系统动力学论文范文

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2“系统动力学基础”课程教学准备

2.1了解授课对象的基本情况

想要上好一门课，首先必须了解授课对象的专业、人数、学科背景，以及专业的培养方案、课程体系等基本情况。可以采用集体座谈、个别交流等方式到学员队进行前期调研，了解学员对课程的预期时间精力投入情况，对课程的期望和需求以及学员的个性、情感等基本情况。明确本课程在人才培养体系中的地位、作用，梳理学科知识网络，明确本课程相关的先导课程和后续相关课程。例如，与本课程密切相关的预修课程包括高等数学、计算方法、计算机程序设计、自动控制原理、系统工程原理。通过与学员前期交流，可以了解学员现有知识体系以及对先导课程的掌握情况，这样在课程设计和讲授时就能够有的放矢，因材施教。

2.2教材选取

教材选取是前期准备的重要环节。系统动力学有一些国内外相关教材专著，其中王其藩的经典教材《系统动力学》内容充实，基础理论方法阐述较全面系统，引入较新的Vensim系统动力学图形化建模仿真软件，理论实践结合较好，比较适合作为基本教材。钟永光等人编著的“十一五”国家级规划教材侧重培养系统思维主线，弱化微分方程式等数学知识，对动态系统的行为模式与结构、因果回路图和存量流量图的绘制原则，复杂系统基模等概念阐述较为清晰，是对基本教材的有益补充。其他相关教材可作为课程课外读物，例如《系统动力学与计算机仿真》虽然教材内容和实验软件比较陈旧，但是教学实例非常丰富。《系统思考和系统动力学的理论与实践》《社会系统动力学：政策研究的原理、方法和应用》《环境模拟：环境系统的系统动力学模型导论》《第五项修炼：学习型组织的艺术与实务》《增长的极限》等教材阐述了系统动力学在不同领域的应用实例，有利于开拓学员的视野。

2.3教学交流

教学交流是进行课程准备、提高教学水平的重要途径。想上好本课程需要与学科和课程建设负责人、承担相关学科方向（特别是系统工程、管理科学与工程、仿真工程）课程任务的老师、教学岗老师、教学督导专家等进行交流研讨。作为新教员更需要积极参加各种教学培训、教学观摩活动，向有经验的老师虚心请教。此外，还可以通过观看国家视频公开课、MOOC、与国内外一流大学的同类课程（例如美国MIT的系统动力学课程）进行对比分析，充分借鉴国内外优秀课程的先进理念、经验，借鉴先进的建设成果。除了课前以外，整个教学过程中以及教学结束后都可以通过积极参加各类教学比赛、课件大赛、教学督导、撰写教学论文、申报教学成果奖等方式与教育教学界同行进行教学交流。

3“系统动力学基础”课程设计

3.1顶层设计

要想全面把握和上好一门课，需要从战略上对课程进行整体设计，需要非常用心地按照系统工程的原理和思想进行系统动力学课程的顶层设计。本课程面向系统工程、仿真工程、管理科学与工程专业本科生，重点突出系统动力学的理论与方法、建模和应用。课程涵盖系统动力学中的系统分析、建模、仿真、实验分析各个环节。目的是培养学员采用系统动力学方法分析和解决问题的能力，使其能够理解系统动力学的基本思想、建模原理、建模过程，能够应用系统动力学建模方法及仿真环境建立宏观层次的系统动力学模型，并通过仿真实验解决宏观层次的系统分析问题，从而提高学员解决实际问题的能力。在课程过程和方法设计上，除了进行基本概念方法讲授外，还需要展示系统动力学在社会、经济、生态、军事等特定领域中的应用，加强学员对系统动力学应用的直观认识。在此基础上结合具体应用问题，组织学员从系统动力学和科学实验角度认识世界和改造世界，形成科学的世界观和方法论，并采用系统动力学建模仿真软件开发相关的仿真模型，进行仿真实验和分析，从而培养和提高学员分析和解决实际问题的动手能力。

3.2教学内容

在教学内容选取上，应根据学科之间的内在联系、本课程在整个专业知识网络中的地位作用和学员的认知规律，科学论证和选取课程核心内容和知识点、设计教学实践环节等。需要特别注意与其他相关课程的联系、呼应、分工、衔接。例如，一阶负反馈的基本概念在以前的自动控制原理等课程讲授过，本课程中就需要从系统动力学因果分析、定性定量建模、Vensim建模仿真实验分析全新的角度进行讲授。教学内容力求做到基础性、系统性、科学性、实用性和先进性的统一。本课程理论教学内容包括：系统动力学基本概念、建模原理和步骤；系统动力学建模技术（因果回路图、存量流量图、状态、速率、辅助变量和常数、参数、方程）；系统动力学分析技术（简单和复杂系统结构和行为分析、振荡、延迟、基模、灵敏度与强壮性分析、模型精炼与重构、政策/决策分析）。本课程实践教学内容包括：系统动力学仿真实验技术（Vensim软件、函数、输入输出分析）；一阶系统建模仿真实验、二阶系统建模仿真实验、应用系统动力学分析解决复杂军事问题。

