系統(tǒng)動力學在生產(chǎn)領(lǐng)域研究綜述

摘 要：為促進系統(tǒng)動力學方法的在生產(chǎn)領(lǐng)域的深入研究和應用，綜述了當前國內(nèi)外系統(tǒng)動力學在生產(chǎn)領(lǐng)域應用的主要研究成果。首先評述了系統(tǒng)動力學在國外的發(fā)展歷程及應用情況；然后著重從生產(chǎn)的角度分析了系統(tǒng)動力學方法在我國的應用研究情況；最后探討了系統(tǒng)動力學方法在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應用前景。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)動力學 應用現(xiàn)狀 生產(chǎn)領(lǐng)域 綜述

一、引言

隨著系統(tǒng)動力學（System Dynamics，簡稱SD）理論、方法和工具不斷完善，其在處理工業(yè)、經(jīng)濟、環(huán)境、能源、管理、農(nóng)業(yè)等諸多人類社會復雜問題中發(fā)揮了重要作用。另一方面，現(xiàn)代社會的復雜性、動態(tài)性、多變性等問題加劇，使人們更迫切地需要像系統(tǒng)動力學這樣綜合系統(tǒng)論、控制論、信息論、經(jīng)濟學等方法，深入處理產(chǎn)生于現(xiàn)代社會的非線性和時變現(xiàn)象，作出動態(tài)的、戰(zhàn)略性的分析與研究。這為系統(tǒng)動力學方法的進一步發(fā)展提供了廣闊的平臺，也為深入研究系統(tǒng)動力學的應用提供了機遇和挑戰(zhàn)。為此，本文從系統(tǒng)動力學應用研究現(xiàn)狀入手，通過總結(jié)和分析當前系統(tǒng)動力學在生產(chǎn)領(lǐng)域的應用情況，希望能促進系統(tǒng)動力學方法在現(xiàn)代社會生產(chǎn)領(lǐng)域的應用。

二、系統(tǒng)動力學在國外的發(fā)展

1956年，美國麻省理工學院J.W.Forrester教授創(chuàng)立了系統(tǒng)動力學方法，并于1958年在《哈佛商業(yè)評論》上發(fā)表了奠基之作。1969年《城市動力學》通過建立城市的SD模型可以解釋美國許多城市，如底特律，圣路易斯，波士頓，紐約發(fā)生的怪現(xiàn)象：城市人口先增加后下降，被西方一些媒體稱為“70年代的爆炸性杰作”。此后，城市動力學模型被MassSchroeder等，Alfeld等不斷擴展和完善。

1972年Donella Meadows教授帶領(lǐng)系統(tǒng)動力學研究小組出版了《增長的極限》（Limits to Growth），1992年出版了20年后的更新版本《Beyongd the Limits》，2005年課題組又出版了30年后的更新版本《Limits to Growth》。關(guān)注的問題是：按照當前的政策是否能否實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，如何調(diào)控才能實現(xiàn)全人類的可持續(xù)發(fā)展。

到了20世紀90年代，系統(tǒng)動力學開始在世界范圍內(nèi)廣泛地傳播和應用，獲得了許多新的發(fā)展。系統(tǒng)動力學加強了與控制理論、系統(tǒng)科學、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、靈敏度分析、參數(shù)估計、最優(yōu)化技術(shù)應用等方面的聯(lián)系。許多學者也紛紛采用系統(tǒng)動力學方法來研究社會經(jīng)濟問題，Eric Melse（2006年）從系統(tǒng)動力學的角度研究了財務會計的應用模型。Ines Winz等（2009年）從生態(tài)方面入手，建立了水資源管理的系統(tǒng)動力學模型。Dagmar Haase等基于系統(tǒng)動力學、空間經(jīng)濟學等方法建立了城市景觀中人類自然交互的模型。Jack Kie Cheng（2010年）將系統(tǒng)動力學方法應用于項目管理。

三、系統(tǒng)動力學在國內(nèi)的發(fā)展

20世紀70年代末，系統(tǒng)動力學由楊通誼、王其藩等學者引入我國，并在我國的研究和應用取得了飛躍發(fā)展。南昌大學的賈仁安教授、江蘇大學工商管理學院何有世教授、復旦大學李旭副教授、青島大學鐘永光副教授等學者對系統(tǒng)動力學的應用及傳播起到了積極地推動作用。

徐南孫等（1998年）對王禾丘能源生態(tài)舊系統(tǒng)的主要矛盾進行分析，闡述針對舊系統(tǒng)主要矛盾設(shè)計的新的系統(tǒng)工程，確定其主導結(jié)構(gòu)及主導結(jié)構(gòu)的流率基本入樹序列的過程。方法及結(jié)果。洪佩軍、陳思根和張列平（1999年）對企業(yè)過程改進的困境進行分析，指出企業(yè)過程改進的成敗根源所在和避免過程改進進入困境的基本原則。

