系統動態學的應用

第一節 第一節

第一節 系統動態學的應用研究 系統動態學的應用研究 系統動態學的應用研究 系統動態學的應用研究

一 一 一

一、 、 、 、系統動態學的應用研究 系統動態學的應用研究 系統動態學的應用研究 系統動態學的應用研究

Forrester(1968)將系統動態學應用在工業的產銷系統，提出「相較於工程系 統，在真實的社會系統中亦常出現延遲、放大、及變數間的非線性關係，因此 社會系統行為表現常出現反直覺的結果。」有鑑於此，Forrester 等採用微分方 程的概念設計系統動態學的程式語言，用以模擬模式中每一個變數隨時間演進 的動態變化過程，使兼有複雜性與動態性的問題得以用簡單的方法解析。此後，

Forrester 陸續以系統動態學從事經濟、管理與社會問題等領域的研究與探討。

1976 年時，他曾以系統動態學研究經濟的循環，提出了經濟的長波理論。

Peter Senge, et al. (1994)，將系統動態學的基本理念之一：系統的基本結構 決定系統行為。應用在組織學習上，認為管理者最重要的學習便是系統思考，

而管理者的新角色是系統結構的設計者。Peter Senge 所著「第五項修練」一書，

便是延伸系統動態學的理念於組織學習上的具體成果。

詹秋貴(2000)採用系統動態學為方法論來建構我國主要武器系統發展的模 型，用以詮釋我國武器系統獲得政策對中科院研發能力發展造成的衝擊。

鄭穎聰(2000)運用系統動態學建立模式，以模擬驗證供應鏈的長鞭效應，並 試圖透過模式模擬獲得最佳政策，作為提供解決長鞭效應之政策參考依據。

黃鈺珊(2001)以系統動力學為基礎，並用 STELLA 軟體進行模擬，建構高 屏溪流域水資源使用與都市系統模型，並以情境分析，針對高屏溪流域之水資 源與都市發展政策進行政策試驗，檢視其是否達到永續發展之理念，並進一步 找出兼顧經濟與環境永續發展之策略。

施家君(2001)採用系統動態學的方法，針對台灣三種不同類別的產業，分別

是：半導體、汽車製造業與食品加工業，選擇產業中成功企業為參考依據，來 建立產業動態模型，並依此進行策略選擇分析，提出台灣加入 WTO 後產業因應 之道。

簡菁儀(2002)應用系統動態方式，將專業軟體服務業的實際經營情形轉化為 以系統動力學表徵的模式。軟體危機的三個要素為品質、時程與成本。本模式 以錯誤完全處理的假設排開在品質上的討論。透過模式的基本模擬與成長策略 的測試測，觀察人力滿足程度與其他變數互動的情形並觀察財務績效的變化。

茲將國內學者對系統動態學相關研究，整理如表 14：

表 14

系統動態學相關研究彙整表

年代 學者 相關研究

1961 Forrester 將系統動態學應用在工業的產銷系統。

1971 Forrester 以系統動態學研究經濟的循環。

1994 Peter Senge

將系統動態學的基本理念：系統的基本結構決定系統行 為，應用在組織學習上。

2000 詹秋貴 採用系統動態學為方法論來建構我國主要武器系統發展 的模型。

2000 鄭穎聰 運用系統動態學建立模式，以模擬驗證供應鏈的長鞭效 應。

2001 黃鈺珊 以系統動力學為基礎，並用 STELLA 軟體進行模擬，建 構高屏溪流域水資源使用與都市系統模型。

2001 施家君 採用系統動態學的方法，選擇產業中成功企業為參考依 據，來建立產業動態模型。

2002 簡菁儀 應用系統動態方法，將專業軟體服務業的實際經營情形 轉化為以系統動力學表徵的模式。

2002 林偉彥 嘗試建構石化產業之公害糾紛互動因子動態模式。

2003 陳幸宜 以系統動態學之理論方法為基礎，使用 Vensim 軟體為工 具，以台北市為實證地區，建立都市房價變動系統模式。

2003 葉國俊 運用動態模擬學的方式，建構一套供應鏈動態系統。

2003 葉嘉純 利用以系統動態學為基礎之決策系統，評估都會區之交 通建設及管理策略的實施。

2004 黃志泰 系統動態觀點下產業群聚效應之研究

表 14(續)

