煤炭工业的系统动力学概述（优化仿真研究）

4.1　系统动力学概述

20世纪50年代，美国麻省理工学院以福瑞斯特（J.W.For－rester）教授为首的研究小组创立的系统动力学是一门分析研究高阶、非线性以及复杂信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题、信息问题以及控制问题和解决系统问题的交叉综合性学科。系统动力学发展初期，人们主要研究工业企业的经营管理问题，如劳动力雇佣、库存控制、订货、生产和销售过程中发生的不稳定问题。1961年，福雷斯特教授出版了《工业动力学》（Indus－trial Dynamics）一书，系统地总结了他的研究成果，阐明了系统动力学的基本原理和典型应用，该书现已成为工业动力学学科的经典著作。其代表作还有1968年的《系统原理》（Principles of Sys－tems）、1969年的《城市动力学》（Urban Dynamics）等。这些著作为系统动力学的应用和发展奠定了坚实的基础。

随后系统动力学进入其发展和应用阶段，同时也面临着巨大的挑战。20世纪70年代初，梅多斯教授完成了“世界模型Ⅲ”的研究工作，并向罗马俱乐部提交了一份研究报告——《增长的极限》，该报告研究了世界范围内人口、农业、自然资源以及工业生产与环境污染之间的相互关系，指出传统的经济发展方案会使人类与自然处于尖锐的矛盾中，并最终给地球和人类带来毁灭性的灾难。如果按照现有的趋势发展，不到一个世纪，世界的发展将会达到极限。达到极限后，人口等各方面将会产生灾难性的衰落。这个报告发表后在世界上引起了强烈的反响，有很多学者认为这是“悲观主义”的结论，但是都认同用系统动力学方法建立世界模型。另外，1972年，福雷斯特教授又接受了美国全国模型的任务，历时11年，建立了一个包含4 000个方程的全国模型。这个模型最有价值的研究成果就是揭示了美国与西方国家经济长波形成的内在原因。正是由于系统动力学在“世界模型Ⅲ”和西方经济长波理论研究方面的应用，使得系统动力学的发展达到了较成熟的水平。(www.xing528.com)

目前，系统动力学已经广泛应用于世界各国的人口、交通、工业、农业、能源、生态环境、资源开发与利用、城市规划以及卫生保健等领域。我国对系统动力学的研究起步较晚，20世纪80年代，王其藩、杨通谊、许庆瑞等学者率先开始了系统动力学的研究与应用。在我国，系统动力学主要应用于国家或地区的社会经济发展、生态环境与可持续发展等方面，在土地与水资源承载力、生态产业链、能源经济、资源开发利用等方面也有较为广泛的应用。