程進等（2002年）提出用遺傳算法構(gòu)造出一些初始解，借此研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化。王儉等（2009年）應用系統(tǒng)動力學方法建立了水環(huán)境承載力模型，并結(jié)合層次分析法和向量模法，模擬了遼寧省水環(huán)境系統(tǒng)的動態(tài)變化，預測了2000—2050年遼寧省水環(huán)境在不同發(fā)展方案下的承載能力。房方等（2011年）從物質(zhì)和能量傳遞過程均衡性的角度，提出基于系統(tǒng)動力學原理，以因果關(guān)系和存量流量關(guān)系為載體，從相對宏觀的層面構(gòu)建電站熱力系統(tǒng)動態(tài)模型的建模方案。楊珺等（2012年）建立了基于系統(tǒng)動力學的單個供應商和銷售商的供應鏈模型，并在此基礎(chǔ)上引入強制排放和碳稅兩種碳排放政策。

四、系統(tǒng)動力學在我國生產(chǎn)領(lǐng)域的應用研究

1.生產(chǎn)的相關(guān)概述。生產(chǎn)是指人類從事創(chuàng)造社會財富的活動和過程，包括物質(zhì)財富、精神財富的創(chuàng)造和人自身的生育。亦稱社會生產(chǎn)。狹義生產(chǎn)僅指創(chuàng)造物質(zhì)財富的活動和過程。根據(jù)生產(chǎn)對象所屬產(chǎn)業(yè)的不同，將生產(chǎn)分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)。

2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應用研究。在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)方面，余思德（1988年）分析輝南縣農(nóng)業(yè)資源條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問題，建立該縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)長期發(fā)展的動態(tài)仿真模型，提出了輝南縣農(nóng)業(yè)發(fā)展的合理方案。王元知和嚴國和（1995年）成功地建立了海安縣農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的系統(tǒng)動力學模型，應用模型對海安縣農(nóng)業(yè)系統(tǒng)運行機制進行了仿真模擬，為農(nóng)業(yè)發(fā)展科學決策提供了優(yōu)選方案及其實施建議。張紅（1990年）結(jié)合江津縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，綜合考慮影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的因素，使用計童經(jīng)濟學方法或生產(chǎn)函數(shù)或根據(jù)實際工作者的經(jīng)驗建立單個因素的定義方程，在此墓礎(chǔ)上用系統(tǒng)動力學方法將所有單個要素聯(lián)系起來。王倩和王紹斌（2007年）在實地調(diào)查昌圖縣的資源和系統(tǒng)分析其農(nóng)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運用生態(tài)經(jīng)濟學、反饋控制論等原理，建立了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的系統(tǒng)動力學仿真模型，并對未來系統(tǒng)的發(fā)展進行宏觀的預測。

3.工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應用研究。周斌和秦可德（1995年）利用多元統(tǒng)計分析和系統(tǒng)動力學的方法，建立了中國鎢業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)動力學模型。通過對系統(tǒng)在不同政策條件下發(fā)展的動態(tài)仿真研究，提出了合理發(fā)展我國鎢工業(yè)的政策建議。肖艷玲等（1997年）針對化工性、加工性工業(yè)企業(yè)的特點，通過反復的計算機模擬試驗，得到了優(yōu)化政策的量化原則，實現(xiàn)了物流系統(tǒng)的動態(tài)控制和統(tǒng)籌管理，為生產(chǎn)管理系統(tǒng)的整體優(yōu)化提供了新的方法和手段。劉妍和王宇奇（2004年）根據(jù)石油工業(yè)本身的特點，闡明了石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的因果關(guān)系，構(gòu)造了石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)動力學模型，經(jīng)過模型模擬分析，指出了石油工業(yè)的發(fā)展必須與資源環(huán)境保護水平適應。趙士玉等（2012年）建立了青島市工業(yè)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的系統(tǒng)動力學模型進行模擬仿真，選擇政府科技投入占財政支出比例和投資比例作為控制變量，以工業(yè)生產(chǎn)總值和區(qū)域GDP為監(jiān)測變量建立三種發(fā)展模式，提出青島市應加大政府科技投入占財政支出比例和投資比例，實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。張炎亮等（2016年）針對現(xiàn)有的煤礦生產(chǎn)物流系統(tǒng)研究方法缺乏對各影響因素間相互關(guān)系的剖析、不能動態(tài)預測投入對系統(tǒng)效率水平的影響程度等問題，應用系統(tǒng)動力學方法構(gòu)建了煤礦生產(chǎn)物流系統(tǒng)效率水平影響因素的系統(tǒng)動力學模型，對煤礦生產(chǎn)物流系統(tǒng)效率水平進行了動態(tài)仿真。

五、系統(tǒng)動力學在我國生產(chǎn)領(lǐng)域的應用前景

就目前的應用研究狀況看，系統(tǒng)動力學的應用研究非常廣泛，在生產(chǎn)領(lǐng)域的研究也日漸深入，但仍有許多問題有待于進一步解決。系統(tǒng)動力學作為一種系統(tǒng)的科學分析方法，未來存在更加寬廣的應用空間。實踐證明其在各種領(lǐng)域的應用研究效果顯著，在很多領(lǐng)域都具有很高的應用價值，且在生產(chǎn)領(lǐng)域的研究也從結(jié)構(gòu)性調(diào)整深入到生產(chǎn)領(lǐng)域的各個子系統(tǒng)，所以要不停地探索和推動系統(tǒng)動力學在橫向和縱深方向的應用，使其在科學研究和人類社會的發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。

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作者簡介：孫丹（1991—）女。民族：漢，山東濱州人。山東科技大學礦業(yè)與安全工程學院在讀研究生。研究方向：經(jīng)濟系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)化。