反馈系统发展对策生成的顶点赋权反馈图法——-以鄱阳湖区德邦生态能源经济反馈系统发展为例

德邦规模养殖生态能源经济区是国家战略《鄱阳湖生态经济区规划》农业产业区,是要求实现规模养殖和种植循环经济的开发区,是要求实现开发沼气能源减少污染物排放(节能减排) 的低碳生态产业区,是由大学、公司、农户、地方政府等共同参加建设的有普遍意义的创新基地.此规模养种循环与节能减排系统是一个反馈复杂系统, 对此,创建系统动力学三步顶点赋权反馈图的管理对策生成法进行研究. 首先,通过对德邦牧业实地发展进行深入分析,建立了两个增长正反馈环和一个制约负反馈环构成的2005-2009年五个规模养殖生态能源经济区增长制约顶点赋权反馈图,定量揭示现行系统发展的优势和存在的问题. 其次,围绕五个顶点赋权反馈图中两个增长正反馈环和一个制约负反馈环的内涵再提出系统可持续发展实现规模养种循环与节能减排的3条管理对策.最后, 通过五个顶点赋权反馈图顶点值的反馈变化规律,证明了系统发展中必须实施以猪尿资源为原料养殖场开发沼气工程并周边养种结合开发沼液资源,必须实行以养殖场的猪粪资源为原料促进全乡户用沼气池开发且全乡实施沼液种植,必须加大投入实施规模经营改变生产方式3条管理对策的正确性.此三步顶点赋权反馈图法及研究结果有重要理论和普遍实际意义,且为后续定量仿真管理对策未来实施效应评价中仿真方程的建立提供了积累.     

系统动力学演化博弈流率基本人树模型的构建及应用——基于生猪规模养殖生态能源系统稳定性的反馈仿真

规模养殖生态能源系统是猪粪尿资源化综合开发利用防治环境污染的规模养殖和沼气能源综合开发利用系统.针对该系统及其主体出现的影响系统区域环境"超载"、沼气能源利用率低和沼气工程建管不协调的这些系统稳定性新问题;课题紧扣问题的系统结构复杂和系统主导主体的行为复杂这两个特性,结合问题多学科交叉的特点;利用研究系统结构复杂性的系统动力方法和研究系统行为动态复杂性的博弈分析方法,在分别进行系统反馈分析和系统博弈合作机理分析的基础上;抓住演化博弈动态复制系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由演化博弈动态复制系统构建系统动力学流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统行为博弈复杂性的系统稳定性问题的综合研究.得出:任意的演化博弈动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型.进而构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型,并对江西德邦生猪规模养殖生态能源系统稳定性进行了反馈调控仿真研究,得出了系统稳定性运行的调控对策,调控对策为国家规模养殖环境污染防治及国家沼气工程战略制定提供决策依据.     

系统动力学演化博弈流率基本入树模型的构建及应用——基于生猪规模养殖生态能源系统稳定性的反馈仿真

规模养殖生态能源系统是猪粪尿资源化综合开发利用防治环境污染的规模养殖和沼气能源综合开发利用系统.针对该系统及其主体出现的影响系统区域环境"超载"、沼气能源利用率低和沼气工程建管不协调的这些系统稳定性新问题;课题紧扣问题的系统结构复杂和系统主导主体的行为复杂这两个特性,结合问题多学科交叉的特点;利用研究系统结构复杂性的系统动力方法和研究系统行为动态复杂性的博弈分析方法,在分别进行系统反馈分析和系统博弈合作机理分析的基础上;抓住演化博弈动态复制系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由演化博弈动态复制系统构建系统动力学流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统行为博弈复杂性的系统稳定性问题的综合研究.得出：任意的演化博弈动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型.进而构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型,并对江西德邦生猪规模养殖生态能源系统稳定性进行了反馈调控仿真研究,得出了系统稳定性运行的调控对策,调控对策为国家规模养殖环境污染防治及国家沼气工程战略制定提供决策依据.     

