前言

    经济、技术、社会和环境的加速变革激发管理者和决策制定者要加速学习，与此同时我们赖以生存的系统其复杂性也在不断增强。现在我们所面临的许多问题实际上是我们自己过去的行动所产生的预想不到的副效应引起的。太多的我们实施以解决重要问题的政策失败了，使问题更糟了，或者又产生了新的问题。

    在一个动态性复杂不断扩展的时代，要做到有效的决策和学习，就要求我们成为系统思考者——拓展我们的心智模型的边界和开发能理解复杂系统结构是怎样产生它们的行为的工具。

    本书引导您对政策和策略分析进行动力学建模，重点放在企业和公共策略应用上。系统动力学是一种观点和一套使我们得以理解复杂系统结构和动力学的概念工具。系统动力学也是一种对复杂系统建立规范的计算机模拟试验并用以设计更有效的政策和组织的严格的建模方法。总的说，这些工具使我们可以创建一个“管理飞行器”——也可以说是“缩微世界”，在其中空间和时间可以被压缩或放慢，使我们可以去体察决策的长期副效应、快速学习、扩展我们对复杂系统的理解，并设计出能达到更大成功的结构和战略。

    系统动力学领域是很成功的，在过去的十年中，许多顶级的公司、咨询企业和政府机构已经用系统动力学来处理重大的问题。更多新型的大学和商业学校教授系统动力学并发现狂热的和不断增长的入学者，成百初级和中级学校，从幼儿园到中学都把系统思考、系统动力学和计算机仿真集成到他们的教材中去。系统动力学建模的工具与方法，成功应用的资料库，以及能洞察到这种工具有效应用的管理者和组织均与日俱增。

 

特点和内容

    大学和研究生水平的教科书，特别专注于在那些没有跟着本领域的发展齐步前进的企业和公共政策的应用。本书的设计旨在涵盖现今系统动力学的整个领域：

    ·系统思考和系统动力学的世界观。

    ·系统思考的工具包括导出和勾画复杂系统结构的方法，并将这些结构和它们的动力学相关联。

    ·复杂系统建模和仿真的工具。

    ·测试和改进模型的步骤。

    ·与用户团队工作和成功实施的指导原则。

    您可以学到有关复杂系统的动力学，包括产生以下行为的结构：成长、寻的行为、振荡与不稳定、S型成长、过冲和下滑、路径相关性和其他非线性动力学等。其例子和应用包括：

    ·共同成长或受挫

    ·新技术的普及

    ·传染病如HIV/AIDS的动力学

    ·企业景气周期

    ·投机泡沫

    ·预报的应用与可靠性（信度）

    ·在企业和其它组织中供应链的设计

    ·服务质量管理

    ·运输政策与交通阻塞

    ·项目管理与产品开发

    以及其它许多方面

    系统思考与系统动力学建模的目的是改进我们理解一个组织行为的方法，而这种组织行为是与它的内部结构及其用户、竞争者和供应者在内的组织的运作政策相关的，以这种理解为基础才得以设计出高水平的制胜政策，为此本书使用了：

    ·过程观点，它提供了在真实组织中成功地应用这些工具的切实有用的建议。

    ·系统动力学运作的案例，涉及从全球变暖和毒品战争到一个大计算机企业的供应链重组、汽车工业的市场策略以及石化工业中过程的改进策略方面的成功应用实例。

系统动力学不是观尝的供品，开发系统思考和建模技能需要通过读者对以下诸方面活跃的参与：

    ·能力考查：在整个教程中都插入了能力考查的内容，让您用书中提到的工具和技术来实践并把您对真实世界中重要事件所作的原始思考进行仿真能力考查的范围从对简单的想法做试验到对项目进行全面建模。

    ·仿真软件和模型：配套的CD-ROM和Web网站（http://www.mhhe.com/sterman）包括了在教程中开发的所有模型和运行它们的现代仿真软件。有几种优秀软件包是为支持系统动力学建模而设计的，其中有ithink、Powersim、Vensim。CD和Web网站中列出的教科书中的模型均包括了三种软件的表达形式。盘中也包涵了ithink、Powersim、Vensim软件的全功能版本，因此您可用这些软件中的人一种来运行模型，而不必要再去买什么附加软件。

