背景知识点:什么是存量和流量?什么是调节回路?
理解系统行为的动态性,就是要搞懂系统存量和流量的动态性,存量指在任何时刻都能观察、感知、计数和测量的系统要素。存量会随着时间的变化而不断改变,使其发生变化的就是“流量”。
调节回路:保证系统稳定平衡并渐近设定的目标
一个存量、两个相互制衡的调节回路的系统,比如温度调节器。
当室温低于设定的温度时,温度调节器探测到这一差异后会发出启动火炉加热的信号,从而提高室内温度;当室温升高,超过设定温度时,温度调节器则不再加热。这一调节回路由一个存量维持(如上图左半部分所示)。这也不是系统中唯一的回路,因为热量会散失到室外,热量流出的调节回路如上图右半部分所示。
随着室温的升高,向外流出的热量在增加,因为室内外温差加大,火炉持续加热,流入的热量超过了流出的热量,所以室温会逐渐达到目标温度。至此,火炉释放的热量与从室内流失的热量达到了均衡。
虽然温度被设定为18℃,但均衡的室温会略低于18℃。这是因为存在向外的热量散失——即使火炉因室温未达到设定目标值而一直加温,但同时仍有一些热量在源源不断地流失到室外。这是两个相互矛盾的调节回路,这样的系统会呈现类似的特征,有时会产生人们意想不到的结果。
在现实生活中,对于其他与此有着同样结构(一个存量、两个相互制衡的调节回路)的系统来说,系统中的存量会持续地变化,如果你试图去控制它,可能会产生一些问题。
假设你试图将商店里的库存量维持在特定水平,由于从订购到进货存在一定的时间延迟,你不可能立即以新货物补足已售出的货物,也无法准确地预计在你等待订购的货物到来之前可能售出多少货物,你就可能面临断货的风险,库存量不可能一直充裕。
由温度调节器系统,我们可以得出一条重要的系统基本原则:由反馈回路所传递的信息只能影响未来的行为,不能立即改变系统当前的行为。因为信息经由反馈回路的传递需要时间,如果你根据当前反馈做出了一项决策,去修正由当前反馈所驱动的系统行为,这期间必然有一定的延迟。所以,你的决策只能影响未来的行为,不能改变当前的系统行为。
在一个由存量维持的调节回路中,设定目标时,必须适当考虑补偿对存量有重要影响的流入和流出过程。否则,反馈过程将超出或低于存量的目标值。
为什么说这条原则很重要呢?因为在行为与结果响应之间经常会有时间延迟。一个流量不能立即对其自身做出调整,它只能对存量的变化做出反应,而这必然是在一段时间的延迟之后,等待信息反馈达到一定程度。至于时间延迟的长短,取决于具体的系统情境。
此外,还可以得出一条具体的原则:在类似的系统中,流量的散失和补充过程是持续的、动态变化的,不能静止地看。如果意识不到这一点,存量的目标水平就难以维持。对于类似的系统,你必须考虑到所有重要的流量,否则系统的行为就可能让你大失所望。
每一个调节回路都有它的转折点,此时其他回路会取代该回路而居于主导地位,使存量远离它的目标且无法自动回到动态平衡状态。这在温度调节器系统中也可出现,例如减弱火炉制热的功率(假设更换一个更小的火炉),或者加大制冷回路的影响力(如室外温度更低,或者打开门窗)。
总结
一个存量、两个相互制衡的调节回路的系统,比如温度调节器。得出一条重要的系统基本原则:由反馈回路所传递的信息只能影响未来的行为,不能立即改变系统当前的行为,根据当前反馈做出决策,来修正由系统行为,这期间必然有一定的延迟。另外得出一条具体的原则:在类似的系统中,流量的散失和补充过程是持续的、动态变化的,不能静止地看。对于类似的系统,你必须考虑到所有重要的流量,否则系统的行为就可能让你大失所望。
摘取自 邱昭良博士翻译的德内拉·梅多斯的《系统之美》,也是第二遍读这本书