年代 學者 相關研究

2004 李和昇 系統動態學於平衡計分卡之應用–以網路拍賣公司 eBay 為例

2005 陳雅玲 以系統動態學探討廢電子電器物品之補貼機制對回收市 場之影響

2006 楊裕光 應用系統動態學理論於營造廠知識庫建置策略評估模式 之研究

2007 王美婷 以系統動態學探討國小師資供需政策規劃之研究

2008 石光國 軍人保險收支失衡解決方案之研究－系統動態學之應用

藉由上述文獻的回顧，可以看出系統動態學已廣泛應用於都市計畫、軍事、

公共政策、產經分析、策略分析、財務決策、環境資源管理、組織管理與組織 學習等眾多領域。雖然系統動態學的方法論有別於傳統的管理科學，且於國內 並未發現將系統動態學運用於教師工作壓力之文獻，但其應用領域並不因此而 受限。

二 二 二

二、 、 、 、系統分析步驟 系統分析步驟 系統分析步驟 系統分析步驟

根據楊朝仲等(2007)所著＜系統動態學思維與應用＞，可得知系統分析步驟 如下圖 8：

圖8 系統化分析步驟圖

系統動力學建模與分析流程的主要步驟為「問題的定義」、「系統的描述」、

「因果回饋圖的繪製」、「系統動態流圖的建立」以及「模型建置與情境模擬」， 各步驟的功能定位與相互間的關係如圖 9 所示。

資料蒐集

問題定義與概念化

模式發展與建置

驗證與測試

分析與執行

圖9 系統動力學建模與分析流程圖

此概念分析的目的是希望透過「問題的定義」、「系統的描述」與「因果回 饋圖的繪製」這三個步驟來了解系統問題發生的原因與造成的影響，並進一步 提出解決問題的思維或邏輯。模型模擬分析的目的則希望透過「系統動態流圖 的建立」以及「模型建置與情境模擬」這兩個步驟來將解決問題的思維或邏輯 模型化，並藉由模型於不同情境設計下的模擬結果來歸納分析出適宜的解題策 略，整體流程進行方式說明如下：

(一

一 一 一)問題的定義 問題的定義 問題的定義 問題的定義

為先利用目標、現況、差距等名詞來思考系中問題組成的主要變數為何，

接著再繪製主要變數隨時間變化的圖形來判斷其隨時變的趨勢會造成何種類型 的問題發生。一旦問題的型態與內涵妥善定義，接著便可以同步進行「系統的 描述」與「因果回饋圖的繪製」這二項步驟。

問 題 概 念 分 析

問題的定義 系統的描述

因果回饋圖 的繪製

模 型 模 擬 分 析

系統動態流圖的建立

模型建置與情境模擬

(二

二 二 二)系統的描述 系統的描述 系統的描述 系統的描述

為描述造成這種問題趨勢產生的系統，其內部主要組成元件、元件的相關 聯性與元件構成的流動型態為何。一般我們在系統分析時常會繪製的系統圖，

即可視為是這項步驟的具體表現。

(三

三 三 三)因果回饋圖的繪製 因果回饋圖的繪製 因果回饋圖的繪製 因果回饋圖的繪製

為將「問題的定義」中斷及的各種變數，利用因果關係與回饋的概念來串 接成「因果回饋環」，並藉由此回饋環圖形的繪製，清楚了解各變數的因果關係 與作用方向及系統結構的特性。這些資訊有助於進一步設計出解決問題的思維 與邏輯。

問題隨時間變動的趨勢可視為是系統元件的流動(系統圖)與變數間資訊傳 遞的流動(因果回饋圖)於每個時刻交互作用的綜合影響。

(四

四 四 四)系統動態流圖的建立 系統動態流圖的建立 系統動態流圖的建立 系統動態流圖的建立

因此，在「系統動態流圖的建立」步驟中，我們可以把系統圖與因果回饋 圖當作是系統動力模型的設計藍圖，接著再利用系統動力學所設計出一套特有 的物系(符號)來描述上述藍圖構思下的系統動力模型。這種用物件(符號)描述模 型的圖，便稱為系統動態流圖。

(五

五 五 五)模型建置與情境模擬 模型建置與情境模擬 模型建置與情境模擬 模型建置與情境模擬

則是在系統動力流圖各物件內輸入相關資料與數學式，使其成為一個可以 進行各種情境模擬的系統動態模型。此一步驟完成後，我們便可藉由模型於不 同情境設計下的模擬結果，來歸納分析出適宜的解題策略。