系統動態學

System Dynamics 在華人文獻中，台灣與香港譯為系統動態學，強調系統 隨時間變化的「動」；而大陸譯為系統動力學，強調系統之所以變化的「力」

(陶在樸，2003)。也有學者認為 System Dynamics 與工程領域中既有學科名稱 相同，而定義為系統動力學；而系統動態學的譯名，早期是以謝長宏提出(楊 朝仲等人)。

系統動態學理論起源於美國麻省理工學院(MIT)的 Forrester(1958)創造一 套針對企業管理的電腦模擬模型，是以研究企業系統的管理工作應用情報回

專案管理程序

個案公司探討 系統動態學

新產品開發流程管理 專案管理

九大管理領域

饋概念；是一種方法論、一種分析工具、也是一種概念產生的科學(謝長宏，

1987)。Forrester(1961)出版《工業動態學》(Industrial Dynamics)，為系統動態 學應用在工業界的開始(蕭志同、黃慧華與李健龍，2007)，工業動態學最初先 應用於製造業(詹秋貴, 2000)。Forrester(1968)出版《系統原理》(Principles of System) ， 也 進 一 步 論 述 System Dynamic 理 論 與 方 法 ( 陶 在 樸 ， 2003) ； Forrester(1969)提出 Urban Dynamics，此為都市層次研究的應用理論(詹秋貴，

2000)。Forrester(1971)出版《世界動態學》(World Dynamics)，建構一個包含 人口、農業、工業資本、資源及污染等的全球性問題模型，宣稱以系統動態 學方法可以討論世界性的問題，而真正引起全球矚目(陶在樸，2003)。Forrester 的學生 Meadows 等人(1972)將系統動態學探討國家及世界經濟層次，提出「成 長之極限」(The Limits to Growth)的研究結果，認為應用系統動態學可以探討 經濟成長、環境和資源危機之議題，完成世界前景之研究(陶在樸，2003)。

「成長之極限」的發表，系統動態學廣泛應用於社會科學的領域(詹秋貴，

2000)，促使更多人對系統動態學好奇了起來，而投入研究與提出理論方法，

表 13 列出學者提出之見解，國內則以謝長宏(1987)的見解為研究之基礎。綜 觀系統動態學的定義為：利用研究管理系統訊息的回饋現象、運用電腦模擬 設計的組織結構與引導政策的制定，探究高階、非線性、多環路及時間延遲 等問題的動態複雜系統。

表 13

系統動態學之定義 學者(年份) 定義

Forrester(1961) 研究系統內部資訊回饋特性，利用模型圖來改善組織的動態問 題以及制訂引導政策。

謝長宏(1987) 運用電腦模擬顯示組織內部情報回饋的過程，或企業系統的結 構、政策、延擱等，以分析交互影響組織或企業系統穩定及成 長的行為特性之方法。

Wolstenholme (1990)

透過對複雜問題的質性研究和資訊傳遞、運作流程與組織邊界 的定義，來建立組織結構及功能設計的量化模型。

Senge(1994) 針對動態且複雜之問題尋求解決的方法，經由高階複雜、非線 性、多環及延遲等重要特性。

Coyle(1996) 再次定義系統動態學是一個將時間視為重要因素的分析問題 的方法，最終的目的是要深入對整體系統運作現象及其背後本 質的思考。

系統動態學的發展結合了系統理論(System Theory)、訊息反饋理論(Theory of information feedback system) 、 控 制 論 (Cybernetics) 、 伺 服 機 械 學 (Servo-mechanism)、資訊理論(Information Theory)、決策理論(Decision Theory) 與電腦模擬所發展出來的方法論述(蕭志同、黃慧華與李建龍，2007；Senge, 1990)，綜觀系統動態學發展主要基於四種理論(謝長宏，1987)：

1.系統設計理論(System Design Theory)：

系統架構的設計，先確立目標，再確定每個因素間之關係，從內部控制 之基礎及系統運作之程序，瞭解遞移狀態與穩定狀態之交互作用，以建立系 統模式，作為短期行動之參考與長期性目標與理念之基礎。

2.情報回饋控制理論(Information Feedback Control Theory)：

Forrester(1971)運用控制論的回饋系統觀念與伺服機械學的回送控制應 用於社會系統。利用情報本身的放大或縮小、時間滯延與干擾之特性，瞭解 其對決策可能產生之影響。

3.決策理論(Decision Theory)：

決策理論之發展是起源於軍事活動上之需求，在戰爭的壓力之下，必須 有最佳的政策分析與決策行動。因此政策是為達目標而制定活動之原則或說 明，決策是依政策配合當時情形而產生行動；政策能駕馭決策，決策以產生 行動。

4.電腦模擬(Computer Simulation)：

第二次世界大戰之後，電腦的發明提供大量、快速、重複且正確的資料 處理，早期國防與工程藉助電腦在極短時間內進行各種模擬。因此電腦模擬 可以用來表現系統實際操作的過程，也用來分析各種管理政策對系統之影響 與交互影響過程之結果。

