生态农业产业链系统动力学应用研究

系统动力学理论在管理实践中产生和发展，50多年来，反馈分析理论与方法被广泛应用于供应链管理、项目管理和公共管理[61]。

20世纪50年代末，Jay W.Forrester及其同事应用自动控制理论的概念研究工业系统时，最初形成了系统动力学系统思考的思想，1958 年，在哈佛商业评论上发表《A Breakthrough for Decision Makers》—— 系统动力学的奠基之作[62]，1961年，Jay W.Forrester出版了系统动力学学科的经典著作《工业动力学》[63]。这种系统思考在20世纪60年代最有名的应用之一就是Jay W.Forrester在1969年出版的《城市动力学》(Jay W.Forrester，1969)[64]，该书描述了在曼哈顿、底特律、圣路易、芝加哥、波士顿和纽华克等城市观察到的人口快速增长随后又下降的模式，Jay W.Forrester把城市刻画为一个工业、房屋和人相互作用的系统，构建其系统动力学模型，研究了城市的兴衰问题，通过模型模拟分析，Jay W.Forrester提出了“拆除一小部分简陋房屋”的方案。Mass N.J.对城市动力学模型进行了补充[65]；Schroeder W.W.等对城市动力学模型进行更深入层次的拓展[66]；Alfeld L.E.等以该城市动力学模型为案例讲解了系统动力学建模方法与过程[67]。在这一时期，用于工业管理问题的仿真软件SIMPLE产生，后经改进发展为DYNAMO 软件。

20世纪70年代，Forrester和Meadows先后建立WORLD II与WORLD III模型，与罗马俱乐部学派研究了世界增长问题，研究成果在学界引起了广泛关注[68][69]。1972年，出版了一本广为人知的关于系统动力学应用的畅销书——《增长的极限》(The Limits to Growth)[70](Meadows，et.al)。该书展望了21世纪全球系统中，世界人口和工业产品增长的前景，作者根据计算机模拟结果得出结论：即使有先进的技术，世界系统也不能支持目前的经济和人口增长率。同期，Forrester领导MIT SD小组，在美国政府与企业的资助下进行国家模型的研究，建立了由4千多个方程构成的国家模型，研究揭示了美国经济长波的内在机制。20世纪70年代，以来美国的实际利率、失业率和通胀率的增长等问题，代表人物有Forrester[71]，Sterman[72][73][74]和Khalid Saeed[75]等。大量的SD 研究成果使系统动力学开始受到广泛关注，促进其在世界范围内的应用，确立了SD 在社会经济系统研究领域的学科地位。

20世纪90年代后，SD得到更为广泛的传播，其应用领域更加广泛，并且获得新的发展。在公共管理领域：Roger F.Naill运用SD 构建国家能源政策计划模型[76]，Robert Y.Cavana等用SD 模型分析新西兰的烟草课税政策与烟草消费、国民身体健康状况及国家税收变化间的关系[77][78]；在项目与生产管理领域：Cooper K G 运用SD模型来分析某项军事造船工程成本超支的原因[79]；伦敦商学院的Kim Warren构建战略动力学(Strategy Dynamics)模型[80][81]，帮助企业对绩效进行分析，并在企业已有的资源和能力基础上，制定战略提升企业绩效；20世纪90年代初，MIT 的Peter M.Senge博士提出了学习型组织理论，运用SD的理论和方法对学习型组织的特点和构建方法作了全面阐述，出版了《第五项修炼—— 学习型组织的艺术与实务》[82]，并于1992年获得世界企业学会开拓者奖；从管理科学的角度：MIT 的Sterman教授对啤酒分销游戏的运作机理和结果进行研究[83]；20世纪90年代后期系统动力学仿真分析方法较多应用于供应链管理的研究[84]，包括供应链系统的库存管理[85][86]、牛鞭效应[87][88][89]、订单管理[90]、动态复杂[91]、生产系统[92]、物流配送[93]等；相关的研究机构除MIT 外，还有英国Cardiff大学的SD小组、挪威Bergen大学的SD中心和意大利Palermo大学SD小组等；SD方法还被应用于环境和资源系统，包括人口增长对有限资源的影响 [94]、资源出口政策[95]、全球温室气体排放[96]、碳排放权交易[97][98]、水资源管理[99][100]、 可再生资源管理[101][102]、 养殖业污染治理[103][104][105][106]、能源管理[107][108]、野生动植物保护[109][110]等等。(www.xing528.com)

