系统动力学
二、存量流量图
一、存量流量图概述
因果回路图适用于表达系统中的因果关系和反馈回路。
存量和流量是系统动力学中的核心概念。存量是累积量,表征系统的状态;流量使存量发生变化,流量使速率量,它表征存量变化的速率。存量的变化有且仅有流量引起。
典型例子:库存产品量是存量,企业员工数是存量,银行的账户存款也是存量。
水平变量(level)或称状态变量表示积累环节。
“水平”的涵义源自流体在容器中积存的液面高度,如水位。
速率(rate)又称变化率,随着时间的推移,使水平变量的值增加或减少。
系统动力学认为反馈系统中包含连续的、类似流体流动与积累的过程。
存量是累积量,其数学意义是积分
()stock(t)=∫t1t0[Inflow(s)−Outflow(s)]ds+Stock(t0)
流量是速率变量,是存量的净改变量,也就是存量的导数,可以用微分公式表示:
d(Stock)/dt=Inflow(t)−Outflow(t)
存量流量视角代表连续的时间
典型的例子如:population
存量表征了系统的状态并提供行动的基础
存量让系统出现惯性和记忆
存量是延迟的来源
存量产生不均衡的状态
除了存量和流量之外,还有辅助变量和常量。
辅助变量是用来描述过过程中状态变量和速率变量之间信息传递和转换过程的中间变量。
研究期间保持不变或变化甚微的量为常量。
二、存量流量图的绘制
例:劳动力的存量流量图
劳动力队伍一般可分为两部分,一部分为已具有劳动技能的正式工人;另一部分为尚在培训的工人,培训需要一定的时间,如半年或一年,成为培训延迟。
添加水平变量:选择Box Variable
创建速率变量:选择Rate
设置双向箭头的方法:
选择Move/Size。可以看到箭头的双线中有两个小圆圈。
右击右侧的小圆,出现如下对话框,勾上Arrowhead,将会得到双向的箭头。
弯曲速率变量连接线:按着shift键,在需要转弯处单击鼠标,最后释放shift
图形可以用多种方式来表示,但是Vensim标准形式为:矩形为水平变量,变量名写在矩形框内;速率变量用明确命名的速率管道表示;常量、辅助变量等仅显示简单的变量名,通常我们会在辅助变量上加上一个圆环。
<!--对上述我们保持默认即可,尽量不要进行修改-->
自定义变量外观:就像因果关系图一样,用户也可以使用相应的键对流图的拌面和对象的大小进行调整。
添加边框可在视图上将流图分块,并且不影响变量间的逻辑关系。使用方法:点击Comment按钮——空白处左击鼠标——Shape>Box,Thickness厚度选2。调整方框大小,至包含所有变量,箭头等。
<!--注意:需要勾掉Hide Shadow around shape,否则会盖住流量图部分元素-->
四、模型创建
1.变量命名:
水平变量:变量名中每个单词的首字母大写
速率变量、辅助变量、常量全部小写
2.绘图
水平变量用Box Variable创建,使用Box Varable工具创建的工具默认为水平变量
速率变量使用Rate创建,在创建水平变量时,按ESC键,可以不对改变量命令。可以定义速率变量的箭头是单向还是双向。
常量、辅助变量通常使用Variable工具添加。
程序编辑器里修改,但是为了避免混乱,尽量使用特定的工具创建。
例:
创建水平变量Potential Customers和Customers
创建速率变量new customers
这一图说明,new customers可以是正向的也可以是负向的,但是希望尽量避负向管道的出现。
3.增加辅助变量和箭头
4.进一步完善模型和结构