规模养殖循环经济增长上限系统反馈分析

基于系统动力学反馈分析理论和学习型组织理论创始人彼得·圣吉博士的成长上限理论,提出定性与定量紧密结合的增长上限顶点赋权图模型分析法.以地处井冈山西域的兰坡村规模养殖废弃物综合利用系统为例,对规模养殖循环经济系统进行反馈分析,利用该系统的增长上限顶点赋权图模型,定量地分析以沼气工程为纽带的规模养殖废弃物生物质能源开发利用、污染治理模式运行中蕴含的四条增长正反馈环、四条制约负反馈环的反馈力度和反馈规律,揭示阻碍其有效运行的上限子系统存在的原因.依据＂促进增长上限系统发展的杠杆解是消除制约因素＂的管理方针,基于系统内现有的资源条件,提出建立扩充沼气用户工程、沼液与灌溉用水分流工程、旱地与冬闲田蔬菜种植综合开发工程及政府建立配套政策等四条对策建议,形成有效的杠杆解.这一杠杆解及其分析方法在兰坡村规模养殖循环经济系统得到了成功的应用,对于我国农村目前广泛存在的种植业和养殖业相对不分离、有一定的土地消纳废弃物的养殖方式具有普遍的实用性.     

低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式及配套技术

面对中国当前低碳生态能源经济循环农业系统工程复杂动态系统中存在的一些关键问题,仅凭单个学科的理论方法难以解决,在研究德邦牧业及其所在地高塘乡复杂动态生态能源经济系统发展问题中,将系统工程理论方法与其它学科理论方法交叉结合,进行集成创新,建立了区域双充分低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式和全乡四责任制低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式.这两种典型模式的建立步骤是:首先建立原系统发展各年的顶点赋权图模型,生成反馈系统的发展对策;继而建立仿真评价模型,对对策的实施效应进行定量仿真评价;最后根据设定的目标和仿真评价的结果调整确定科学合理的对策,进行实施.典型模式及配套技术实施的结果是:通过猪粪尿沼气能源充分开发利用工程和养种反馈循环沼液资源开发生物链工程,分别建立了低排放、低污染、低能耗、高效率的沼气能源开发的沼气能源产品供应链和绿色无公害农产品供应链.这为解决"三农"问题探索出了一条顶天立地、集成创新的系统开发新路.     

系统自组织演化流率基本人树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象,课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化,结合问题多学科交叉的特点,利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论,在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上,抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究,得出:任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型,即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究,得出:提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

系统自组织演化流率基本入树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象,课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化,结合问题多学科交叉的特点,利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论,在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上,抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究,得出：任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型,即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究,得出：提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

SD模型的系统极小反馈基模集人树组合删除生成法——以德邦规模养种系统发展为例

反馈基模是社会经济复杂系统分析的有效工具,在穷举可能经嵌运算生成极小基模的入树组合原则下,给出了三个入树组合删除法则,利用法则可删除大量不能生成极小基模的入树组合,从而实现简单有效计算一个确定复杂系统极小基模集的目的.根据二阶反馈环中流位变量、流率变量的关联特征,给出二阶极小基模生成步骤;根据入树组合删除法则,给出三到n阶极小基模生成步骤.由此,得到规范化的系统极小反馈基模集生成的步骤.以德邦牧业规模养种生态能源反馈系统为例,建立了含八棵入树的流率基本入树模型,利用此方法计算出系统八个极小基模构成的系统极小反馈基模集.此八个极小基模可有效刻画养殖废弃物污染制约系统发展、厌氧发酵产出物二次污染制约系统发展、场户合作低碳循环农业模式促进系统发展三个不同阶段的系统主导结构,并基于极小基模分析生成促进系统发展的三条管理对策.建立了德邦牧业规模养种生态能源反馈系统模型仿真方程,仿真分析三条管理对策的实施效应,实现了定性至定量综合集成分析,此实证分析效果揭示极小基模集入树组合删除生成法为系统进行反馈环分析提供了一种新的方法.     

SD模型的系统极小反馈基模集入树组合删除生成法——以德邦规模养种系统发展为例

反馈基模是社会经济复杂系统分析的有效工具,在穷举可能经嵌运算生成极小基模的入树组合原则下,给出了三个入树组合删除法则,利用法则可删除大量不能生成极小基模的入树组合,从而实现简单有效计算一个确定复杂系统极小基模集的目的.根据二阶反馈环中流位变量、流率变量的关联特征,给出二阶极小基模生成步骤;根据入树组合删除法则,给出三到n阶极小基模生成步骤.由此,得到规范化的系统极小反馈基模集生成的步骤.以德邦牧业规模养种生态能源反馈系统为例,建立了含八棵入树的流率基本入树模型,利用此方法计算出系统八个极小基模构成的系统极小反馈基模集.此八个极小基模可有效刻画养殖废弃物污染制约系统发展、厌氧发酵产出物二次污染制约系统发展、场户合作低碳循环农业模式促进系统发展三个不同阶段的系统主导结构,并基于极小基模分析生成促进系统发展的三条管理对策.建立了德邦牧业规模养种生态能源反馈系统模型仿真方程,仿真分析三条管理对策的实施效应,实现了定性至定量综合集成分析,此实证分析效果揭示极小基模集入树组合删除生成法为系统进行反馈环分析提供了一种新的方法.     