    ·另外，使用指南手册和Web网站中的使用说明部分还包括了对能力考查题的建议解，附加的课外题、使用与幻灯的有关课本中的图解和图像的演示文体、建议的课程系列和大纲，以及其它材料。

 

适合的读者：

    本书可用作系统思考、仿真建模、复杂性、策略思考、运作和工业工程等课题的教科书。它可作为半学期或全学期的课程、干部教育和自学。本书也可供管理者、工程师、公司智囊以及其它对系统思考技能感兴趣的或在他们的公司中采用系统动力学的人作为参考材料。

 

·有关数学的说明

    系统动力学是以控制理论和现代非线性理论为基础的。我们所开发的理论和模型具有一流的和严格的数学基础。系统动力学也是作为实用的工具帮助决策制定者能用以解决他们组织中面临的迫切问题而设计的。而大多数管理者没有学过非线性微分方程组或甚至没有学过微积分，或者即使学过也已忘记了。为了能真的有用，系统动力学建模必须是要使最广大的学生和实际工作管理者掌握的，而不会变成一套模糊的定性工具或不确切的一般概念。由于管理者群体、学生和对系统动力学感兴趣的学者，他们的背景从没有受过中学以上数学教育到物理博士，这样大的差异使问题复杂化了。

·如果您没有强有力的数学背景，不用担心

    本书用最少的数学表达式来介绍系统动力学，其目的是开发您的直观和概念的理解，而不牺牲这个科学方法的严格性。您不需要微积分或微分方程组就能理解书中的内容。确实只用文本、图解和基本的代数来介绍概念，而数学的细节和高深的参考资料放在独立的部分或是注释中。虽然高深的数学是有用的，但并不像这里所开发的精确的思考技能那样重要。

·如果您具有强力的数学背景，不用担心

    逼真的和有用的模型几乎经常是具有如此的复杂性和非线性，以致他们没有已知的解析解，所以您已学过的数学工具其可用性是有限的。本书将帮助您利用强有力的技术背景去开发关于复杂性和动力学的直观和概念的理解。对人类行为的建模是有别于对工程和科学中的物理系统建模的，我们不能把管理者放在实验台上进行试验以测试他们的传递功能和频率特性，我们相信所有电子都遵循相同的物理定律，但是我们不能认为所有的人其行为都是相同的。对人类系统建模除了需要动力学系统有关的坚实数学基础外，还须我们去开发有关心理学、决策制定和组织行为等方面的知识。总之，虽然数学分析也是需要的，但决不可能成功地实行系统思考和建模。您的工作是为了能切中真实世界，所以您必须学习为何去开发并使在组织中包涵不明确性、时间压缩、个性和政治观点的人类行为模型具有实效。在整个书中我都在寻觅为何能把您在科学与工程中所学过的技术工具和数学概念能用到解决政策制定者的纷繁世界中去。

·反馈

    我十分欢迎您的意见、批评和建议。有关更多的例子、案例、理论、模型，飞行器等可以使本书对您更适切和有用的建议将受到特别的欢迎。我将结合用户的反馈和新材料来更新Web网站，Email意见，请寄(Busdyn@mit.edu).

 

第一部分  观点与过程（134页）

    本部分描述系统动力学的时间观和用系统动力学解决真实世界中问题的过程。第一章是关于复杂系统特征的概论并讨论了为什么具有动态性复杂的系统是很难了解的。第二章例举出三个案例说明大公司怎样用系统动力学来成功地解决紧迫的业务问题。第三章较详细地描述应用系统动力学的过程，并强调建模专家与用户必须通力合作以达到预期的实施效果。第四章提供了对动力学理论的定性巡视，并讲述构成系统动态行为的主要图解，还介绍了潜在于这些行为后面的反馈结构。

 