系統動態學利用系統結構間之因素與影響因素之關係行為，透過模型的 模擬結果來分析處理複雜的動態問題。蘇懋康(1989)提出系統動態學具備以下 五點特色(余金康，1993；陶在樸，2003；黃鈺珊，2001；蔡雅秀，2007)：

1.處理週期性問題：

透過系統動態學的觀點，處理市場景氣之循環、通貨膨脹等經濟系統中 出現之週期性波動議題，例如 4 年的短週期性、15 年的中週期性或 40 至 80

年長週期性等問題。

2.處理長期性問題：

系統動態學模型具有時間延遲現象，藉由因果機制而形成的模型，可透 過較長的模擬時間來觀察系統行為的變化。

3.可研究數據缺乏的條件：

系統動態學的模型以回饋為基礎及多重迴圈特色，在合理的估計參數 內，系統行為即能顯示出相同的變化型態。

4.處理高階複雜性、非線性具時間變化的研究：

利用電腦模擬處理大量資料，協助建模者對複雜問題環路間，隨著時間 互動的變化，可以模擬其系統行為，以克服複雜、細緻、難以量化的資訊。

5.處理未來條件性預測的研究：

系統動態學對未來性的預測認為不同條件下會產生不同的結果，因此強 調產生的結果是有條件性的；於是，藉由建模者實務經驗和專業判斷條件性 的未來預測結果，使預測方法能較接近人類真實行為。

Coyle (1996)藉由電腦模擬顯示系統組成結構、決策、延遲及交互影響與 整體發展及穩定狀況，思考整體系統運作結果預測及其本質。Sterman(2000) 認為系統內因素間關係，具有時間延遲、非線性、多因果回饋環路等特色(管 孟忠、王錦泰，2007)。綜觀系統動態學的概念，建構模型處理問題具有以下 五點原則(謝長宏，1987；陶在樸，2003；Forrester, 1958；Doyle & Ford, 1998；

Lane, 1999)：

1.資訊回饋理論：

某一因素透過其他因素或一連串因素連結，最後還可以回到最初引發的 行為因素，包括增加回饋與調節回饋，也就是彼此間相互推波助瀾、相互抵 銷與相互糾結；系統動態學應用資訊回饋環環相扣的特性。

2.心智模式：

Forrester(1961)提出系統動態學建構之相關資訊是由心智模式而來，藉 由決策者的觀察與經驗，運用決策者直覺的判斷作為參考，以建立系統動態 模式的基礎(詹秋貴，2000；黃吟萍，2006)。

3.電腦模擬：

模擬是一種逐步求解的過程，應用電腦使逐步求解的工作在極短的時間 內完成，得到相當精確的解答。因此系統動態學要利用電腦模擬能在短時間 內將大量的數據或資料，瞭解系統對各種政策、情報、組織結構等變化之影 響。

4.動態模式：

系統問題隨著時間變化而情報放大、干擾或延遲現象形成於模式中表 達，也透過使用者改變模式之參數觀察系統行為而產生的變化，進行模擬，

以做決策之參考(王乃慧，2005)。

5.時間延遲：

系統動態學模型內的一個因素對另一個因素的影響需要經過一段時間 才會顯現，即形成時間延遲，使行動的結果是以漸進的方式進行。

Forrester(1969)以系統動態學開始應用理論於社會、經濟與管理問題等領 域進行研究與探討，Forrester(1975)曾以系統動態學研究經濟的循環，提出經 濟的長波理論(黃志泰，2004)。國內以謝長宏(1980)出版「系統動態學」一書，

而使更多國內研究者加入；Senge(1990)發表《第五項修煉》(The Fifth Discipline) 將系統動態學推廣到組織學習領域，又造成學術界與實務界的矚目(楊朝仲等 人，2007)。系統動態學更廣泛應用於醫療、產業發展、社會、軍事、企業策 略、管理及都市計畫等領域，表 14 彙整系統動態學廣泛應用於各個不同領域 之研究。

詹秋貴(2000)提出我國武器系統發展之特性，建構我國主要武器系統發展 之模型，提出研發人力的演變、研發能力的衰退結果、外購價格的發展趨勢，

對我國武器系統獲得政策對中科院研發能力發展造成之衝擊。

胡志昌(2001)選定我國個人電腦產業的供應鏈為研究的背景，以整合性的 觀點來建構整個供應鏈的模擬模型。不論在 MTO(Make to Order)和 MTS(Make to Stock)兩種不同的生產環境下，配合存貨政策，對於長鞭效應的影響，供應 鏈各階層皆以需求變異的影響程度最大，其次分別是前置時間或目標庫存量。

黃鈺珊(2001)從長期觀點檢視高屏溪流域土地利用、經濟活動、都市發展 與水資源開發之關係，建構高屏溪流域水資源使用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。研究結果顯示，當政府面臨未來的

