系统动力学基本原理

系统动力学（System Dynamics，缩写为SD）是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉性、综合性学科。它是系统科学和管理科学中的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学等领域的横向学科[145]。

1961年Forrester教授出版了专著《工业动力学》（Industrial Dynamics）,阐明了系统动力学的基本理论、原理和典型应用，为系统动力学的发展奠定了基础。在随后的几十年的发展中，系统动力学在世界范围内得到广泛的应用与传播，其应用范围从公司的战略研究到各种产业，从航天飞行器到锌工业，从艾滋病病毒与人类免疫系统间的斗争到福利改革的各种问题[145]。

在物流与供应链管理领域，Forrester教授早在20世纪60年代对于生产、库存与销售波动问题的研究被认为是供应链研究的经典，即“牛鞭效应”。80年代后期Sterman对啤酒分销游戏的运作机理和结果进行了较全面、深入的分析。90年代起研究成果较多，相应的研究机构有英国Cardiff大学的物流系统动力学小组、意大利的Palermo大学的CUSA—系统动力学小组等。供应链的高效取决于物流与信息流的协调，系统动力学中的物质流、信息流的概念非常有利于描述供应链问题，因此在供应链动态模拟分析与诊断，协调、优化与决策研究中是一种非常有效的方法[146]。目前，应用系统动力学研究供应链的方法主要集中在：库存控制策略的研究；多方商业建模；牛鞭效应的研究；供应链设计和重构四个主要的方面[147-154]。

系统动力学的基本方法包括因果关系图、流图、方程和仿真平台。因果关系图描述系统要素之间的逻辑关系；流图描述系统要素的性质和整体框架；方程将系统要素之间的局部关系量化。在系统动力学模型中，主要有三种方程：水平方程、速率方程、辅助方程。利用仿真平台，研究者可以根据研究的目的，设计不同的政策方案，对系统进行仿真[146]。

系统的边界是指该系统的范围，它规定了形成某特定动态行为所应包含的最小数量单元。边界内为系统本身，而边界外则为与系统有关的环境[145]。

系统动力学认为，系统的基本结构单元是反馈回路，反馈回路是耦合系统的状态、速率与信息的回路。社会经济系统的结构可以抽象成为“回路”、“积累”、“信息”、“延迟”和“决策”，这些因素之间的运动规律类似于流体在回路中流动所呈现的规律。流体在“回路”中的流动必然要产生“积累”现象，堆积的物质就要产生压力，这种压力通过“信息”的传递作用于决策者，迫使决策者利用受到的信息，根据控制策略做出必要的“决策”去改变流速，从而改变积累的物质。由于物质和信息在传递过程中是需要时间的，于是产生了“延迟”问题，而正是因为延迟的存在使得系统状态产生波动，增加了系统控制的不准确性和难度。这就是系统动力学的基本原理[146]。