SD 在20世纪80年代初引入中国，在理论与应用研究上均取得了一些研究成果。目前我国SD 工作者和研究人员将系统动力学应用于国家发展战略、区域和城市规划、生态环境、项目管理和产业研究等领域，获得了一批研究成果。在可持续发展领域，中科院信息与计算研究所的黄振中等[111]分别建立了中国可持续发展的社会[112]、环境[113]、能源[114]SD 仿真模型；中国科学院地理科学与资源研究所的程叶青等建立了县级区域可持续发展的SD模型，分别探讨经济高速增长、自然增长和适度增长三种方案下的县域可持续发展模式，比较优选出最佳模式，为县域经济的可持续发展提供政策建议[115]；九江学院甘筱青等在对我国38个县市区生猪市场、饲料市场及猪肉市场的实地调研和跟踪调查基础上，构建了我国生猪供应链系统的因果关系图、反馈环、子系统和系统动力学流图，构建我国生猪供应链系统动力学模型，仿真分析认为“公司+农户”供应链模式可以保障猪肉食品安全和提高农户收入[116]；吉林大学孙平安等以系统动力学方法研究种植业结构优化问题，以地处半干旱地区的吉林省长岭县种植业为案例，构建种植业结构优化的系统动态仿真模型，设计了“经济效益型”“自然发展型” “协调发展型”“生态型”等多个方案，通过系统动力学仿真方法，比较论证“协调发展型”是最适合长岭县种植业结构优化的方案[117]；天津大学刘波等通过分析系统的反馈机制和动态性，论证了以系统动力学理论和方法研究海洋可持续发展的科学性和优越性 [118]；宋世涛等对系统动力学的研究进展给出了一个较全面的综述[119]。

南昌大学贾仁安及其团队运用SD 理论和方法对农业生态系统的可持续发展进行研究，并从实践中获得系统动力学理论和方法的创新。2000年～2013年间贾仁安教授先后承担多个系统动力学理论及应用的国家自然科学基金项目，应用SD 理论和方法进行的“三农”问题的应用研究。其培养的博士研究生中，有7位的学位论文应用管理科学和系统动力学的方法研究以规模养殖为核心的“三农”问题：涂国平通过构建农村养殖业沼气能源工程的循环经济SD 模型，论证农村发展循环经济、实现农业可持续发展的重要模式 [120]；贾伟强将系统动力学的反馈分析方法与委托代理理论结合，对农村规模养殖“公司+农户”模式的SD模型进行研究，得到使系统健康发展的管理对策 [121]；邓群钊则以江西省萍乡市兰坡村为研究案例，对中部丘陵地区粮食生产和农民增收等问题进行系统研究，通过系统反馈结构定性基模分析和定量动态仿真分析，论证和预测了循环经济生态模式的有效性；黄志坚博士应用SD理论与方法对农村人力资源问题进行研究，找出影响农村致富带头人成长的各种因素，提出以农业企业人力资源为核心，企业与农业协会人力资源互促发展的农企绩效管理对策[122]；王翠霞运用系统动力学反馈分析理论对江西生猪规模养殖区域生物质能综合开发利用问题进行了研究[123]；刘静华以江西德邦养种生态能源区域为案例，对我国养种规模化发展问题进行研究[124]；章先华以银河杜仲规模养殖消除食物链污染和环境污染治理为案例，应用系统动力学反馈分析理论研究了以应急机制建立为导向的规模养殖疫情防治问题[125]。在系统建模及结构分析技术的创新研究中，贾仁安等提出了SD 流率基本入树建模法[53]，实现了系统动力学建模的规范化。在系统结构分析方面，提出了反馈环行列式计算方法及矩阵计算方法[52][57]。在管理策略的生成、检验分析技术方面，王翠霞提出了反馈系统发展顶点赋权图分析技术[59]；贾伟强提出了消除增长上限制约的管理策略生成法[126]；贾仁安提出了反馈系统发展策略实施效应的动态评价方法，给出了评价指标体系建立到定量仿真分析的具体步骤，定量验证管理策略的有效性[127]。在反馈动态复杂性分析技术的应用研究上，贾仁安对“公司+农户”规模经营系统发展问题进行了研究[58]，王翠霞运用系统反馈仿真技术对中部农村规模养殖生态系统的发展策略进行了研究[109]。上述系统动力学理论的应用研究成果表明，系统动力学是研究复杂系统管理问题的有力工具。