系统动力学

系统动态学（英语：System dynamics），或称系统动力学，是美国麻省理工史隆管理学院Jay W. Forrester于1950年代综合了系统理论(System Theory)、 控制论(Cybernetics)、伺服机械学(Servo-mechanism)、信息论(Information Theory)、 决策理论(Decision Theory)以及电脑模拟(Computer Simulation)所发展出来的。系统动态学是过程导向的研究方法， 擅长于大量变数、高阶非线性系统的研究，系统中的因、果回馈关系环环相扣，例如研究世界人口、生产活动、污染、自然资源等问题的“世界动态学模式”(Forrester, 1973)、研究都市发展动态的“都市动态学模式”(Forrester, 1969)等。系统动态学应用的领域非常广泛，包含生态、经济、社会、组织、管理、环境保护等。系统动态学研究的主要贡献是对于动态系统反直觉行为的深入了解，透过行为背后的结构性原因(互动机制)来解释为何行为产生如此的变化形态；其次透过电脑的模拟提供了政策设计与学习的练习场。系统动态学对问题的理解，是基于系统行为与内在机制间的相互紧密的依赖关系，并且透过数学模型的建立与操弄的过程而获得的，逐步发掘出产生变化形态的因、果关系，系统动态学称之为结构。所谓结构是指一组环环相扣的行动或决策规则所构成的网络，例如指导组织成员每日行动与决策的一组相互关连的准则、惯例或政策，这一组结构决定了组织行为的特性。构成系统动态学模式结构的主要元件包含下列几项，“流”(flow)、“积量”(level)、“率量” (rate)、“辅助变数”(auxiliary) (Forrester, 1961)。系统动态学将组织中的运作，以六种流来加以表示，包括订单(order)流、人员(people)流、钱(money)流、设备(equipment)流、物料流 (material)与资讯(information)流，这六种流归纳了组织运作所包含的基本结构。积量表示真实世界中，可随时间递移而累积或减少的事物，其中包含可见的，如存货水准、人员数；与不可见的，如认知负荷的水准或压力等，它代表了某一时点，环境变数的状态，是模式中资讯的来源；率量表示某一个积量，在单位时间内量的变化速率，它可以是单纯地表示增加、减少或是净增加率，是资讯处理与转换成行动的地方；辅助变数在模式中有三种涵意，资讯处理的中间过程、参数值、模式的输入测试函数。其中，前两种涵意都可视为率量变数的一部分。 系统动态学的建模基本单位－资讯回馈环路结构的基本组成是资讯回馈环路(information feedback loops)。环路是由现况、目标以及现况(积量)与目标间差距所产生的调节行动(率量)所构成的，环路行为的特性在消弭目标与现况间的差距，例如存货的调节环路。除了目标追寻的负环外，还有一种具有自我增强(self-reinforced)的正回馈环路，即因果彼此相互增强的影响关系，系统的行为则是环路间彼此力量消长的过程。但除此之外结构还须包括时间滞延(time delay)的过程，如组织中不论是实体的过程例如生产、运输、传递等，或是无形的过程例如决策过程，以及认知的过程等都存在着或长或短的时间延迟。系统动态学的建模过程，主要就是透过观察系统内六种流的交互运作过程，讨论不同流里，其积量的变化与影响积量的各种率量行为。通常是使用名为Dynamo的专用计算机语言来实现系统动态学的仿真。