3.3课程特色

每门课程都有其特殊性和独有的特点，本课程需要重点把握以下两个特点：一是突出理论与实践相结合的“双螺旋”主线。与一般的理论课或实验课不同，本课程是一门理论性与实践性结合非常紧密的课程。课程主要按照“案例引入—原理推导—软件实验—综合应用”的思路展开。因此，教学方法侧重于理论讲解与应用案例结合、抽象的理论知识与Vensim系统动力学软件实现相结合、培养学员综合解决现实应用问题的兴趣和能力。二是突出课程的系统特征、因果特征和动力学特征。通过课程学习，使学员能够建立系统辩证观，强调系统、整体的观点，通过对因果特征和动力学特征的讲解，使学员掌握联系、运动与发展的辩证观点。系统动力学与物理学中的动力学具有相似性，系统的结构相当于物理学中的“力”，系统状态随时间发展变化的系统行为相当于物理学中的“运动”。系统内部结构和反馈机制决定了复杂系统的行为模式和动态特征。系统动力学非常适合研究复杂系统随时间变化的问题，例如人口、经济、社会随时间的发展、兴盛与衰亡等。因此在课堂讲授时可以适当采用具有多媒体动画，仿真实验时特别需要展示系统随时间变化的动态特性。

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供应链是一个由多个节点企业组成的动态系统，它包含了不同节点企业之间持续不断的信息流、物流和资金流。这些节点企业之间相互作用和影响，使得供应链系统变得非常复杂。供应链运作希望能够藉由这些相互作用实现更低的成本、更短的生产时间、更小的库存、更多的产品品类、更好的产品质量、更准确的送货时间、更高的顾客水平和更有效的合作。这就需要一种更有效的建模技术来表达供应链中跨组织的复杂关系。特别地，供应链系统各节点企业间的交互存在着诸多随时间不断变化的非线性关系，对于这种复杂的非线性系统，一些传统方法不能够很好地对其进行描述和研究。而系统动力学研究系统如何随着时间而动态地改变，讲究根据所研究的问题和所研究的系统构建模型，分析变量之间的相互关系，从而确定其对系统的影响。不仅如此，系统动力学仿真更提供了一种分析系统的直观方式[1]。系统动力学是一种有效地分析供应链结构和行为的方法。在所有的研究方法中，系统动力学是研究复杂和多变量非线性系统随时间变化情况的理想方法[2]。

实际上毕业论文ppt，在理论研究领域，系统动力学研究方法最先由麻省理工学院的Forrester教授于1961年在其《工业动力学》中提出。Forrester[3]最先观察到了结构、策略和供应链节点企业之间的相互影响使得需求沿着供应链下游向上游逐渐放大，并提出了系统的分析方法。Sterman[4]最先将这种方法应用于供应链系统，并建立了简单的供应链节点企业的系统动力学模型。Ovalle O.R.[5]完善了这一供应链节点企业模型，分析了共享不同信息对供应链系统的影响，但并没有给出完整的供应链系统动力学模型。国内学者黄丽珍[6]和张立菠[7]都从不同角度建立了供应链的系统动力学模型。本文尝试从节点企业的系统动力学模型推广到多级供应链的系统动力学模型，并进行仿真研究。

1、供应链节点企业系统动力学建模

供应链上贯穿了物流、信息流、资金流、决策流和商流等流程，本文的建模重点研究物流和信息流两种流程。这是因为系统动力学研究方法能够很直观地表达供应链上的物流和信息流。本文一方面对所研究的供应链系统链环节进行了简化，主要讨论订货、库存和发货三个环节论文开题报告范文。另一方面对其决策进行简化，以牛鞭效应（订货量波动比）作为重要的对比指标[6]。供应链系统中各节点企业通过订货和发货分别实现与上下游节点企业联系，从而使得系统的有效地运作。供应链节点企业系统动力学模型建立在其因果回路图和反馈环的基础上，因此建模前须分析得出其因果回路图和反馈环。

1.1 供应链节点企业运作的因果回路图（Casual Loop Diagram, CLD）

本文所研究的供应链是一种没有信息共享的运作模式，MIT的啤酒游戏很好地再现了这种供应链。在供应链的运作过程中，各节点企业最重要的流程是对上游的订货流程和对下游的发货流程。对上游的订货决策是建立在对未来的销售预测和库存控制策略的基础之上，即各节点企业根据过往的数据，运用简单移动平均或指数平滑等方法来预测t期的销售率，并同时考虑t期初企业的渠道存量和库存状况来进行订货决策。对下游的发货决策则是权衡下游的订货量和节点企业的最大发货量来进行的。图1给出了供应链节点企业（用k节点表示）运作过程的因果回路图，其中包含了九个反馈回路，即两个正反馈回路和七个负反馈回路。其中第七和第八个回路是正反馈回路，除此之外都是趋于平衡的负反馈回路。