中部农村规模养殖生态系统管理策略的系统动力学仿真分析

农村规模养殖生态系统是一个由养殖业、种植业、能源、环境和管理构成的复杂系统,对养殖废弃物的有效管理是该系统安全与可持续发展的保障.以地处中国中部的江西省萍乡地区兰坡村规模养殖生态系统为例,基于系统动力学反馈仿真分析理论,运用相应的主导基模,分别对2002~2015年系统实施沼气能源利用、沼液与灌溉水分流、冬闲田与旱地沼液蔬菜种植三项策略工程后的系统状况进行情景仿真,定量论证实施三项策略工程的必要性及其产生的经济、生态效益.模拟结果同时揭示出系统内土地等自然资源的有限,导致以循环利用为前提的养殖废弃物污染治理能力有限,因此建议农村规模养殖控制适度的发展规模.三项策略工程已付诸实施,对系统内规模养殖二次污染的治理已见成效.     

基于SD演化博弈模型的生猪规模养殖与户用沼气开发系统动态稳定性

为探索生猪规模养殖废弃物处理的有效模式,在提出生猪规模养殖与户用沼气资源合作开发模式的基础上,将系统动力学流率基本入树模型和演化博弈动态复制系统有效结合起来,建立了SD演化博弈模型。通过SD演化博弈仿真,分析了生猪规模养殖与户用沼气资源合作开发模式运行的稳定性及其影响因素,结果显示:生猪规模养殖与户用沼气资源合作开发模式在一定条件下最终趋于稳定状态;农户的利益保障、养殖企业效益的增加和政府政绩的提升有助于开发模式的稳定运行。并提出推动生猪规模养殖与户用沼气合作开发模式稳定运行的政策建议。     

农户参与生猪规模养殖生态能源系统的行为演化

针对生猪规模养殖生态能源系统出现的新问题,在前期研究和系统动力学基模分析的基础上,构建演化博弈模型对系统的主要行为主体农户的行为演化过程进行分析,并由演化博弈动态复制系统构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型对德邦牧业规模养殖生态能源系统开展情景模拟仿真。结果显示,农户参与生猪规模养殖生态能源系统收益的提高和成本的降低、劣势农户份额占比的提升及博弈双方相对收益与其绝对收益之差的相关系数的降低有利于生猪规模养殖生态能源系统农户行为收敛于"参与"的合作策略,进而促进生态能源系统的稳定运行,并提出了相关政策建议。     

区域规模养种低碳循环农业发展模式系统研究

本文利用系统科学的方法建立了制约系统发展的增长上限基模,根据基模的结构提出了促进系统发展的管理对策,给出各子系统主体在系统发展中的具体责任,实现了以系统科学方法有效分析区域规模养种低碳循环农业系统发展的问题。     

生态农业规模化经营策略的系统动力学仿真分析

生态农业的规模化经营涉及规模化种植农地的获得、生态养种技术的采纳、生态农产品溢价的实现、环境的可持续性等诸多问题,是一个动态的复杂过程.以银河杜仲生猪规模养殖生态农业系统为例,构建生态农业规模化经营系统动力学模型.基于系统动力学仿真实验方法,对"扩大生态农业系统种植业生产规模、提高生态农业技术水平、完善生态农产品市场"三项生态农业规模化经营策略,设置相应策略参数,通过参数调控实施策略仿真实验.结果表明:扩大种植业生产规模能有效消除规模养殖环境污染,提高农产品竞争力;提高生态农业技术水平,对促进沼气资源的开发利用、降低沼液种植成本具有很好的作用;完善生态农产品市场,是实现生态农产品溢价、提高其社会效益的有效途径,影响着养殖主体开发与流转规模种植农地的决策.最后,基于策略仿真实验结果,针对银河杜仲生态农业系统实际,提出三项具体规模化经营对策.     

