系統動態學 ( System Dynamics )

系統動態學是 Forrester [33] 等人在 1950 年代於 MIT 所發展出來的方 法論，經常被用來研究組織或企業等系統的動態行為特性。此方法論已經 廣泛被應用在產業研究上，對於尋找組織或產業發展背後的結構，還有在 協助制定政策等方面，都有良好的成果 [34-41]。

系統動態學的基礎在於資訊回饋理論、決策理論、以及系統設計等觀 念，認為系統結構是影響系統行為的主要原因，並以流 ( flow ) 的觀念 ( 如人力流、資金流、機器流、訂單流、資訊流等 ) 來整合系統的運作。

系統動態模式的建立方式為：針對組織內部情報回饋過程作分析，依照其 互動關係建立因果迴路模式，最後藉模擬的方式來顯示系統的動態行為，

並可以測試不同的政策與延遲等效應，如何交互影響系統的行為。

系統動態學的目標在透過系統結構來呈現整個系統動態行為的特 性，並從結構中尋找政策介入點，而達到輔助決策的功能；而不是單純預 測某一特殊事件的發生，或是推測某一特定數值的大小。產業發展是一個 複雜而動態的過程，透過對產業系統結構的探討，有助於發掘更多關於系 統運作的內涵，進而尋找更佳的政策槓桿點。對於產業系統複雜的長期發 展現象，可以從整體的觀點，應用系統動態學來探索其背後的系統結構。

探索產業系統的發展結構，除了能增加對過去成功經驗的了解之外，在處 理目前產業發展面臨的挑戰時，也能增進對於政策介入點的信心。

下面就系統動態學運用到的重要學理作說明：[42]

系統設計的概念：

在系統設計的程序上，首先要確立系統之目的、確認系統的範圍與面 對的限制，並從功能的角度來界定系統的組成份子與其間的關係。接下來 依照系統運作的程序來了解內部控制的基礎，也就是釐清各組成分子之 間，交互影響系統暫態與穩態變化的機制，再根據此機制建立系統模式。

系統設計是為系統確立其長期性目標與理念基礎，並可作為短期行動之參 考架構。

情報回饋控制理論:

一個情報回饋系統會因應其環境的變化而改變其決策，使系統產生新 行動，從而改變系統與環境的關係，再進而影響未來的決策。這種從取得 資訊Æ決策Æ行動Æ資訊回饋的機制形成迴路，行動結果經過情報回饋後 再 影 響 下 一 次 的 決 策 。 由 於 在 情 報 傳 遞 的 過 程 中 會 有 放 大 與 縮 小 ( Amplification ) 的特性，其構成的迴路也就會有正性加強迴路與負性減 弱迴路的分別；一般而言負性回饋環路具有穩定系統的力量，正性回饋環 路具有使系統呈現成長、惡化、或不穩定的力量。此外情報的傳遞還會有 時間延遲 ( Delay ) 以及干擾 ( Noise ) 等特性，對於環路的行為有很大 的影響。資訊回饋控制系統的目的即是透過系統結構，使用資訊的傳遞達 到控制的目的。

決策理論：

決策理論 ( Decision theory ) 認為決策並不全然是自由意志的結果，

其深受環境的影響，而且決策的過程牽涉到政策 ( Policy ) 與決策 ( Decision ) 之間的互動關係。政策是組織為達到目標而用以控制活動的 原則、規則或是有關的說明；決策則是根據政策明定的原則，參酌環境的 狀況而產生行動的決定。因為政策可以駕馭決策，而決策又產生行動；管 理者可根據系統之目的，制定導引政策 ( Guiding policy ) 作為決策的依 據，進而掌控系統的行為。

接下來說明系統動態學中幾個重要的議題 心智資料庫 ( Mental data )

人類的心智在處理各種事務時，會在心中建構模式與操作，尤其在處 理言詞，或是與理念有關的模式時，心智活動更為專擅。隨著時間的累積，

人類的心智模式會在人的腦中留下大量的資料，也就是經驗。Forrester 把存在於管理者心中的心智資料庫內容分為三類：第一類是有關政策及結 構的充足資訊，即為管理者對系統目的以及系統結構之認知；第二類是有 關系統行為的預期資訊，因為人類的心靈對模擬之能力不足，這部分的資 訊往往較不可靠；第三類是有關過去對真實系統的經驗。在建構模式時經 常要取用管理者在日常工作中累積於心智中的資料與資訊，來建立系統的 結構關係，或是藉以檢驗已建立模式的效度。

非線性關係的處理

真實系統中各因子之間的關係很複雜，通常都是非線性的；系統動態 學常常利用 Table Function 來表達這些關係，經由 Table Function 可以讓 模式建構者表達任意兩個因素之間的對應關係。原則上，只要對系統行為 有重要影響的因素都應該在動態模式中加以處理，所以在面對不容易客觀 衡量的關係時，往往會大量引用心智資料庫的知識，再利用 Table Function

來表達其間的關係。系統動態學經常用這種方式來處理一些很重要，卻難 以客觀衡量的變數關係；這是系統動態學有力之處，也是常常會引致批評 的地方。

時間延遲的處理

在現實的系統中，不論是金錢、物質、人員、資訊等的傳遞與流動都 會有時間的延遲。對於延遲的特性有兩點要注意，一個是平均延遲時間的 長短，一個是延遲暫態反映 ( Transient Response ) 狀況。系統動態學採用 指數性滯延來處理延遲函數，其理由為容易操作以及相當符合真實狀況。

為求延遲的暫態反映符合真實狀況，必須選擇適當階數的滯延函數，最常 用的有一階、三階與無限階三種處理方式。就概念上而言，三階滯延函數 就是由三個串聯的一階滯延組成，而高階的滯延函數就是由多個一階滯延 所串接而成。

若以一個單一的 100 單位脈衝測試一階、三階與無限階滯延函數，平 均延遲為 10 單位時間，可以見到如 圖 1 [54] 所示的輸出表現，為了 繪圖方便，一階與三階的累積輸出 ( Accumulate ) 為除以 10 以後的數字。

圖 1 延遲函數示意圖與各階延遲函數的延遲反應

第一階 滯延積

量 流入率

第一階滯延率量 R1

第三階滯延率量 O

第二階滯延率量 R2

第二階 滯延積 量

第三階 滯延積 量

模式效度

系統動態學對模式效度的看法，與一般統計或是其他的模式的思維不 同。一般評定模式效度的方法，大多是以模式的結果與真實狀況誤差越小 者越佳，也就是說與現實狀況差距越小的模式效度越高。但是對一個系統 動態學模式而言，效度是從目的論的角度來定義，應從此模式對於使用者 目的的貢獻，與使用者對此模式的信心的角度來思考 [55]，評估的層面 則包含模式結構、模式呈現的行為、還有由模式得出之政策對真實世界的 影響來評斷 [56] 。建構一個系統動態模式的用意，在於對真實系統的行 為提供解釋的能力，增加管理者對真實世界的瞭解，而不是去複製一個系 統的輸出。

管理者建構系統動態模式的最終目的，是希望經由模式建構的過程，

重新檢討其對於真實系統結構的認知，並建立一個可供試驗的模擬環境，

協助管理者設計一個較佳的管理系統。使用者在建構模式時是求其有用而 不一定是求其精確。從這個角度而言，模式對改善管理績效所能貢獻的程 度，應該是判定系統動態模式效度的適當準則。