要某些縱向的專門技術以外,還要有一種技術從橫的方向把它們組織起來。這種橫向技術就是系統工程,也就是研究系統所需的思想、技術、方法和理論等體系化的總稱。” 4. 系統動力學 系統動力學 (system dynamics) 是系統科學理論和計算機仿真緊密結合,研究系統反饋結構和行為的一門科學。系統工程是一門組織管理的技術,系統動力學是*早和*有代表性的系統工程方法。 系統動力學具有以下特點: (1) 應用系統動力學研究社會系統,能夠容納大量變量,一般可以達到數十個,而這正好符合社會系統研究的需要。 (2) 系統動力學模型,既有描述系統各個要素之間因果關系的結構模型,又有專門形式表現的數學模型,由此進行仿真試驗和計算,以掌握系統的未來動態行為。因此,系統動力學是一種定性分析和定量分析相結合的技術。 (3) 系統動力學的仿真試驗能起到實際政策實驗室的作用。它通過人和計算機的結合,既能發揮人對社會系統的了解、分析、推理、評價、創造等能力的優勢,又能利用計算機高速計算和迅速跟蹤的功能,以此試驗和剖析實際系統,從而獲得豐富而深化的信息,為選擇*優或者滿意的決策提供有力的依據。 (4) 系統動力學通過模型進行試驗結果的仿真,可以仿真未來一定時期內各種變量隨時間而變化的數據和曲線。因此,系統動力學能處理高階次、非線性、多種反饋的復雜時變社會系統的相關問題。 1.1.2 反饋動態復雜性概念 1. 因果鏈 Forrester 創建了系統動力學的一個核心新概念——因果鏈概念,一個分析變量互相關聯變化關系的核心新方法。 定義1.1.1 在確定的變量集合中,根據兩個變量的實際直接相對變化關聯標準,若時間區間 T 內任一 t 時刻要素變量 Vj(t) 隨 Vi(t) 而變化,則稱 Vi(t) 到Vj(t) 存在因果鏈 Vi(t) → Vj(t),t ∈ T。 定義1.1.2 設存在因果鏈 Vi(t) → Vj(t),t ∈ T。à若任一 t ∈ T,當 Vi(t)任一增量 ΔVi(t) > 0 時,存在對應 ΔVj(t) > 0,則稱在時間區間 T 內,Vi(t) 到Vj(t) 的因果鏈為正,記為:Vi(t) + .→ Vj(t),t ∈ T。á若任一 t ∈ T,當 Vi(t) 任一增量 ΔVi(t) > 0 時,存在對應 ΔVj(t) < 0,則稱在時間區間 T 內,Vi(t) 到Vj(t) 的因果鏈為負,記為:Vi(t) . .→ Vj(t),t ∈ T。 系統動力學的研究中,除常量外,一切變量都隨時間 t 變化,并且因果鏈的極性也會隨時間 t 的變化發生改變。 如在高新開發區建設時期用地模型研究中,已建占用土地比 N(t) 與年建面積影響因子 M(t) 之間存在因果鏈關聯關系 N(t) → M(t)。隨時間 t 的變化,因果鏈 N(t) → M(t) 極性從正因果鏈向負因果鏈變化。 此因果鏈極性變化的原因為:在建設初期,區域內有充足的土地可供開發,開發建設程度越高 (N(t) 增加),表示區域內基礎設施、居住環境等方面不斷改善,導致建設速度增加 (M(t) 增加),因果鏈為 N(t) + .→ M(t),t ∈ T1;當開發到一定程度時 (N(t) 增加),區域內可供開發土地不足,建設速度減小 (M(t) 減小),因果鏈為 N(t) . .→ M(t),t ∈ T2。 根據增減函數的定義:Vi(t) + .→ Vj(t),t ∈ T,對任一 t ∈ T,Vi(t) 與 Vj(t)的函數關系為增函數;Vi(t) . .→ Vj(t),t ∈ T,對任一 t ∈ T,Vi(t) 與 Vj(t) 的函數關系為減函數。因此命題 1.1.1 成立。 命題1.1.1 à在時間區間 T 內,Vi(t) + .→ Vj(t),當且僅當,對任一 t ∈ T,Vj(t) 依賴于 Vi(t),且滿足 ΔVi(t) 與 ΔVj(t) 同時為正或同時為負 (同方向變化變量);á在時間區間 T 內,Vi(t) . .→ Vj(t),t ∈ T,當且僅當,對任一 t ∈ T,Vj(t) 依賴于 Vi(t),且滿足 ΔVi(t) 與 ΔVj(t) 一個為正且另一個為負 (反方向變量)。 2. 反饋環 定義1.1.3 在一個系統中,n 個不同要素變量的閉合因果鏈序 V1(t)→V2(t)→Vn(t)→ V1(t)(因果鏈正、負符號省略) 稱為此系統中的反饋環。 定義1.1.4 設反饋環中任一變量 Vi(t),若在給定的時間區間內的任意時刻,Vi(t) 相對增加,且由它開始經過一個反饋后導致 Vi(t) 量相對再增加,則稱這個反饋環為在給定時間區間內的正反饋環;相對減少則稱為負反饋環。 由因果鏈極性與反饋環極性定義,用數學歸納法可證明存在以下定理。 定理1.1.1 反饋環的極性為反饋環內因果鏈極性的乘積。 由正 (負) 反饋環的定義,可得以下兩個命題。 命題1.1.2 正反饋環中任一變量 Vi(t),若在給定的時間區間內的任意時刻,Vi(t) 相對減少,且由它開始經過一個反饋后導致 Vi(t) 量相對再減少。 命題 1.1.3 負反饋環中任一變量 Vi(t),若在給定的時間區間內的任意時刻,Vi(t) 相對減少,且由它開始經過一個反饋后導致 Vi(t) 量相對再增加。 由以上兩個命題,可以得到正、負反饋環存在以下動態變化特性:正反饋環具有同增性和同減性,負反饋環具有反增性和反減性。 圖1.2 給出正、負反饋環回路的例子。 圖1.2 正、負反饋環回路舉例 圖1.2(a) 刻畫了一個自得其樂的正反饋環回路:練習鋼琴的次數增加 (減少),導致個體的彈奏技巧增加 (減少),進而自我欣賞的次數增加 (減少),反饋到練習鋼琴的次數再增加 (減少);圖 1.2(b) 刻畫了一個飲食有度的負反饋環回路:甜食進量增加 (減少),導致個體我的體重增加 (減少),進而考慮我的體重增加 (減少),反饋到甜食進量減少 (增加)。 由正、負反饋環的動態變化特性,可以得到正、負反饋環有以下的運作效應。 正反饋結構可以形成良性或惡性兩種循環。在良性循環中,當反饋環中某一變量所刻畫的狀況改善時,正反饋的作用將使該部分的情況得到進一步的改善;反之,在惡性循環中,系統中惡化的部分的情況將愈加惡化。 負反饋結構具有制約或調節作用,即在給定的時間區間內,若反饋環中任一變量相對增加,在經過一個反饋后將導致此變量相對減少。 正、負反饋環的運作效應,是反饋環開發管理的重要依據,反饋環開發管理的本質是改善反饋環的運作效應,實現系統功能提升的管理。即當正反饋環形成惡性循環效應時,管理的方針是改善惡性循環的正反饋效應,形成良

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