自然人造复合系统的开发原理与途径——以区域大中型沼气能源工程系统开发为例

由自然系统和人造系统所构成的自然人造复合系统是一个反馈动态复杂系统,其系统发展中存在系列问题待研究.针对系统开发问题,提出了通过各子系统人员责任和目标的实现,实现系统总目标的自然人造复合系统开发原理,新建了系统仿真与"干中学"结合的自然人造复合系统开发途径.以井冈山西部萍乡市泰华养殖场区域大中型沼气能源工程为例,针对其中沼气能源工程系统开发系列实际问题,通过表函数和选择函数等多种形式函数的结合,建立系统动力学仿真方程,用沼气开发和应用子仿真模型逐步建模法对各不同问题逐一进行仿真实验,实现系统仿真与"干中学"相结合,并通过公司、大学、管理人员与农业技术员、政府、农户等各子系统责任和目标的实现,达到区域沼气能源工程系统高效开发总目标.此研究结果对自然人造复合系统开发有理论和示范意义.     

消除增长上限制约的管理对策生成法——-以银河杜仲区域规模养种生态能源系统发展为例

社会经济复杂系统中存在大量增长上限问题,刻画此问题的增长上限基模是由正反馈环、 负反馈环和延迟构成,其中负反馈环存在抑制系统不断发展的制约作用. 针对负反馈环产生制约作用的根本原因是存在起制约作用的负因果链, 首先基于对负因果链所属负反馈环中极大开环的结构特征分析, 遵循极大开环中输入变量改变量小于零的原则生成初始对策集, 接着根据复杂系统发展的多目标筛选得到目标筛选初始对策集, 再根据对策的实际实施条件筛选获得可操作的管理对策集, 然后仿真验证双筛选得到的管理对策的有效性.以银河杜仲区域规模养种生态能源系统发展为例, 基于2008-2010年的历史数据和其他实际信息,建立含七个核心变量的增长上限基模,利用此方法生成三条可操作性的管理对策. 以核心变量为基础,建立六棵流率基本入树,建立仿真模型.然后,定量仿真分析了消除增长上限制约的管理对策生成法的实施效应, 实现了从定性至定量综合有效分析,为实际系统发展提供决策依据,验证了此消除增长上限制约管理对策生成法的有效性.     

反馈系统发展规划的对策实施效应仿真评价

德邦规模养殖生态经济区是国家战略《鄱阳湖生态经济区规划》产业区, 此生态经济系统是一个生态能源经济复杂反馈系统, 系统发展问题具有普遍性, 对其管理对策未来实施对规划目标实现的未来效应进行仿真评价. 首先, 基于反馈系统发展规划目标和对策, 使用变量因果链倒推方法确定评价指标体系. 接着, 用评价指标体系用逐步缩小法建立流位流率系, 对实际系统变量进行相关分析, 建立流位流率系下因果关联关系的流率基本入树基本模型.再次, 依据系统历史年数据及基本规划值, 系统变量基本计算公式, 应用系统动力学的表函数、选择函数、阶跃等函数, 建立七棵流率基本入树的仿真方程, 建立仿真模型. 最后, 进行对策实施调控仿真, 分析对策实施对系统规划目标实现的定量促进效应, 进行仿真评价, 定量论证了所制定的管理对策的正确性, 为系统发展提供决策依据.     

基于分散决策的生猪供应链上发展沼气项目的激励机制优化

首先从研究生猪供应链养殖企业发展沼气项目的机制入手,明确了生猪供应链发展沼气项目的动因、模式和结果。其次,通过以一类发展较好的基于分散决策利润共享的生猪供应链模式为例研究,建立了以养殖企业利润最大为目标函数,屠宰加工企业利润最大为约束条件的优化模型,并进行了模型分析,得出了通过基于分散决策实行利润共享发展沼气项目,可以解决产业链上独立经济主体的循环经济目标不一致和行为不协调问题,既达到延长生猪供应链的目的,又有利于增加系统协调和稳定。最后,利用实证分析,证明基于分散决策采取利润共享推进发展沼气项目的激励协调机制是可行的,同时利用线性规划方法为生猪供应链解决粪便污染环境的难题和推进沼气项目提高利润优选出了一个切实可行的激励机制优化方案。     

哈尔滨市农业循环经济模式研究

运用农业生态和系统科学理论，研究并阐明了哈尔滨市农业循环经济模式的构建原则、总体构架、模式类型，提出了实施农业生态循环经济模式的对策措施，为农业、农村经济发展提供了依据。     

科右中旗粮食生产的前景分析

粮食生产是农业复合生态经济系统的重要指标，其增长过程和发展前景直接制约着农业复合生态经济系统的运转。本文对内蒙古自治区科右中旗粮食生产的投入与产出，根据农业系统工程理论应用灰色系统理论，逐步回归方法和Ｌｏｇｉｓｔｉｃ曲线建立数学模型。进行前景分析，寻求示来发展中值得注意的因素，为决策支持系统提供参考。