第二部分  系统思考的工具（158页）

    本部分介绍并详细说明系统思考和系统动力学的工具。第五章介绍因果关系回路图，即构建系统反馈回路结构的技术。第六章引入栈和流的概念，讲解如何构建出系统的栈流结构图，以及为何能将系统的栈流结构和反馈回路结构统合成整体以进一步获得洞察动态的能力。第七章讨论了栈和流的动力学，这里展示了在积分背后的直观概念，因此建模者可以不必使用高深的数学而能理解系统结构与行为的关系。第八章将栈流结构和反馈结构结合在一起指出怎样从正反馈产生指数增长，以及负反馈过程为何能向目标调整。这些结构形成基本构造块，由它们能进一步发展获得各种更复杂的系统结构。所有系统思考者无论他们打算建立正式的仿真模型还是仅仅构建定性的概念结构图都必须精通这些工具。

 

第三部分   成长动力学 （114页）

    对于企业、社会和生命系统来说，成长和差别化是根本的。所有成长和差别化过程是由正反馈产生的。人口的增长、企业的成长、传染病的传播和创新，以及新概念的采纳都是由自增强反馈驱动的。第九章讨论S型成长，开发出了一系列模型以表示各种类型的传染病以及为新产品市场的成长等创新的大范围传播过程。第十章讨论出现在有反馈时的路线相关性，它逐渐地使一个总体分化为不同的子集。路线相关性和正反馈可以帮助解释某些产品或公司怎样能在它们的行业中占有统治地位，以及问什么虽然所有路径在起始时具有相同的吸引力，而系统会锁定在一个特殊的路径上。

 

第四部分  动力学系统建模工具  （144页）

    这部分展示建立逼真和稳健的动力学系统模型特别是人类行为的模型所需的工具。这部分涵盖了表示系统物理结构为栈和流结构、延迟和人口学以及人们在系统中决策制定过程的建模技术工具。第十一章展示怎样模拟延迟，包括物流和信息两方面的延迟。第十二章为人口学，说明为何模拟种群的年龄结构。第十二章还展示了模拟象征一类工作人员平均经验或一个公司设备的平均生产能力的栈的结构。无论是人群或其它任何种群为在一个工厂中一类机器的总数。第十三章是关于在仿真模拟中表示人类行为的指导原则和提出了可能在模型中应用的决策规则的通式。第十四章审视非线性功能包括对定性和定量数据的加工和评估，从用户和灵敏度分析中提取专家知识的方法。所举例子（涵盖了制造工业、服务交割和产品开发）。第十五章讨论了模型的有限合理性，同时指出怎样测试模型中的表达式以达到预期的合理性，对它们的内部逻辑以及与行为的决策制定原则的一致性评价，第十五章开发了“市场增长模型”，即一个高科技成长公司的模型，指出为什么即使每个人所采用的决策规则都是预期合理的，但整个组织还会遇到机能障碍性行为。因为预报和期望是各种领域中决策制定的中心，第十六章描述为何把期望结构建成一个与行为逼真的形式，并用能源需求，通货膨胀和其它领域的预报作为示例。

 

第五部分  不稳定性和震荡  （182页）

    震荡和不稳定性是最常见的动力学行为。这部分讨论各种类型的系统中震荡的起源。第十七章译述栈管理结构，它是一个对某一供应链中任何总量管理进行建模的基本而常用的结构。第十八章用栈管理结构来开发制造工业供应链的模型，指出为什么尽管每个决策点上都预期合理的政策却仍然会导致损失巨大和不希望出现的震荡。第十九章审视人力资源管理，并指出产生进度安排和劳动力管理间的相互影响能引起企业的震荡与不稳定性。第二十章讨论在价格调节的市场从纸浆和纸刀牲畜，其商品的周期。依次说明了包括从资本投资库存和供应线管理、人力资源、价格和生产等模型的重要表达式。

 

第六部分  模型测试  （50页）

    您为何可以知道一个模型是否能作为决策制定的可信赖的基础，您可以采取哪些测试？第二十一章集中讨论有效性的概念，指出要在证明真实性的意义上来做有效性的检测是不可能的。本章建议模型用户和建模者可提出的一组问题以便暴露出那些隐而不见的假定、偏见和误差，也描述了各种可用于测试您的模型的特定试验和做法。

 

第七部分  开端  （10页）

    第二十二章指出系统动力学领域面临的挑战和机会，要求您去继续对复杂系统进行学习并将所学到的付诸应用。

 

附录A  （10页）

    数值积分

 

附录B  （12页）

    噪音

 

参考资料  （21页）

 

索引