图1 供应链节点企业运作过程的因果回路图

1.2 供应链节点企业的系统动力学模型

根据供应链节点企业运作过程的因果

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教学管理系统作为教学管理工作的一部分，保障系统的安全性、可靠性及其经济性有着重要的作用。因此，在设计自动化测试框架需求前，应做好相应的系统需求分析。首先，用户需求。用户对自动化框架有着较大的需求，由于框架的使用对象较多，因此，需要较好的权限管理；所提供的任务方式具有多样化，如：草稿任务、任务执行策略等；需要具备良好的人机操作界面，进而确保框架的易用性；能够提供任务运行的数据、状态等，进而方便用户对于不正常的测试可进行人工干预；拥有强大的数据查询能力、模糊查询能力及其多条件查询能力等。其次，可行性分析。自动化测试框架应具有技术可行性、经济可行性。技术可行性则是使用当前较为常熟的开发技术，如：Hibernate、Struts、JavaScript等，可简单操作，测试人员仅仅需要短暂的培训就能够熟练使用。经济可行性则是使用该系统后，能够减少人力资源，降低开发成本，后期维护成本等，最终提升测试系统效率。最后，需求目标。自动化测试框架系统设计目标主要是为了解决教学管理系统中所存在的问题，进而使其功能得到扩展。支持多种测试工具、异常处理流程、降低测试设备的空置率、具有统一的系统及日志收集系统。

2教学管理系统的自动化测试框架分析

2.1搭建测试环境

本次自动化测试框架所使用的持续集成服务器为TeamCity4.0，属于分布式构建管理及持续集成服务器，可部署在Linux以及Windows平台上。数据库采用SQLite，属于轻型的数据库，其设计目标为嵌入式，拥有较低的占用资源，能够与多种程序相结合，如：C#、Java、Tcl等，是连接到程序中成为其主要部分，通过一个事物时锁定整个数据文件进而完成。功能测试环境采用SeleniumGrid，是分布式测试工具，其整个结构是由若干个节点与一个hub节点所组成，可根据用例中启动测试的类型来相应的将用例发送给符合匹配要求的测试。

2.2测试过程

在单元测试中所使用的Mock框架、在该框架中可按照次序条用的方法来实现，并在默认的条件下，其方法条用并没有一定顺序。若按照次序来录制，则在调用方法时应按照录制时的次序来进行，才能够确保单元测试的正确性。功能测试采用Selenium自动测试工具，通过模拟用户对Web页面中各项操作，进而准确再现测试人员编写的TestCases步骤。Selenium工作的核心部分则为Selenium-Core，可操作Web页面上的任何一种元素，如：输入文本框、点击按钮等操作。性能测试采用LoadRunner工具，通过模拟上千万用户实施并负载及实时性能检测，从而来查找及确认问题，可对整个企业建构给予测试。通过使用该工具，在很大程度上缩短测试时间，对性能加以优化，并且可加速应用系统的周期，可对系统行为加以预测，并评估系统的性能。

2.3测试结果

经过几个月的开发研究及其测试，经自动化测试框架系统应用于教学管理系统中，大大减轻了测试人员的繁杂的工作，并实现了24小时的自动化测试，有着较好的效果。其中创建测试任务是自动化测试框架的核心环节，包括所输入任务的基本信息、选择测试用例、配置及其测试环境等。如图1所示。当完成测试后，可安全使用教学管理系统，并投入到正常教学工作中。

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在污水生物处理领域中，经常会遇到很多复杂的系统，基质组分、微生物种类及数量都是变化的，有时某种基质浓度过高甚至会对整个系统产生抑制作用。论文大全，Chen-Hashimoto模型。那么当厌氧生物处理过程中存在抑制物质时，微生物体内酶的活性就会受到不同程度的影响，从而影响厌氧过程动力学，因此许多学者在研究过程中对动力学模型进行了修正[1,2]。根据Contois方程，Chen和Hashimoto提出了关于基质利用和产甲烷的动力学模型，Chen-Hashimoto模型最适合研究厌氧消化工艺的动力学特性，该模型已经十分广泛地用于考虑进水基质浓度对出水水质影响的研究中，如城市有机固体废物的厌氧消化[3~5]。然而，该模型用于城市污水污泥的研究尚罕见报道。论文大全，Chen-Hashimoto模型。因此，为了改善污泥厌氧消化效能并回收沼气，研究者考察了不同进料浓度污水污泥的两相厌氧消化动力学特性[6~8]。

1 材料与方法

分别取某污水处理厂污泥浓缩间剩余污泥、某污水处理站浓缩剩余活性污泥、学校食堂厨余垃圾，考察了不同有机基质含量污泥以及污泥与厨余垃圾混合物厌氧消化动力学特性。试验中采用的小试两相厌氧消化装置见图1，三种投配污泥的主要理化性质如表1所示。实验中污泥的理化性质及运行参数均按标准方法进行测定。论文大全，Chen-Hashimoto模型。

图1 小试中温污泥两相厌氧消化装置

Fig.1Diagram of mesophilic TPAD process for sludge treatment in laboratory scale

表1 试验三种投配污泥的主要理化性质