表 14

系統動態學應用研究

學者(年代) 研究領域 研究主題

詹秋貴(2000) 軍事 我國主要武器系統發展的政策探討

胡志昌(2001) 供應鏈 應用系統動態學探討供應鏈管理之長鞭效 應

黃鈺珊(2001) 水資源與都 市發展

高屏溪流域水資源永續發展政策規劃之系 統動力學研究

林錦煌(2001) IC 製造業 台灣 IC 製造業發展過程在技術,市場,資金 三要素所具特點之探討

林偉彥(2002) 石化產業 公害糾紛系統動態模型之研究-以石化產業 為例

陳幸宜(2003) 都市房價 都市房價變動影響因素之系統動態模擬-台 北市之實證研究

黃志泰(2004) 產業群聚 系統動態觀點下產業群聚效應之探討 Weil(2007) 企業策略 系統動力學的應用，對企業策略：問題的

演變和框架 Bayer, Barlow, &

Curry(2007)

看護照顧 看護創新影響之評估:遠距照護 蕭志同、黃慧華與

李健龍(2007)

汽車業 以系統動態學建構台灣汽車區域經銷商獲 利模式

蔡雅秀(2007) 高科技產業 代工能力

系統動態觀點下台灣高科技產業代工能力 之探討

蕭志同、黃慧華 (2008)

醫療 以系統動態學建構台灣中草藥產業技術發 展模式

缺水壓力，採取調高水價、節約用水、工業用水回收、水權制度建立等需求 管理政策較符合永續發展的水資源政策，配合產業政策調整，較能促使水資 源永續利用。

林錦煌(2001)藉由綜合彙整縱斷面發展過程的階段劃分及橫斷面三要素 在各階段所扮演的角色與所發揮的作用，研究結果顯示各階段發展特點分別 為：摸索試驗階段係培植產業發展條件伺機突破；基礎建立階段係由下游技 術要素，引導產業政策的方向；全面發展階段係引進外來技術並結合週邊的 市場要素優勢，逐漸建構完整的產業結構；分業形成階段係由技術要素牽動 市場要素，使得產業價值鏈的分工更完整；國際要角展露階段係在三要素的 良性互動下，使得產業的國際地位及影響力劇增，未來發展的關鍵更需三要 素的充分配合。

林偉彥(2002)建構石化產業之公害糾紛互動因子動態模型，模擬與觀察對 策對系統的影響，研究結果發現，石化產業之環境污染是導致公害糾紛的真 正主因，因此污染的預防與減量將是解決石化產業公害糾紛的關鍵政策。設 廠時居民的自願接受度會影響對石化廠的信任，且有長遠的影響；而設廠的 距離與經濟上的回饋與補償，短期間有效增加居民的支持度，而長時間後，

民眾的支持度會逐漸接近，不會因為設廠距離遠近與回饋補償而改善居民的 支持度。

陳幸宜(2003)以台北市為實證地區，建立都市房價變動系統模式，進行影 響都市房價之動態模擬。研究結果指出，政府提出各類短期低利優惠貸款最 具立即成效之政策，但也將導致長期價格上漲之因素。

黃志泰(2004)建構產業群聚因子之動態模型，並將其概分為人才流、技術 流、資金流和市場流等四個構面的因果迴路圖，最後再構成整體產業群聚效 應的因果迴路圖。研究結果發現因果迴路圖皆為正向回饋，用系統動態學的 方法，來分析複雜性的產業群聚效應，比起其他的研究方法更理想。

Weil(2007)討論五個項目，並說明建立與應用系統動態學於企業策略之重 要性。(1)討論企業策略與目標，對其公司績效的緊張矛盾；(2)企業研發機構 如何回應不斷變化的壓力和方向之管理觀點；(3)解釋漸進式的"商品化"的產品 和服務；(4)探討企業之創新產業；(5)市場與社會因素(例如：信任，時尚，潮 流以及網絡效應等)對企業策略之影響。

Bayer, Barlow, and Curry(2007)長期履行遠距照護的結果，可能太有限，而 研究中透過不斷變化系統的短期行為與執行過程中推導出時間維度的重要 性；如果將時間因素考慮在內，照顧創新實施改變成本效益之影響，即在有 限制的時間範圍，遠距照護將有可能在經濟上更有好處，遠距照護可能在短 期有助於減少住院及節省費用。

蕭志同、黃慧華與李健龍(2007)探討汽車區域經銷商獲利模式之主要結 構，研究認為品牌知名度、累積客戶保有車輛數和長期顧客滿意度為汽車區 域經銷商提升獲利之關鍵因素。

蔡雅秀(2007)提出製造管理、供應鏈管理、研發創新與顧客關係管理等四 個能力構面的因果回饋環路皆為正向回饋，且受到產品成本、產品良率、產