正文

4、一步一步教你軟件建模(1)

系統(tǒng)思考實踐篇 作者:邱昭良


正如約翰·斯特曼教授所說,建模從本質(zhì)上是創(chuàng)造性的。成功的建模并沒有固定的方法,也不一定完全遵循什么一成不變的步驟。不同的建模者有不同的風格和方法。但是一般而言,軟件建模應包含下述一系列活動的組合:

(1)準備:明確問題和建模目的,確定系統(tǒng)的邊界;

(2)分析:收集并分析信息,確定核心變量,提出關于問題因果關系的一系列假設或理論,畫出基本的系統(tǒng)循環(huán)圖;

(3)建模:通過方程將變量和上述假設定量化,建構出軟件模型;

(4)測試:反復測試、修改,直到你認為它達到預定目標為止;

(5)應用:進行政策設計與評估,給出決策建議。

本部分將分別對其進行簡要介紹。

準備

準備充分對于建模成功是至關重要的。在準備階段,主要工作包括:

(1)組建團隊

雖然經(jīng)過學習,高中生或公司經(jīng)理都可以輕松掌握建模所需用到的軟件,但建模并不是簡單的軟件使用,它要求使用嚴謹?shù)姆椒ǎ瑢I(yè)務有深入的了解,還要具有專業(yè)的經(jīng)驗和技能。因此,最好邀請建模專家而不是初學者,與客戶共同組建建模開發(fā)小組,并在建模過程中讓客戶盡可能早、盡可能多地融入建模過程,讓他們看到模型,鼓勵他們對模型提出建議,親自檢測并一起工作,解決他們提出的問題,直到他們滿意。

在組建項目團隊之后,通常需要進行系統(tǒng)思考相關理論、方法與工具方面的培訓或研討,使大家明確所共同使用的語言,具備初步的系統(tǒng)思考技能。

此外,項目組還要共同擬定項目計劃、職責與分工、工作機制、基本規(guī)則等,在此不贅述。

(2)明確問題

在建模中最重要的步驟之一就是明確問題。什么是客戶最關心的事項?他們試圖解決的問題是什么?真正的問題(而不是表象)在哪里?

(3)確定建模目標

正如約翰·斯特曼所講,一個清晰的目標是成功建模最重要的因素。目標不僅是指導項目工作最重要的指導因素,而且是取舍的邏輯規(guī)則。

(4)確定系統(tǒng)邊界

根據(jù)待研究的問題和建模目標,明確與此問題相關的時間和空間范圍、概括程度,定義模型的邊界。模型的邊界決定了哪些變量被當作內(nèi)部變量,哪些被當作外部變量,哪些根本不需考慮。分析

收集并分析信息,確定核心變量,提出關于問題因果關系的一系列假設或理論,畫出基本的系統(tǒng)循環(huán)圖。第一步和這一步與計算機或軟件無關,它的主要內(nèi)容參見本書第4章。

建模

在完成對問題的分析并且確認系統(tǒng)循環(huán)圖之后,軟件建模才真正開始。可以利用專門的系統(tǒng)動力學軟件,對變量賦值,并以數(shù)學方程式的形式來量化表示變量之間的關系,建構出軟件模型。

在目前情況下,常用的系統(tǒng)動力學建模軟件信息如表6 1所示。表6 1系統(tǒng)動力學常用建模軟件

軟件簡介點評Vensim由美國VentanaSystems公司開發(fā),現(xiàn)已更新到5.9版,有PLE、DSS等版本。推薦初學者使用PLE版,具備基本功能,可免費使用,支持中文變量名,模型可保存。專業(yè)用戶可購買DSS版商業(yè)軟件。iThink/Stella由美國iSeeSystems公司開發(fā),現(xiàn)已更新到9.0版。系商業(yè)軟件,需付費購買license。試用版為Demo版,不支持中文變量名,不可保存模型。PowerSimPowersimStudio8由挪威Powersim軟件公司開發(fā),最新版本為8.0,擁有SDK、專業(yè)版等。與上述軟件功能類似,有Demo版可下載(可免費試用,但有試用期)。

使用系統(tǒng)動力學軟件繪制系統(tǒng)循環(huán)圖和水管圖以及進行軟件仿真模擬的具體步驟,可以參見本章第4節(jié)。


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